Caracterização de biossólidos para aplicações agronómicas e proteção ambiental

Abstract

A deposição dos biossólidos provenientes de estações de tratamento de águas residuais (ETAR) domésticas em aterros deve ser cada vez mais reduzida. No sentido da economia circular e do desenvolvimento sustentável, estes biossólidos podem ser valorizados energeticamente (através da incineração) ou agronomicamente, contribuindo para a fertilização dos solos através dos nutrientes presentes na sua constituição (azoto e fósforo). No entanto, a valorização agronómica tem associado risco de saúde pública e ambiental, na medida que os biossólidos podem conter níveis de metais pesados superiores aos permitidos pela legislação, bem como poluentes orgânicos e microrganismos patogénicos.O principal objetivo deste trabalho é avaliar a viabilidade da valorização agrícola dos biossólidos, tendo em conta a sua contaminação microbiológica, através da identificação de Salmonella spp. e quantificação de Escherichia coli em 19 amostras de biossólidos provenientes de várias ETAR de Portugal Continental.Numa análise inicial, os biossólidos foram caraterizados ao nível da sua composição química (humidade, sólidos voláteis, pH, condutividade elétrica, azoto e fósforo), apresentando-se estes parâmetros na gama reportada pela literatura.Ao nível da contaminação microbiológica, das 19 amostras, apenas 5 cumprem os limites legais para os 2 microrganismos. Foi identificada Salmonella spp. em 4 das amostras analisadas e a concentração de E. coli encontrava-se superior ao permitido em 13 destas.Adicionalmente, foi estudado o efeito do processo de pasteurização (70, 100 e 130 ºC) reduzindo a humidade até 50 e 30 %, e de vários adjuvantes à temperatura ambiente (cinzas de carvão, dregs, casca de ovo, CaO e Ca(OH)2) no crescimento da E. coli. Do estudo de pasteurização, concluiu-se que a secagem a 100 ºC até uma humidade de 30 % e a 130 ºC até 50 e 30 % de humidade são eficientes na remoção deste microrganismo, cumprindo estas amostras o requisito microbiológico para valorização agronómica. Da higienização através da adição dos adjuvantes (15 % m/m) por um período de 24 h, apenas o CaO e Ca(OH)2 conduziram à eliminação da bactéria E. coli, cumprindo o limite legal (1000 CFU/g) para valorização agronómica. O mesmo resultado foi obtido para concentrações mais baixas de CaO (5 e 10 %). Os dregs apresentaram uma redução de 0,83 log após 24 h, embora insuficiente para atingir o valor permitido na amostra testada.

The deposition of biosolids from domestic sewage treatment plants (WWTP) in landfills should be increasingly reduced. Considering circular economy and sustainable development, the value of these biosolids can be exploited energetically (through incineration) or agronomically, contributing to the fertilization of soils through the nutrients present in their constitution (nitrogen and phosphorus). However, agronomic valorization is associated with public and environmental health risks, as biosolids may contain levels of heavy metals higher than those permitted by law, as well as organic pollutants and pathogenic microorganisms.The main objective of this work is to evaluate the feasibility of the agricultural valorization of biosolids, taking into account their microbiological contamination, through the identification of Salmonella spp. and quantification of Escherichia coli in 19 samples of biosolids from several WWTPs in mainland Portugal.In an initial analysis, the biosolids were characterized in terms of their chemical composition (humidity, volatile solids, pH, electrical conductivity, nitrogen and phosphorus), obtaining values for these parameters that were in the range reported in the literature.In terms of microbiological contamination, of the 19 samples only 5 complied with the legal limits for the 2 microorganisms. Salmonella spp. was identified in 4 of the analyzed samples and the concentration of E. coli was higher than allowed in 13 of these.Additionally, the effect of the pasteurization process (70, 100 and 130 ºC) was studied, by reducing the humidity to 50 and 30 %, and of several adjuvants at room temperature (coal ash, dregs, egg shell, CaO and Ca(OH)2) on E. coli growth. From the pasteurization study, it was concluded that both drying at 100 °C and with a humidity as low as 30 %, and at 130 °C with a humidity of 50 and 30 % are efficient in the removal of this microorganism, with these samples fulfilling the microbiological requirement for agronomic valorization. With the sanitation process, by the addition of adjuvants (15% m/m) for a period of 24 h, only CaO and Ca(OH)2 led to the elimination of E. coli, complying with the legal limit (1000 CFU/g) for agronomic valorization. The same result was obtained for lower concentrations of CaO (5 and 10 %). The dregs presented a reduction of 0.83 log after 24 h, but this was insufficient to reach the allowed value in the tested sample.