A utilização do lodo de esgoto como alternativa sustentável na recuperação de solos degradados

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RENATA DE CARVALHO JIMENEZ ALAMINO 
 
 
 
 
 
 
 
 
A UTILIZAÇÃO DE LODO DE ESGOTO COMO ALTERNATIVA 
SUSTENTÁVEL NA RECUPERAÇÃO DE SOLOS DEGRADADOS: 
Viabilidade, avaliação e biodisponibilidade de metais 
 
 
 
 
 
 
Tese de Doutorado (Geologia) 
 
 
 
 
 
 
 
UFRJ 
Rio de Janeiro 
2010 
 
 
 
 ii
 
UFRJ 
 
 
 
Renata de Carvalho Jimenez Alamino 
 
 
 
A UTILIZAÇÃO DE LODO DE ESGOTO COMO ALTERNATIVA SUSTENTÁVEL NA 
RECUPERAÇÃO DE SOLOS DEGRADADOS: Viabilidade, avaliação e 
biodisponibilidade de metais 
 
 
 
V. 1 
 
Tese de Doutorado submetida ao 
Programa de Pós-graduação em 
Geologia, Instituto de Geociências, da 
Universidade Federal do Rio de Janeiro – 
UFRJ, como requisito necessário à 
obtenção do grau de Doutor em Ciências 
(Geologia). 
 
Área de concentração: 
Geologia de Engenharia e Ambiental 
 
Orientadores: 
Helena Polivanov 
Tácio Mauro Pereira de Campos 
 
Rio de Janeiro 
Janeiro, 2010
 iii
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RENATA, de Carvalho Jimenez Alamino 
A utilização de lodo de esgoto como alternativa sustentável na 
recuperação de solos degradados: Viabilidade, avaliação e 
biodisponibilidade de metais - Rio de Janeiro: UFRJ / IGeo, 2010. 
 
xxi, 221f.: il., anexos, 30cm 
 
Tese (Doutorado em Geologia) – Universidade Federal do Rio de Janeiro, 
Instituto de Geociências, Programa de Pós-graduação em Geologia, 2010. 
Orientadores: Helena Polivanov, Tácio Mauro Pereira de Campos 
1. Geologia. 2.Setor de Geologia de Engenharia e Ambiental – Tese 
de Doutorado. I. Helena Polivanov. II. Universidade Federal do Rio de 
Janeiro, Instituto de Geociências, Programa de Pós-graduação em 
Geologia. III. Título. 
 
 iv 
Renata de Carvalho Jimenez Alamino 
 
 
 
A UTILIZAÇÃO DE LODO DE ESGOTO COMO ALTERNATIVA SUSTENTÁVEL NA 
RECUPERAÇÃO DE SOLOS DEGRADADOS: Viabilidade, avaliação e 
biodisponibilidade de metais 
 
 
 
Tese de Doutorado submetida ao 
Programa de Pós-graduação em 
Geologia, Instituto de Geociências, da 
Universidade Federal do Rio de Janeiro – 
UFRJ, como requisito necessário à 
obtenção do grau de Doutor em Ciências 
(Geologia). 
 
Área de concentração: 
Geologia de Engenharia e Ambiental 
 
Orientadores: 
Helena Polivanov 
Tácio Mauro Pereira de Campos 
 
Aprovada em: 29 . março . 2010. 
Por: 
 
 
 
________________________________________ 
Andréa Ferreira Borges, UFRJ 
_______________________________________ 
Antonio Soares da Silva, UERJ 
 
 
 
________________________________________ 
Maria Cláudia Barbosa, COPPE/UFRJ 
_______________________________________ 
Izabel Christina d'Almeida Duarte de Azevedo, UFV 
 
 
 
_______________________________________ 
Emilio Velloso Barroso, UFRJ 
 
 v
AGRADECIMENTOS 
 
Aos meus pais, Mauro & Márcia; irmãos, Ana Carolina & Wagner; e avós, Tião 
& Dina e Miguel & Ondina (in memorian) por serem meus anjos da guarda e porto 
seguro; 
Ao meu amor, Luis Mauricio, por colorir o meu céu e tornar a minha vida mais 
feliz; 
Aos amigos Patricia Moraes, André Ferreira, Vitor Hugo Gomes, Olga 
Venimar e Ingrid Lage pelo companheirismo, pelas alegrias e por enxugarem minhas 
lágrimas nos momentos difíceis; 
À professora e orientadora Helena Polivanov, pelos momentos de 
descontração no decorrer da pesquisa; 
Ao professor e orientador Tácio Mauro Pereira de Campos, pelas sugestões e 
financiamentos ao longo da pesquisa; sem os quais não seria possível a composição 
desta tese; 
A CAPES, pelo custeio da bolsa de estudos, e às demais 
instituições/programas (PRONEX, FAPERJ e PROAP) pelo incentivo financeiro; 
Aos professores Emílio Velloso Barroso e Andréa Ferreira Borges pela 
presença e preocupação constantes, pelos conselhos pertinentes ao trabalho; 
Ao professor Antônio Soares da Silva pela ajuda indispensável na 
interpretação da micromorfologia dos solos. 
Aos demais professores e/ou funcionários e/ou colaboradores do 
Departamento de Geologia da UFRJ; pela ajuda fundamental durante toda a 
jornada; especialmente aos técnicos de laboratório Osório Luiz da Silva e Roberto 
 vi 
Gomes Lima, à secretária Christina Barreto Pinto, ao técnico de laminação Tarcísio 
Raymundo de Abreu e ao funcionário do IGeo, Sr. Sidney; 
A todos que passaram pelo Laboratório de Absorção Atômica no decorrer 
destes quase cinco anos. Especiais aos fiéis estagiários Bruno Cruz, Vitor Silos e 
Thiago Teles, principalmente pelas noites mal dormidas no chão do frio laboratório; 
ao Filipe Fratte e Leandro Victor pelo auxílio nas saídas de campo e pela agradável 
e divertida convivência nos laboratórios; 
A Companhia Estadual de Águas e Esgotos do Rio de Janeiro (CEDAE) e aos 
seus funcionários que gentilmente cederam o lodo de esgoto para a pesquisa; 
Ao geógrafo Ricardo César e ao Centro de Tecnologia Mineral (CETEM) pela 
gentil realização de ensaios laboratoriais; 
Ao Laboratório de Fluorescência de Raios-X do Departamento de Geologia da 
UFRJ, em nome do professor Júlio Mendes, pela realização dos ensaios de Análise 
Química Total; 
Ao engenheiro agrônomo Silvio Tavares e à Embrapa Solos pela realização 
das análises químicas no solo e no percolante das colunas. 
A todos que direta ou indiretamente colaboraram para a realização deste 
trabalho. 
MUITO OBRIGADA! 
 vii
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
o barro 
toma a forma 
que você quiser 
 
você nem sabe 
estar fazendo apenas 
o que o barro quer 
[Paulo Leminski] 
 viii 
RESUMO 
 
ALAMINO, Renata de Carvalho Jimenez. A utilização de lodo de esgoto como 
alternativa sustentável na recuperação de solos degradados: Viabilidade, 
avaliação e biodisponibilidade de metais. Rio de Janeiro, 2010. xxi, 221 f. Tese 
(Doutorado em Geologia) – Programa de Pós-Graduação em Geologia, Instituto de 
Geociências, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2010. 
 
Atualmente um dos grandes problemas envolvendo o meio ambiente é a disposição 
final de resíduos potencialmente tóxicos produzidos pela ação antropogênica. Dentre 
tais, destaca-se o lodo de esgoto, que é um resíduo produzido durante o processo 
de tratamento de águas residuárias em estações de tratamento de esgoto (ETE). O 
presente trabalho tem como objetivo avaliar o aproveitamento do lodo de esgoto na 
recuperação de áreas degradadas em ambientes tropicais por meio de simulações 
em laboratório da incorporação do lodo no campo. Amostras de Latossolo (Duque de 
Caxias – RJ), de Chernossolo (Vila Kennedy – RJ) e de lodo de esgoto (ETE Ilha do 
Governador – RJ) foram coletadas e os seguintes ensaios viabilizados: (i) teores 
(bio)disponíveis de compostos inorgânicos por meio de fracionamento químico e 
colunas de lixiviação; (ii) distribuição dos elementos nas frações do sistema solo-
lodo após a incorporação do lodo de esgoto e sua especiação; (iii) o transporte por 
meio de ensaios de coluna de lixiviação com retro-análises utilizando o programa 
computacional Pollute. De maneira geral é possível assegurar, com base nos 
ensaios de coluna e nas modelagens que a lixiviação dos metais estudados ocorreu 
mais rapidamente nas amostras de Latossolo do que nas de Chernossolo, 
ratificando os resultados encontrados na caracterização dos solos, nos ensaios de 
extração sequencial e nos testes de adsorção e retardo. Recomenda-se a utilização 
de lodo de esgoto na recuperação de áreas degradadas desde que sejam 
observadas as condições de contorno da área a ser aplicada e que severos critérios 
de monitoramento e fiscalização sejam estabelecidos. 
 
