Production of soil improvers from WWTP biological sludge and inorganic by-products

Abstract

A produção de lamas de ETAR tem vindo a aumentar, o que gera preocupação com a sua gestão. Para além disto, há a necessidade de se aplicar estratégicas de gestão mais inovadores e sustentáveis, tendo em vista a economia circular. A incorporação ou produção de fertilizantes a partir de lamas de ETAR, pode ser uma destas estratégicas, uma vez que as lamas apresentam um elevado teor de matéria orgânica e de nutrientes (N e P), que poderão dar um contributo positivo à fertilidade do solo. No entanto, só será possível se as exigências para produzir um fertilizante à base de lamas forem conhecidas, assim como o seu desempenho quando aplicado ao solo.Neste estudo pretende-se desenvolver um fertilizante a partir de lamas de ETAR e avaliar a sua interação com o solo e com as plantas. Inicialmente, foi desenvolvida uma análise estatística sobre diferentes propriedades agronómicas que podem ser melhoradas após a aplicação das lamas no solo, concluindo-se que as lamas apresentam um potencial agronómico de interesse. De forma a melhorar o conteúdo de potássio e a imobilização de metais pesados, foram desenvolvidas diferentes formulações com cinzas volantes de carvão e casca de ovo. A taxa de consumo de oxigénio foi determinada para avaliar a estabilidade dos corretivos com o objetivo de decidir a sua aplicabilidade no solo. Foram testados corretivos com lamas secas a 100 e 130 ºC, sendo que os segundos apresentaram os melhores resultados. A toxicidade das amostras foi avaliada com base no índice de germinação para várias razões sólido/líquido. Assim, concluiu-se através do índice de germinação, que os corretivos à base de lamas secas a 130 ºC são os menos fitotóxicos, enquanto que o fertilizante organo-mineral apresentou os piores resultados, com um efeito extremamente tóxico. Por fim, realizaram-se testes em vaso com Lepidium Sativum L., nos quais foi avaliado o efeito das diferentes misturas e do fertilizante organo-mineral no solo e nas plantas. Os resultados não foram os esperados, uma vez que todos os vasos com corretivos apresentaram reduzida germinação das plantas. Contudo, em todos os vasos o conteúdo de matéria orgânica aumentou e o pH atingiu níveis aceitáveis, apesar de plantas apresentaram um baixo conteúdo de biomassa.

Sewage sludge (SS) production has been increasing, which raises concerns related to its management. In addition, regarding the circular economy perspective, innovative and sustainable management strategies are required. One of these strategies is the incorporation or production of fertilizers based on SS due to its high organic matter content and nutrients (N and P) that can have a positive impact on soil fertility. Nevertheless, it will only be possible if the requirements for producing a fertilizer based on SS are known, as well as its behaviour when applied to the soil. This study aims to develop a fertilizer based on SS and to evaluate its interaction with soil and plants. A statistical study was developed about different agronomic properties that SS can improve after its application in the soil, and it was possible to conclude that SS has a good agricultural potential. To improve the SS potassium content and to ameliorate the heavy metals immobilization, different formulations with coal fly ash and eggshell were developed. The stability of the amendments was evaluated by the oxygen uptake rate to decide their applicability to the soil. Both formulations with dried SS at 100 and 130 ºC were tested, with the second ones presenting the best results. Phytotoxicity essays with several liquid/solid ratios were also conducted, and the germination index was determined. Through the germination index, it was possible to conclude that the samples with SS dried at 130 ºC showed less phytotoxicity, while the organic mineral fertilizer (OMF) presented the worst results with an extremely toxic effect. Pot experiments with Lepidium Sativum L. were carried out, where the effect of the different mixtures and the OMF on the soil and plants was analysed. The results obtained were not as expected since the plants germination was reduced for all the pots with soil amendments. For all the pots, the organic matter content was improved, and the pH reached acceptable levels, but the germinated plants had low biomass production.