Palavras-chave: lodo de esgoto, solos, metais. 
 
 ix 
ABSTRACT 
 
ALAMINO, Renata de Carvalho Jimenez. A utilização de lodo de esgoto como 
alternativa sustentável na recuperação de solos degradados: Viabilidade, 
avaliação e biodisponibilidade de metais. [The use of sewage sludge as sustainable 
alternative in the recovery of degraded soils: Viability, evaluation and biodisponibilityof metals]. Rio de Janeiro, 2010. xxi, 221 f. Tese (Doutorado em Geologia) – 
Programa de Pós-graduação em Geologia, Instituto de Geociências, Universidade 
Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2010. 
 
One of the major problems involving the environment is the final disposal of 
potentially toxic wastes produced by anthropogenic inputs. Among these stands out 
the sewager sludge, which is a residue produced during wastewater processing in 
sewage treatmentplants. This study aims to evaluate the use of sewage sludge to 
recovery degraded areas in tropical environments by means of laboratory simulation 
tests of the incorporation of the sewage sludge in the field. Oxisols and Mollisols 
samples from Duque de Caxias – RJ and Vila Kennedy – RJ, and sewage sludge 
from Ilha do Governador - RJ were collected and tested: These included: (i) inorganic 
(bio)availability by sequential extraction and column percolation, (ii) elements 
distribution in soil fractions of the soil-sludge after the incorporation of sewage sludge 
and its speciation, (iii) solute transport through the column tests with backanalysis 
using the software Pollute. It wad verified that metals leaching occurred faster in 
samples of Oxisols than on Mollisols, confirming the results of soil characterization 
and sequential extraction tests of adsorption and retardation. It is recommended the 
use of sewage sludge in degraded areas since there are observed the outline 
conditions of the area and a severe criteria of monitoring and inspection are 
established. 
 
Keywords: sewage sludge; soils, metals. 
 x
LISTA DE FIGURAS 
Figura 2:1. Tratamento da fase líquida de esgotos. (1) cidade (2) rede de esgotos (3) e (4) 
tratamento preliminar, grades e caixa de areia (5) tratamento primário, decantador (6) 
e (7) tratamento secundário, tanque de aeração e decantador (8) desaguamento no 
rio. Fonte: Sabesp (2009). ____________________________________________ 30 
Figura 2:2. Tratamento da fase sólida. (1) cidade (2) entrada do lodo primário (3) entrada do 
lodo secundário (4) adensadores (5) flotadores (6) digestores (7) filtro prensa (8) 
esteira (9) tortas para o aterro sanitário. Fonte: SABESP (2009). ______________ 34 
Figura 2:3. Esquema genérico de um sistema de monitoramento para a disposição final do 
lodo _____________________________________________________________ 53 
Figura 3:1. Relações entre geodisponibilidade e biodisponibilidade dos elementos químicos 
(CORTECCI, 2001) _________________________________________________ 59 
Figura 3:2. Diagramas Eh-pH compilados de (GSJ, 2005) para Cd, Pb, Zn, Cr, Cu e Ni 
gerados a partir do banco de dados FACT do programa computacional FactSage® 
5.2 (BALE et al., 2002). ______________________________________________ 68 
Figura 3:4. Esquema de uma coluna de solo, com entrada do percolante e saída do efluente.
 _________________________________________________________________ 86 
Figura 4:1. Detalhe da coleta de amostra indeformada do horizonte Bw de um Latossolo 
retirado na rodovia Washington Luiz, km 111 - Duque de Caxias, RJ. __________ 92 
Figura 4:2. Detalhe da coleta de amostra indeformada do horizonte Bt de um Chernossolo 
retirado próximo ao nº 34.926 da Av. Brasil, no Caminho Rodrigues, em Vila Kennedy 
- RJ. _____________________________________________________________ 93 
Figura 4:3. Etapas do processamento e coleta do lodo na ETIG: (a) decantadores; (b) 
digestores; (c) centrífuga de desaguamento e (d) coleta no caminhão caçamba. _ 94 
Figura 4:4. Classificação morfológica dos poros (adaptado de BREWER, 1976) _________ 99 
Figura 4:5. Método de fracionamento descrito por Mann & Ritchie (1993) com algumas 
adaptações propostas por Gomes et. al. (1997; 2001). _____________________ 102 
Figura 4:6. Teste de toxicidade aguda com oligoquetas da espécie Eisenia Andrei. _____ 105 
Figura 4:7. Teste de fuga com oligoquetas da espécie Eisenia andrei; preparação do 
recipiente contendo lodo de esgoto e solo artificial (A) e início do ensaio com solo 
artificial e Latossolo acrescido de lodo de esgoto (B). ______________________ 106 
Figura 4:8 Esquema da coluna de lixiviação utilizada no ensaio. ____________________ 108 
Figura 4:9. Esquema do sistema de reservatório utilizado no ensaio de coluna de lixiviação.
 ________________________________________________________________ 109 
Figura 4:10. Sistema de filtração do percolado no ensaio de coluna de lixiviação. _______ 110 
Figura 4:11. Esquema de coluna de lixiviação contendo: (1) reservatório superior, (2) 
reservatório inferior, (3) vazadouro, (4) colunas de solo (5) funis e (6) provetas para 
recolhimento do percolado. __________________________________________ 110 
 xi 
Figura 4:12. Amostras coletadas, acondicionadas e identificadas após lixiviação em coluna.
 ________________________________________________________________ 112 
Figura 4:13. ICP-MS da Perkin Elmer Instruments. Laboratório da Embrapa Solos, RJ. __ 113 
Figura 4:14. A: Aparato da coluna desmontado: (1) membrana geotêxtil, (2) corpo de prova 
com amostra, (3) lodo de esgoto e (4) parte superior da coluna com pedra porosa. B: 
Amostra de solo fora do corpo de prova. ________________________________ 113 
Figura 4:15. Amostra depois de percolada na coluna, pronta para a impregnação e posterior 
confecção de lâmina visando análise micromorfológica. ____________________ 114 
Figura 4:16. Equipamentos utilizados na detecção de metais das amostras de solo das 
colunas. A: ICP-AES e B: Digestor de microondas. Laboratório da Embrapa Solos, 
RJ. _____________________________________________________________ 114 
Figura 4:17. Tela do ‘software’ Pollute para a entrada dos dados gerais. ______________ 116 
Figura 4:18. Tela do ‘software’ Pollute para a entrada dos dados das camadas ________ 116 
Figura 4:19. Tela do ‘software’ Pollute para a entrada das condições de contorno ______ 117 
Figura 4:20. Tela do ‘software’ Pollute para escolha do tipo de saída dos resultados ____ 117 
Figura 5:1. Extração sequencial para a amostra de Latossolo & dose ideal de lodo de esgoto.
 ________________________________________________________________ 131 
Figura 5:2. Extração sequencial para a amostra de Latossolo & dose dupla de lodo de esgoto.
 ________________________________________________________________ 131 
Figura 5:3. Extração sequencial para a amostra de Chernossolo & dose ideal de lodo de 
esgoto. __________________________________________________________ 132 
Figura 5:4. Extração sequencial para a amostra de Chernossolo & dose dupla de lodo de 
esgoto. __________________________________________________________ 133 
Figura 5:5. Fracionamento dos metais nas amostras de Latossolo (1x – dose ideal; 2x – dose 
dupla de lodo de esgoto) durante a Extração I. ___________________________ 134 
Figura 5:6. Fracionamento dos metais nas amostras de Latossolo (1x – dose ideal; 2x – dose 
dupla de lodo de esgoto) durante a Extração II. __________________________ 135 
Figura 5:7. Fracionamento dos metais nas amostras de Chernossolo (1x – dose ideal; 2x – 
dose dupla de lodo de esgoto) durante a Extração I. ______________________ 136 
Figura 5:8. Fracionamento dos metais nas amostras de Chernossolo (1x – dose ideal; 2x – 
dose dupla de lodo de esgoto) durante a Extração II. ______________________ 136 
Figura 5:9. Fracionamento dos metais nas amostras de Latossolo (LT) e Chernossolo (CH) 
acrescidas da dose ideal de lodo de esgoto durante a Extração I. ____________ 138 
Figura 5:10. Fracionamento dos metais nas amostras de Latossolo (LT) e Chernossolo (CH) 
acrescidas da dose ideal de lodo de esgoto durante a Extração II. ____________ 138 
Figura 5:11. Fracionamento dos metais nas amostras de Latossolo (LT) e Chernossolo (CH) 
acrescidas da dose dupla de lodo de esgoto durante a Extração I. ___________ 140 
 xii
Figura 5:12. Fracionamento dos metais nas amostras de Latossolo (LT) e Chernossolo (CH) 
acrescidas da dose dupla de lodo de esgoto durante aExtração II. ___________ 141 
Figura 5:13. Porcentagem de mortalidade dos organismos testados durante o ensaio de 
toxicidade aguda nos diferentes tipos de solo. ___________________________ 147 
Figura 5:14. Perda de peso (biomassa) dos organismos testados após 14 dias de exposição 
no teste de toxicidade aguda. ________________________________________ 148 
Figura 5:15. Resultado do teste de fuga e limite crítico para função de habitat (<20%). __ 149 
Figura 5:16. Volume total do efluente coletado nas colunas de Latossolo _____________ 151 
Figura 5:17. Volume total do efluente coletado nas colunas de Chernossolo ___________ 151 
Figura 5:18. Vazão nas colunas de Latossolo, com as 3 zonas de Vv destacadas. ______ 152 
Figura 5:19. Vazão nas colunas de Chernossolo. Em destaque as três zonas de Vv distintas.
 ________________________________________________________________ 152 
Figura 5:20. Concentração de Cd, Zn e Ni no efluente das colunas de Latossolo e detalhe das 
concentrações mais baixas. __________________________________________ 155 
Figura 5:21. Concentração de Cd, Zn e Ni no efluente das colunas de Chernossolo e detalhe 
das concentrações mais baixas. ______________________________________ 156 
Figura 5:22. Adsorção de Cu nas amostras de Latossolo e Chernossolo do ensaio de coluna
 ________________________________________________________________ 160 
Figura 5:23. Adsorção de Zn nas amostras de Latossolo e Chernossolo do ensaio de coluna
 ________________________________________________________________ 161 
Figura 5:24. Adsorção de Ni nas amostras de Latossolo e Chernossolo do ensaio de coluna
 ________________________________________________________________ 162 
Figura 5:25. Comportamento do Cu nas colunas de Latossolo nos períodos de 1 dia, 1 mês, 6 
meses, 1 ano e 10 anos, modelados no software Pollute v7 _________________ 164 
Figura 5:26. Comportamento do Zn nas colunas de Latossolo nos períodos de 1 dia, 1 mês, 6 
meses, 1 ano e 10 anos, modelados no software Pollute v7 _________________ 165 
Figura 5:27. Comportamento do Ni nas colunas de Latossolo nos períodos de 1 dia, 1 mês, 6 
meses, 1 ano e 10 anos, modelados no software Pollute v7 _________________ 167 
Figura 5:28. Comportamento do Cu nas colunas de Chernossolo nos períodos de 1 dia, 1 
mês, 6 meses, 1 ano e 10 anos, modelados no software Pollute v7 ___________ 168 
Figura 5:29. Comportamento do Zn nas colunas de Chernossolo nos períodos de 1 dia, 1 
mês, 6 meses, 1 ano e 10 anos, modelados no software Pollute v7 ___________ 170 
Figura 5:30. Comportamento do Ni nas colunas de Chernossolo nos períodos de 1 dia, 1 mês, 
6 meses, 1 ano e 10 anos, modelados no software Pollute v7 _______________ 171 
Figura 5:31. Visada da base da lâmina LAT 1. Destaques: pequenos poros cavitários 
preenchidos com lodo de esgoto (canto inferior direito) e grandes sem o dito 
preenchimento (parte superior da foto). _________________________________ 176 
 xiii 
Figura 5:32. Visada da porção intermediária da lâmina LAT 1. Destaque: poros fissurais 
alongados preenchidos por lodo de esgoto. _____________________________ 176 
Figura 5:33. Detalhe da porção superior da lâmina LAT 1. Maior retenção de lodo de esgoto 
nos poros cavitários do que nos fissurais. _______________________________ 176 
Figura 5:34. Lâmina LAT 2. Porosidade bem aberta na parte superior da visada. Destaque 
para a presença de lodo de esgoto na forma de filamentos. _________________ 177 
Figura 5:35. Porção intermediária da lâmina LAT 2. Presença de lodo de esgoto sob forma de 
filamentos, orientados. ______________________________________________ 177 
Figura 5:36. Detalhe (zoom) da figura anterior mostrando a orientação dos filamentos de lodo 
de esgoto. _______________________________________________________ 177 
Figura 5:37. Base da lâmina LAT 2. Porosidade mais fechada e destaque para os poros 
fissurais bem conectados na direção Ne-Se. _____________________________ 178 
Figura 5:38. Parte superior da lâmina LAT 3. Destaque para alguns poros fissurais com 
orientação topo-base bem conectados, ligados a outros de direções variáveis. __ 178 
Figura 5:39. Parte superior da lâmina LAT 3. Porosidade mais aberta entre os poros 
cavitários, preenchidos com filamentos de lodo de esgoto (em destaque). _____ 178 
Figura 5:40. Parte mediana da lâmina LAT 3. Porosidade cavitária mais aberta e resquícios de 
lodo de esgoto no seu interior. ________________________________________ 179 
Figura 5:41. Lâmina LAT 3. Na parte superior da visada tem-se uma porosidade cavitária mais 
fechada, diferentemente da parte inferior. Também na parte inferior ocorre a 
presença de lodo de esgoto. Na parte intermediária observam-se poros fissurais. 179 
Figura 5:42. Base da lâmina CH 1. Poros cavitários de diâmetros menores, em destaque 
poros preenchidos por lodo de esgoto. _________________________________ 181 
Figura 5:43. Porção intermediária da lâmina CH 1. Minerais expansíveis preenchendo poros 
fissurais. _________________________________________________________ 181 
Figura 5:44. Porção superior da lâmina CH1. Poros fissurais bem finos com pouco 
preenchimento de lodo de esgoto. _____________________________________ 181 
Figura 5:45. Base da lâmina CH 2. Em destaque um poro fissural grande sem preenchimento 
de lodo e poros cavitários circunvizinhos preenchidos com lodo de esgoto. _____ 182 
Figura 5:46. Porção intermediária da lâmina CH 2. Poros cavitários pouco conectados e 
destaque para os poros fissurais com orientação topo-base. ________________ 182 
Figura 5:47. Porção superior da lâmina CH 2. Poros cavitários preenchidos por lodo de 
esgoto. Destaque para o preenchimento dos poros com material expansivo. ___ 182 
Figura 5:48. Porção superior da lâmina CH 3. Poros cavitários, alguns preenchidos por lodo 
de esgoto, e poros fissurais bem conectados. ____________________________ 183 
Figura 5:49. Porção intermediária da lâmina CH 3. Maior quantidade de poros cavitários do 
que poros fissurais, ao contrário do observado no topo da lâmina. ____________ 183 
 xiv
Figura 5:50. Base da lâmina CH 3. Porosidade cavitária pouco conectada, preenchida 
completamente ou parcialmente por lodo de esgoto. ______________________ 183 
 
 xv 
LISTA DE TABELAS 
Tabela 2:1. Síntese das fontes de contaminação e efeitos sobre a saúde dos principais metais 
encontrados no lodo (SILVA et al., 2001 modificado). _______________________ 49 
Tabela 2:2. Principais agentes patogênicos no lodo e doenças causadas pela sua exposição 
(PROSAB, 1999). ___________________________________________________ 51 
Tabela 2:3. Principais impactos ambientais relacionados a disposição de lodo de esgoto no 
solo (LARA et al., 2001; PROSAB, 1999). ________________________________ 53 
Tabela 2:4. Limites máximos de concentração de substâncias inorgânicas permitidos em lodo 
de esgoto destinado para fins agrícolas (BRASIL, 2006a). ___________________ 55 
Tabela 2:5. Limites máximos de agentes patogênicos permitidos em lodo de esgoto destinado 
para fins agrícolas e suas respectivas classes (BRASIL, 2006a). ______________ 55 
Tabela 3:1. Relação entre Eh, pH e mobilidade de alguns elementos essenciais e 
potencialmente tóxicos (hachurados). Adaptado de PLANT et al. (1996) apud BELL 
(1998). ___________________________________________________________ 63 
Tabela 3:2. Capacidade de troca catiônica dos principais argilominerais atribuídos por GRIM, 
1968 (adaptado de ELBACHÁ, 1989). ___________________________________ 71 
Tabela 3:3. Série típica de Mitchell e de Triegel quanto a preferência da troca catiônica. 
Adaptado de ELBACHÁ (1989). ________________________________________ 71 
Tabela 3:4. Síntese dos métodos de extração seqüencial com respectivos extratores. ____ 80 
Tabela 3:5. Coeficientes de difusão em solução para diluição infinita, a 25°C. __________ 85 
Tabela 4:1. Relação de amostras obtidas no ensaio de coluna de lixiviação ___________ 111 
Tabela 5:1. Resultados dasanálises granulométricas e dos limites de Atterberg ________ 119 
Tabela 5:2. Resultados dos índices físicos (umidade, massas específicas dos solos e 
aparente, porosidade) ______________________________________________ 120 
Tabela 5:3. Valores de pH e complexo sortivo para o Latossolo e o Chernossolo _______ 121 
Tabela 5:4. Resultado do potencial agronômico do lodo de esgoto. __________________ 122 
Tabela 5:5 Resultados (%) do ataque sulfúrico e da análise química total dos solos _____ 123 
Tabela 5:6. Resultado das avaliações de metais totais nas amostras de Chernossolo e 
Latossolo ________________________________________________________ 124 
Tabela 5:7. Caracterização do lodo quanto à presença de substâncias inorgânicas _____ 124 
Tabela 5:8. Caracterização do lodo de esgoto quanto à presença de patógenos ________ 125 
Tabela 5:9. Mineralogia dos solos estudados por DRX e percentual de argilominerais ___ 126 
Tabela 5:10. Percentual de metais extraídos das frações residuais das amostras estudadas.
 ________________________________________________________________ 130 
 xvi
Tabela 5:11. Sequência de disponibilidade dos metais nas Extrações I e II de acordo com as 
frações analisadas (LT – Latossolo, CH – Chernossolo, 1x – dose ideal de lodo, 2x – 
dose dupla de lodo) ________________________________________________ 142 
Tabela 5:12. Sequência de disponibilidade das frações nas Extrações I e II de acordo com os 
metais Cd, Cu, Ni e Zn (LT – Latossolo, CH – Chernossolo, 1x – dose ideal de lodo, 
2x – dose dupla). __________________________________________________ 143 
Tabela 5:13. Valores de pH, condutividade elétrica e força iônica dos extratos _________ 143 
Tabela 5:14. Distribuição percentual das espécies químicas de Ni, Cd, Zn e Cu nas frações 
das amostras de Latossolo e de Chernossolo acrescidas de dose ideal e de dose 
dupla de lodo de esgoto _____________________________________________ 146 
Tabela 5:15. Atributos físicos dos solos para o ensaio de coluna ____________________ 150 
Tabela 5:16. Vazões médias nas colunas de Chernossolo e Latossolo. _______________ 153 
Tabela 5:17. Condutividade hidráulica (K), velocidade de Darcy (q), velocidade média de 
deslocamento (v), velocidade da partícula (vp) e número de Reynolds (Re). ____ 153 
Tabela 5:18. Concentrações inicias (C0) dos metais estudados. _____________________ 155 
Tabela 5:19. Concentração mínima e máxima dos metais detectados na lixiviação. _____ 155 
Tabela 5:20. Resultados da análise química total de metais nas amostras retiradas dos 
cilindros das colunas ensaiadas. Valores hachurados acima dos limites de referência 
estipulados pela CETESB (2005) para solos. ____________________________ 158 
Tabela 5:21. Análises químicas totais de metais no lodo (equivalente a 100%) e nas amostras 
de Latossolo e Chernossolo __________________________________________ 159 
Tabela 5:22. Resultados das análises de rotina (fertilidade) nas amostras de Latossolo e 
Chernossolo, antes e depois do ensaio de lixiviação em colunas. ____________ 172 
Tabela 5:23. Resultados das análises de carbono orgânico e matéria orgânica (calculada) nas 
amostras de Latossolo e Chernossolo, antes e depois do ensaio de lixiviação em 
colunas. _________________________________________________________ 172 
 
 
 xvii 
Lista de Símbolos 
Va – velocidade linear de advecção [LT
-1] 
C – concentração de espécie química em solução [ML-3] 
x – distância na direção do fluxo [L] 
t – tempo [T] 
ρ – massa específica aparente seca do solo [ML-3] 
γs – massa específica dos sólidos [ML
-3] 
γn – massa específica aparente do solo [ML
-3] 
η – porosidade do solo 
v – velocidade média da água subterrânea [LT-1] 
k – condutividade hidráulica [LT2] 
i – gradiente hidráulico [LL-1] 
Dh – coeficiente de dispersão hidrodinâmica da espécie química [L
2T-1] 
De – coeficiente de difusão molecular da espécie em meio poroso [L
2T-1] 
Dm – coeficiente de dispersão mecânica [L
2T-1] 
αL – coeficiente de dispersividade longitudinal [L] 
αT – coeficiente de dispersividade transversal [L] 
v – velocidade linear média [LT-1] 
W – coeficiente de tortuosidade (W<1) 
D0 – coeficiente de difusão na solução [L
2T-1] 
Pe – número de Peclet 
Va – velocidade média de advecção [LT
-1] 
x/m – quantidade de soluto adsorvido por massa unitária de solo [MM-1] 
C0 – Concentração inicial da solução (determinada analiticamente) antes do contato com o 
solo [ML-3] 
Ce – concentração de equilíbrio na solução [ML
-3] 
Kf – constante proporcional a capacidade de adsorção máxima do solo 
N – constante relacionada a declividade da curva que reflete a intensidade de adsorção com 
o aumento de concentração de equilíbrio 
 xviii
M – constante, quantidade máxima de soluto adsorvida pelo solo [MM-1] 
KL – constante relacionada com a energia de adsorção [L
3M-1] 
Kd – coeficiente de partição ou distribuição [L
3M-1] 
Rd – fator de retardamento 
v – velocidade linear média do fluido no meio poroso (velocidade de percolação) [LT-1] 
vc – taxa média de migração do centro de massa de uma dada espécie química [LT
-1] 
IP – índice de plasticidade 
LL – limite de liquidez 
LP – limite de plasticidade 
As – atividade de Skempton 
m – massa de solo seca adicionada ao recipiente [M] 
V – volume de solução adicionado ao recipiente [L] 
 
 
 xix
Sumário 
1 INTRODUÇÃO_______________________________________________________ 22 
1.1 Considerações Gerais ________________________________________________ 22 
1.2 Objetivo da Pesquisa_________________________________________________ 26 
1.3 Conteúdo da Dissertação _____________________________________________ 26 
2 LODO DE ESGOTO: CARACTERÍSTICAS, PRODUÇÃO E DISPOSIÇÃO _______ 28 
2.1 Considerações Gerais ________________________________________________ 28 
2.2 Etapas de Tratamento de Esgoto e Processamento do Lodo ________________ 29 
2.2.1 TRATAMENTO DA FASE LÍQUIDA___________________________________ 30 
2.2.1.1 Tratamento Preliminar ___________________________________________ 31 
2.2.1.2 Tratamento primário _____________________________________________ 31 
2.2.1.3 Tratamento secundário __________________________________________ 32 
2.2.1.4 Tratamento Terciário ____________________________________________ 33 
2.2.2 PROCESSAMENTO DO LODO (TRATAMENTO DA FASE SÓLIDA) ________ 33 
2.2.2.1 Adensamento __________________________________________________ 35 
2.2.2.2 Estabilização biológica ___________________________________________ 35 
2.2.2.3 Condicionamento do lodo ________________________________________ 36 
2.2.2.4 Desaguamento _________________________________________________ 36 
2.2.2.5 Disposição final ________________________________________________ 37 
2.3 Alternativas para a Disposição Final de Lodos Gerados em ETEs ___________ 37 
2.3.1 DISPOSIÇÃO NO SOLO ___________________________________________ 38 
2.3.1.1 Reciclagem Agrícola e Florestal ___________________________________ 38 
2.3.1.2 Disposição em aterro sanitário _____________________________________ 40 
2.3.1.3 Recuperação de áreas degradadas _________________________________ 41 
2.3.1.4 Landfarming ___________________________________________________ 43 
2.3.2 REUSO INDUSTRIAL _____________________________________________ 43 
2.3.3 INCINERAÇÃO __________________________________________________ 45 
2.3.4 CONVERSÃO EM ÓLEO COMBUSTÍVEL _____________________________ 45 
2.3.5 DISPOSIÇÃO OCEÂNICA __________________________________________ 46 
2.4 Fatores Limitantes à Aplicação de Lodo nos Solos ________________________ 47 
2.4.1 METAIS PESADOS _______________________________________________ 47 
2.4.2 AGENTES PATOGÊNICOS_________________________________________ 50 
2.4.3 COMPOSTOS ORGÂNICOS ________________________________________ 51 
2.5 Possíveis Impactos Ambientais ________________________________________ 52 
2.6 Diretrizes para Disposição de Lodo no Solo ______________________________ 54 
3 CONTAMINANTES INORGANICOS: MIGRAÇÃO, (BIO)DISPONIBILIDADEE 
MOBILIDADE ___________________________________________________________ 57 
3.1 Considerações Gerais ________________________________________________ 57 
3.2 Conceituação de Áreas Degradadas ____________________________________ 60 
 xx 
3.3 Migração e Processos de Interação dos Metais nos Solos __________________ 62 
3.3.1 PROCESSOS DE INTERAÇÃO ENTRE O SOLO E OS CONTAMINANTES ___ 64 
3.3.1.1 Especiação Química ____________________________________________ 64 
3.3.1.2 Oxidação e redução _____________________________________________ 66 
3.3.1.3 Dissolução e precipitação das fases sólidas __________________________ 69 
3.3.1.4 Troca Iônica ___________________________________________________ 70 
3.3.1.5 Adsorção na Matriz do Solo _______________________________________ 72 
3.4 A (Bio)disponibilidade dos Compostos Inorgânicos _______________________ 74 
3.4.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS ________________________________________ 74 
3.4.2 EXTRAÇÃO SEQUENCIAL QUÍMICA _________________________________ 76 
3.4.3 MÉTODOS DE FRACIONAMENTO QUÍMICO __________________________ 77 
3.5 O Estudo da Mobilidade dos Metais ____________________________________ 82 
3.5.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS ________________________________________ 82 
3.5.2 O TRANSPORTE – PROCESSOS FÍSICOS ___________________________ 83 
3.5.3 ENSAIOS DE COLUNA DE LIXIVIAÇÃO ______________________________ 86 
3.5.4 SIMULAÇÃO NO PROGRAMA POLLUTE® V7 __________________________ 88 
4 METODOLOGIA DA PESQUISA ________________________________________ 90 
4.1 Considerações Gerais ________________________________________________ 90 
4.2 Caracterização e Coleta dos Solos e do Lodo de Esgoto ___________________ 91 
4.2.1 ANÁLISES FÍSICAS ______________________________________________ 95 
4.2.2 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS E QUÍMICAS (TOTAIS E SELETIVAS) _______ 95 
4.2.2.1 Determinação do pH ____________________________________________ 95 
4.2.2.2 Complexo sortivo _______________________________________________ 95 
4.2.2.3 Caracterização do lodo quanto ao potencial agronômico ________________ 96 
4.2.2.4 Ataque sulfúrico ________________________________________________ 96 
4.2.2.5 Análise química total ____________________________________________ 97 
4.2.3 ENSAIOS MICROBIOLÓGICOS _____________________________________ 97 
4.2.4 ENSAIOS MINERALÓGICOS _______________________________________ 98 
4.2.5 CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA E MICROMORFOLÓGICA___________ 98 
4.3 Ensaios de Disponibilidade de Metais (Fracionamento / Especiação) ________ 100 
4.3.1 EXTRAÇÃO SEQUENCIAL DOS METAIS ____________________________ 100 
4.3.2 ESPECIAÇÃO QUÍMICA - VISUAL MINTEQ® __________________________ 103 
4.4 Ensaios de Toxicidade dos Solos _____________________________________ 104 
4.4.1 TESTE DE TOXICIDADE AGUDA ___________________________________ 105 
4.4.2 TESTE COMPORTAMENTAL ______________________________________ 106 
4.5 Ensaios de Mobilidade dos Metais_____________________________________ 107 
4.5.1 ENSAIOS DE COLUNA DE LIXIVIAÇÃO _____________________________ 107 
4.5.1.1 Montagem do Ensaio ___________________________________________ 108 
4.5.1.2 Procedimentos do ensaio________________________________________ 111 
4.5.2 SIMULAÇÕES COM O PROGRAMA COMPUTACIONAL POLLUTE® _______ 115 
5 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS _______________________ 118 
5.1 Considerações Iniciais ______________________________________________ 118 
5.2 Análises Físicas ____________________________________________________ 118 
 xxi
5.3 Análises Físico-Químicas e Químicas Totais e Seletivas __________________ 120 
5.4 Ensaios Microbiológicos_____________________________________________ 125 
5.5 Ensaios Mineralógicos ______________________________________________ 126 
5.6 Caracterização Morfológica e Micromorfológica _________________________ 127 
5.7 Ensaio de Disponibilidade de Metais ___________________________________ 129 
5.8 Ensaios de Toxicidade dos Solos _____________________________________ 147 
5.9 Ensaios de Mobilidade dos Metais_____________________________________ 149 
6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES ________________________________________ 184 
6.1 Conclusões Parcias _________________________________________________ 184 
6.1.1 CARACTERIZAÇÃO DOS SOLOS ESTUDADOS ______________________ 184 
6.1.2 ENSAIOS DE DISPONIBILIDADE DE METAIS_________________________ 185 
6.1.3 ENSAIOS DE TOXICIDADE DOS SOLOS ____________________________ 186 
6.1.4 ENSAIOS DE MOBILIDADE DOS METAIS ____________________________ 186 
6.2 Conclusão Geral ___________________________________________________ 188 
6.3 Sugestões _________________________________________________________ 189 
 
 
 
 22
1 INTRODUÇÃO 
 
 
1.1 Considerações Gerais 
 
O crescimento das demandas da sociedade por melhores condições do 
ambiente tem exigido das empresas a definição de políticas ambientais mais 
avançadas, que geralmente se iniciam pelo tratamento de efluentes líquidos. Esse 
tratamento gera um resíduo sólido, rico em matéria orgânica e nutrientes, 
denominado lodo de esgoto. 
O percentual do esgoto coletado que recebe algum tipo de tratamento é baixo 
no Brasil (em torno de 1/3), especialmente quando se tem em conta que boa parte 
do esgoto produzido no País não é recolhido por sistemas de coleta, sendo lançado 
diretamente no solo e em corpos d’água (BRASIL, 2008). 
Assim como o esgoto que não é coletado no País, a maior parte do resíduo 
tratado tem destino incerto e, na maioria das vezes, fica exposto ao meio ambiente 
ou acaba sendo encaminhado aos aterros de resíduos sólidos urbanos. 
A disposição final e o tratamento dos resíduos sólidos urbanos no Brasil, 
segundo dados do IBGE (1991), são distribuídos da seguinte maneira: 76% em céu 
aberto (lixão); 13% aterro controlado (lixão controlado); 10% aterro sanitário; 1% 
passa por tratamento (compostagem, reciclagem e incineração). Já no Reino Unido, 
aproximadamente 76% dos resíduos são dispostos em aterros sanitários (BELL, 
1993), uma diferença significativa ao se comparar com a realidade brasileira. 
Nos Estados Unidos, Canadá, Austrália e em vários países da Europa, grande 
parte do lodo doméstico vai para a agricultura, aproveitamento que chega a 65% no 
caso dos norte-americanos. Sendo aparentemente tão simples, por que o Brasil 
ainda não faz melhor uso desses resíduos? 
COLODRO (2005) explica que aqui se importou a técnica de tratamento, mas 
não houve preocupação com o destino do resíduo produzido. Distribuído 
desordenadamente, o resíduo pode causar três tipos de impacto ao meio-ambiente: 
as presenças de nitrato, de patógenos e de metais pesados. Ele acrescenta que, 
enquanto os países mencionados já usam o lodo de esgoto há 60 anos, o Brasil 
soma apenas 10 ou 15 anos de trabalho efetivo na área. 
 23
Em todo o mundo, rejeitar o lodo de esgotos é um problema ambiental, pois 
as estações de tratamento de esgotos produzem mensalmente uma quantidade 
elevada deste material. A rica composição em matéria orgânica, nitrogênio e fósforo 
faz com que o lodo seja considerado um adubo útil para condicionar e fertilizar solos 
agrícolas ou recuperar áreas degradadas. 
A política ambiental deve ser baseada primordialmente no ecological cycle 
management. Nada mais é do que um sistema circular onde a quantidade de 
resíduos reaproveitados deva ser cada vez maior, ao contrário da quantidade de 
resíduos gerados (DEMAJOROVIC, 1995). 
A busca de alternativas viáveis para a disposição final do lodo de esgoto 
enquadra-se na preocupação mundial definida pela Agenda 21, que incluiu o tema 
manejo ambientalmente saudável dos resíduos sólidos e questões relacionadas com 
esgotos, e definiu como programas prioritários: a redução ao mínimo dos resíduos; o 
aumento ao máximo da reutilização e reciclagem ambientalmente saudáveis dos 
resíduos; a promoção do depósito e tratamento ambientalmente saudáveis dos 
resíduos e a ampliação do alcance dos serviços que se ocupam dos resíduos. 
Dentre as alternativas para o aproveitamentoe/ou disposição final do lodo de 
esgotos, TSUTIYA, (2000) cita a disposição em aterro sanitário, o reuso industrial, a 
incineração, a conversão em óleo combustível, a recuperação de solos e áreas 
degradadas, o landfarming e a disposição oceânica. 
Destas alternativas, a disposição oceânica foi proibida nos Estados Unidos e 
em alguns países da Europa (PROSAB, 1999). Na ótica sustentável, a eliminação 
final do lodo de esgoto através da incineração, do uso de landfarming ou pela 
disposição em aterros sanitários é empregada apenas quando sua valorização é 
impossível, seja porque o lodo apresenta contaminações ou, então, quando nas 
áreas próximas às estações não existirem solos adequados ou disponíveis 
(FERNANDES et al., 2001). 
As principais formas de tratamento e destinação final dos resíduos produzidos 
no Estado do Rio de Janeiro são: reciclagem, aterro municipal, co-processamento, 
aterro industrial, estocagem, incineração, incorporação, fertilização ou landfarming e 
aterro de terceiros (FEEMA1, 2000). 
 
1
 Atual INEA. 
 24
A escolha da alternativa de disposição do lodo passa por avaliações de ordem 
técnica, econômica e ambiental. Sob a ótica ambiental, cada uma das alternativas 
apresenta potenciais impactos ao ambiente, que podem ser positivos ou negativos, 
podendo valorizar ou condenar a forma de disposição adotada. A sua aplicação 
exige ainda investigações prévias, que devem ser cumpridas, e que devem ser 
diferenciadas em função das condições locais da sua aplicação e do material a ser 
utilizado. 
A aplicação de lodo de esgotos em solos agrícolas e/ou florestais e também 
em áreas degradadas é uma prática aceitável, tanto como forma de disposição final 
destes materiais, quanto de melhorar as características físicas, químicas e biológicas 
dos solos. Como a área degradada se caracteriza por não fornecer condições ao 
desenvolvimento e fixação da vegetação em função da falta de matéria orgânica e 
de nutrientes no solo e da atividade biológica, a adição do lodo apresenta uma série 
de características que favorecem a recuperação e o reaparecimento da vegetação 
(TSUTIYA, 2000). 
No Brasil, o número de áreas degradadas tem aumentado consideravelmente 
ao longo dos anos devido às atividades antrópicas, tais como: construção de 
estradas e barragens, mineração e áreas agrícolas mal manejadas (DUDA et al., 
1999 apud BEZERRA et al., 2006). 
Do ponto de vista econômico, o uso do lodo como fertilizante orgânico 
representa o reaproveitamento integral de seus nutrientes e a substituição de 
adubação química, com rendimentos equivalentes, ou superiores aos conseguidos 
com fertilizantes comerciais. O lodo de esgoto também pode influenciar 
positivamente características físicas dos solos, como a formação de agregados de 
partículas do solo, com consequente melhoria da infiltração, da retenção de água e 
da aeração, com reflexos ambientais imediatos, como a redução da erosão e a 
consequente melhoria da qualidade dos recursos hídricos. Dentre as variáveis 
químicas, físicas e biológicas que afetam a estrutura dos solos, a matéria orgânica 
pode ser o fator mais importante na formação e estabilidade dos agregados. A 
influência da matéria orgânica na agregação do solo é um processo dinâmico, sendo 
necessário o acréscimo contínuo de material orgânico para manter a estrutura 
adequada ao desenvolvimento das plantas. Dessa forma, as propriedades do lodo 
de esgoto o tornam interessante para aplicação em solos agrícolas desgastados por 
 25
manejo inadequado, bem como para recuperação de áreas degradadas (KOCSSIS 
& MARIA, 2004). 
Alguns impactos negativos que podem ser citados devido à utilização não 
controlada do lodo de esgoto são: o acúmulo de metais pesados, a presença de 
compostos orgânicos e agentes patogênicos no solo, a lixiviação de compostos 
resultantes da decomposição do lodo no solo, a contaminação de corpos hídricos e 
áreas adjacentes, devido ao escorrimento superficial do material e a volatilização de 
compostos (ANDREOLI et al., 2001). 
A disponibilidade e a solubilidade destes metais contidos nos lodos são 
controladas por fenômenos de adsorção, complexação, oxi-redução, e precipitação, 
podendo alcançar níveis tóxicos nos solos. Por essa razão, diversos países 
possuem normas técnicas regulamentando a maneira adequada de sua utilização. 
No Brasil, em agosto de 2006, foi publicada a Resolução Conama nº 375, que 
“define critérios e procedimentos, para o uso agrícola de lodos de esgoto gerados 
em estações de tratamento de esgoto sanitário e seus produtos derivados, e dá 
outras providências”. 
Uma forma de se estudar a distribuição dos metais em suas diversas formas 
no solo é pela extração seletiva ou sequencial, também chamada de fracionamento 
sequencial. Em geral, usa-se uma sequência de extratores cada vez mais fortes para 
retirar os metais das diversas frações dos solos. 
Toda e qualquer discussão envolvendo o uso de materiais contendo possíveis 
elementos tóxicos deve ser embasada em resultados de pesquisa, para definir o 
destino desses elementos no solo e o risco de sua entrada na cadeia alimentar. 
Assim, é importante buscar ferramentas que permitam interpretar o efeito da 
ocorrência dos metais dentro de uma perspectiva racional. 
A literatura internacional sobre o assunto é relativamente abundante, de 
maneira especial nos EUA e nos países da Europa Ocidental (SLOAN et al., 1997; 
SPOSITO et al., 1982; LAKE et al., 1984; SIMS & KLINE, 1991; ALLOWAY & 
JACKSON, 1991; BERTI & JACOBS, 1996; BASTA et al., 2001; BROWN et al., 
2004, etc.). A literatura nacional também dispõe de algumas importantes 
contribuições (PIRES (2003, 2006); BELTIOL et al., 1989; ANDREOLI et al., 2001; 
BRASIL, 2006a,b), mas ainda tem-se muito o que descobrir para adaptar as normas 
e bases estrangeiras a nossa realidade tropical. Dessa forma, é indispensável o 
envolvimento dos órgãos de pesquisa e ensino nos estudos sobre os efeitos do lodo 
 26
de esgoto nos solos tropicais, bem como os seus impactos no ambiente. Esses 
estudos devem ser executados preferencialmente por equipes interdisciplinares. 
 
 
1.2 Objetivo da Pesquisa 
 
Diante deste cenário preocupante e da necessidade de criação e 
aperfeiçoamento de novas alternativas que minimizem o problema da geração de 
resíduos domésticos, esta pesquisa buscou contribuir no cunho ambiental no que diz 
respeito ao tema reuso e reciclagem, avaliando o reaproveitamento do resíduo lodo 
de esgoto na recuperação de áreas degradadas em ambientes tropicais. 
Assim, procurou-se simular em laboratório, sob condições controladas e 
homogêneas, a aplicação deste resíduo em campo. Para isso, em duas classes de 
solos com características e composições mineralógicas bem distintas, observou-se o 
comportamento dos sistemas solo e lodo antes da incorporação do resíduo, e do 
sistema solo-lodo durante e após a aplicação do mesmo. 
Objetivou-se então com essa pesquisa avaliar: (i) os teores (bio)disponíveis 
de compostos inorgânicos por meio de fracionamento químico e colunas de 
lixiviação; (ii) a distribuição dos elementos nas frações do sistema solo-lodo após a 
incorporação do lodo de esgoto e sua especiação; (iii) o transporte por meio dos 
ensaios de coluna de lixiviação e do programa computacinal Pollute. 
 
1.3 Conteúdo da Dissertação 
 
O capítulo 1 refere-se à questão temática do presente trabalho, relacionando 
as metas e os objetivos e fazendo um apanhado de toda a dissertação. 
O capítulo 2 apresenta a definição de lodo de esgotos: elucida suas principais 
características e faz um apanhado desde a sua produção até sua disposição final, 
benéfica ou não, apontando os principais impactos ambientais e as diretrizes a que 
estão sujeitas. 
No capítulo 3 tem-se uma visão geral sobre a questão da contaminação 
inorgânica nos meios porosos, sendo introduzidas as definições deárea degradada, 
biodisponibilidade, migração e fracionamento químico. 
 27
No capítulo 4, está relatada a metodologia da pesquisa, sendo apresentados 
os ensaios de disponibilidade e mobilidade dos metais e toxicidade dos solos que 
foram realizados ao longo dos cinco anos, juntamente com as descrições de cada 
etapa da caracterização mineralógica, morfológica, micromorfológica, química, físico 
química, biológica e física das amostras de solos e de lodo de esgoto estudados. 
Posteriormente, no capítulo 5, são apresentados os resultados das referidas 
análises, seguidas das discussões baseadas nos fundamentos avaliados, buscando-
se possíveis explicações para dar sustento aos achados, tomando como referência a 
literatura existente na área. 
Por fim, no capítulo 6, é apresentada uma avaliação do estudo no conjunto, 
levando em conta suas repercussões e as questões levantadas a partir desse 
trabalho, bem como sugestões para futuras pesquisas. 
No final da dissertação são listadas as referências bibliográficas e 
apresentados os anexos. 
 28
2 LODO DE ESGOTO: CARACTERÍSTICAS, PRODUÇÃO E DISPOSIÇÃO 
 
 
2.1 Considerações Gerais 
 
Os esgotos, tanto no Brasil quanto no mundo, são classificados em dois 
grupos principais: domésticos e industriais. Os primeiros são constituídos 
essencialmente de despejos domésticos, uma parcela de águas pluviais e águas de 
infiltração. Eventualmente uma parcela de despejos industriais é misturada ao 
esgoto doméstico. 
Os esgotos domésticos ou domiciliares provêm principalmente de residências, 
edifícios comerciais, instituições ou quaisquer edificações que contenham 
instalações de banheiros, lavanderias, cozinhas, ou qualquer dispositivo de 
utilização de água para fins domésticos. Já os industriais, extremamente diversos, 
provêm de qualquer utilização de água para fins industriais, adquirindo 
características próprias em função, por exemplo, do processo industrial empregado e 
do sistema de tratamento utilizado pela empresa (FERREIRA et al., 1999). 
A composição média do esgoto aponta para uma mistura de água (99,9%) e 
sólidos (0,1%), sendo que, do total de sólidos, 70% são orgânicos (proteínas, 
carboidratos, gorduras) e 30% inorgânicos (partículas minerais, sais e metais). 
Durante o processo de tratamento, ocorre a separação das frações sólida e líquida. 
O tratamento de esgotos resulta na produção de um lodo rico em nutrientes e 
matéria orgânica, denominado lodo de esgoto (FERNANDES, 2000; GRAY, 2005). 
Durante o processo de tratamento, ocorre a separação por decantação das 
frações sólida e líquida. A fase líquida pode ser composta por esgotos domésticos, 
águas de infiltração e despejos industriais e a sólida denominada de lodo de esgoto 
(MELO & MARQUES, 2000). Apesar da constituíção do lodo ser de mais de 95% de 
água, por convenção, ele é designado de fase sólida visando distingui-lo do fluxo do 
líquido tratado que é chamado de fase líquida (VON SPERLING & GONÇALVES, 
2001). 
As características qualitativas e quantitativas do lodo estão relacionadas com 
a densidade populacional, tipo de urbanização, hábitos sanitários, condições 
ambientais, estação do ano, perfil de saúde da comunidade que gera o lodo e tipo 
de sistema de tratamento existente (PROSAB, 1999). 
 29
Segundo BETTIOL et al. (1989) o lodo de esgoto apresenta uma composição 
variável, pois depende da origem e do processo de tratamento do esgoto. Um lodo 
de esgoto típico apresenta em torno de 40% de matéria orgânica, 4% de nitrogênio, 
2% de fósforo e os demais macro (Mg, S e Ca) e micronutrientes (B, Cu, Fe, Zn, Mo, 
Cl, Co, Si, Mn e Na). Note-se a ausência do potássio. 
Os principais riscos ambientais relacionados com a reciclagem do lodo no 
meio ambiente são representados pelo seu conteúdo de metais, de compostos 
orgânicos, de microrganismos patogênicos e pelos riscos de poluição das águas 
superficiais e subterrâneas. A dinâmica de cada elemento químico deve ser 
analisada frente às dosagens consideradas tóxicas e aos diferentes níveis de 
exposição. Os agentes patogênicos devem ser analisados segundo seus diferentes 
graus de atividade biológica e concentrações, que definem a sua virulência, já que, 
associada às condições do meio e às suscetibilidades dos hospedeiros, pode se 
refletir em algumas alterações na saúde das populações (PROSAB, 1999). 
 
 
2.2 Etapas de Tratamento de Esgoto e Processamento do Lodo 
 
Os sistemas de tratamento de esgotos domésticos foram originalmente 
concebidos para remover a matéria orgânica e os sólidos. Posteriormente surgiu a 
preocupação em reduzir outros constituintes, como nutrientes e organismos 
patogênicos (GASI & ROSSIN, 1993 apud CHAGAS, 2000). Atualmente considera-
se que as estações de tratamento devam atuar como verdadeiras barreiras à 
disseminação de diversas enfermidades. 
Pode-se, então, separar o tratamento de esgoto domiciliar em 4 níveis 
básicos: preliminar, tratamento primário e tratamento secundário que tem quase a 
mesma função, e tratamento terciário ou pós-tratamento. Cada um deles têm, 
respectivamente, o objetivo de remover os sólidos suspensos (lixo, partículas 
minerais), remover os sólidos dissolvidos, a matéria orgânica, e os nutrientes e 
organismos patogênicos. Esses níveis de tratamentos são comum ao Brasil e aos 
Estados Unidos. 
 
 30
2.2.1 TRATAMENTO DA FASE LÍQUIDA 
 
A produção do lodo a ser gerado é função principal do sistema de tratamento 
utilizado para a fase líquida. Todos os processos de tratamento são iniciados pelo 
tratamento preliminar, onde há, necessariamente, a geração de material gradeado e 
areia. Os processos que recebem o esgoto bruto em decantadores primários geram 
o lodo primário, composto pelos sólidos sedimentáveis do esgoto bruto. Na etapa 
biológica de tratamento, tem-se o lodo biológico ou lodo secundário. Esse lodo é a 
própria biomassa que cresceu à custa do alimento fornecido pelo esgoto afluente 
(Figura 2:1). Dependendo do tipo de sistema, o lodo primário pode ser enviado para 
o tratamento juntamente com o lodo secundário, resultando o chamado lodo misto. 
Em sistemas de tratamento que incorporam uma etapa físico-química (para melhorar 
o desempenho do lodo primário ou para dar um polimento ao efluente secundário) 
tem-se o lodo químico ou terciário. 
 
 
Figura 2:1. Tratamento da fase líquida de esgotos. (1) cidade (2) rede de esgotos (3) e (4) 
tratamento preliminar, grades e caixa de areia (5) tratamento primário, decantador (6) e (7) 
 31
tratamento secundário, tanque de aeração e decantador (8) desaguamento no rio. Fonte: 
Sabesp (2009). 
 
2.2.1.1 Tratamento Preliminar 
 
O tratamento preliminar consiste basicamente na remoção de sólidos 
grosseiros e areia, feita normalmente por meio de grades. Nesta etapa, chamada de 
gradeamento, o resíduo com dimensões maiores do que o espaço entre as barras 
nas grades fica retido (FONTES, 2003). 
A remoção da areia é feita através de uma unidade denominada caixa de 
areia ou desarenador. Estas unidades são dimensionadas para a remoção apenas 
deste sólido. Neste processo, o grão de areia sedimenta no fundo da caixa por 
causa do seu tamanho e densidade, enquanto a matéria orgânica permanece em 
suspensão no meio líquido, seguindo para a unidade seguinte (FONTES, 2003). 
Normalmente, o material resultante deste tratamento preliminar é disposto em 
aterros sanitários. 
 
2.2.1.2 Tratamento primário 
 
Tem por objetivo remover os sólidos em suspensão e os sólidos flutuantes. O 
tratamento primário é bastante simples - envolve uma tela seguida por um conjunto 
de reservatórios ou tanques que deixam a água em repouso, de modo que os 
sólidos sejam separados. Nessa unidade, os sólidos que possuem densidade maior 
do que a da massa líquida vão se depositando lentamente no fundo do tanque e 
recebem o nome de lodo primário. Em seguida, o efluente líquido é encaminhado 
para o tratamento secundário, oupara o corpo receptor e o lodo primário é 
encaminhado para o tratamento da fase sólida, ambos por meio de tubulações. 
Os sólidos flutuantes (graxas, óleos), em função da sua densidade, sobem 
para a superfície, onde são removidos, manualmente ou mecanicamente, para 
tratamento posterior. 
O tratamento primário pode remover metade dos sólidos, materiais orgânicos 
e bactérias da água. 
 32
Os tipos mais comuns de tratamentos primários de acordo com a COPASA 
(2009) são: (a) Filtros anaeróbios, onde os sólidos em suspensão se sedimentam no 
fundo da fossa séptica e formam o lodo onde ocorre a digestão anaeróbia. O líquido 
então encaminha-se para o filtro anaeróbio que possui bactérias as quais crescem 
aderidas a uma camada suporte formando a biomassa que reduz a carga orgânica 
dos esgotos; e (b) Reator Anaeróbio de Manta de Lodo (UASB), onde a biomassa 
cresce dispersa no meio e não aderida como nos filtros. Essa biomassa, ao crescer, 
forma pequenos grânulos, que por sua vez, tendem a servir de meio suporte para 
outras bactérias. O fluxo do líquido é ascendente e são formados gases – metano e 
gás carbônico, resultantes do processo de fermentação anaeróbia. 
 
2.2.1.3 Tratamento secundário 
 
Tem por objetivo remover a matéria orgânica através de processos biológicos 
(nos tratamentos anteriores o processo é puramente físico) (FONTES, 2003). 
O esgoto vai para grandes tanques de aeração onde é fornecido ar para os 
microorganismos contidos nele, fazendo com que esses se multipliquem e se 
alimentem de material orgânico, o que formará o lodo e diminuirá a carga poluidora 
do esgoto. 
Depois, o material segue novamente para tanques de sedimentação onde o 
lodo formado se deposita no fundo do decantador, deixando a parte líquida livre de 
90% das impurezas. Essa água não é potável, mas pode ser lançada nos rios ou 
reaproveitada para fins de limpeza. 
Os tipos mais comuns de tratamento secundário, segundo COPASA (2009) 
são: (a) Lagoas de estabilização, onde os esgotos entram em uma extremidade e 
saem na oposta. A matéria orgânica, na forma de sólidos em suspensão, fica no 
fundo da lagoa, formando um lodo que vai aos poucos sendo estabilizado. As algas 
existentes no esgoto, na presença de luz, produzem oxigênio que é liberado através 
da fotossíntese. Esse oxigênio dissolvido (OD) é utilizado pelas bactérias aeróbias 
(respiração) para se alimentarem da matéria orgânica presente no esgoto, que está 
dissolvida e em suspensão. O resultado é a produção de sais minerais – alimento 
das algas - e de gás carbônico (CO2); (b) Lodos ativados, composto, 
essencialmente, por um tanque de aeração (reator biológico), um tanque de 
 33
decantação (decantador secundário) e uma bomba de recirculação do lodo. O 
princípio do sistema é a recirculação do lodo do fundo de uma unidade de 
decantação para uma de aeração. Em decorrência da recirculação contínua de lodo 
do decantador e da adição contínua da matéria orgânica, ocorre o aumento da 
biomassa de bactérias, cujo excesso é descartado periodicamente; (c) Tratamento 
aeróbio com biofilme, onde os esgotos são aplicados sobre um leito de material 
grosseiro, como pedras e ripas ou material plástico, e percola em direção a drenos 
no fundo. Este fluxo do esgoto permite o crescimento de bactérias na superfície do 
leito, formando uma película de microorganismos. O ar circula nos espaços vazios 
entre as pedras ou ripas, fornecendo oxigênio para os microorganismos 
decomporem a matéria orgânica. 
 
2.2.1.4 Tratamento Terciário 
 
O tratamento avançado destina-se a remover do efluente secundário as 
substâncias que o tornam impróprio para determinado fim ou para ser lançado num 
manancial d’água. Um exemplo de tratamento terciário é a remoção de partículas 
minerais e orgânicas diminutas, em suspensão e dissolvidas no efluente, a fim de 
transformá-lo em água potável. O exemplo mais comum é a remoção de nitrogênio e 
de fósforo presentes, para que estes não favoreçam a proliferação de algas capazes 
de causar odor e sabor na água do corpo receptor (PROSAB, 1999). 
 
2.2.2 PROCESSAMENTO DO LODO (TRATAMENTO DA FASE SÓLIDA) 
 
Durante o tratamento da fase líquida e dos processos de estabilização, há a 
geração de um material com elevado teor de umidade, cuja desidratação é 
extremamente necessária caso haja necessidade de qualquer operação 
subsequente ao tratamento. Apesar de não ser o único subproduto gerado em uma 
estação de tratamento de esgotos, o lodo tem uma importância maior por ser um 
resíduo de difícil tratamento e disposição final (JORDÃO & PESSÔA, 1995 apud 
FONTES, 2003). 
 34
A maior preocupação com esse lodo restringe-se na remoção da sua umidade 
para se atingir um teor de sólidos na faixa de 15% a 40% (SOBRINHO, 2000). É 
uma operação fundamental para a redução de massa e volume do lodo a ser tratado 
ou descartado (Figura 2:2). 
 
 
Figura 2:2. Tratamento da fase sólida. (1) cidade (2) entrada do lodo primário (3) entrada do 
lodo secundário (4) adensadores (5) flotadores (6) digestores (7) filtro prensa (8) esteira (9) 
tortas para o aterro sanitário. Fonte: SABESP (2009). 
 
As principais etapas do tratamento do lodo são: adensamento, estabilização, 
condicionamento, desaguamento e disposição final. A implantação ou não de cada 
unidade vai depender das características do lodo gerado e do produto final que se 
queira obter, além dos custos. Os custos representam em torno de 20 a 60% do total 
gasto com a operação de uma ETE (ANDREOLI et al., 2001; FERNANDES et al., 
1999; TSUTIYA et al., 2001). 
 
 35
2.2.2.1 Adensamento 
 
O adensamento ou espessamento é um processo físico de concentração de 
sólidos no lodo visando reduzir sua umidade e, em decorrência, seu volume, 
facilitando as etapas subsequentes de tratamento do lodo. As alternativas de 
adensamento incluem o adensamento por gravidade e por flotação. 
Os adensadores por gravidade apresentam melhor eficiência quando 
utilizados no de lodo proveniente de tratamento primário. Estas unidades são 
semelhantes a um decantador primário, no qual o lodo sedimenta e adensa no fundo 
do tanque, sendo removido por raspadores e encaminhado para a etapa de 
estabilização. O líquido sobrenadante retorna ao início do processo de tratamento 
primário (JORDÃO & PESSÔA, 1995 apud FONTES, 2003). 
Já os adensadores por flotação são utilizados com maior eficiência quando o 
lodo é proveniente de tratamento secundário ou de lodo ativado (excedente). Esse 
processo consiste na injeção de bolhas de ar no meio líquido, que aderem às 
partículas sólidas, fazendo com que a sua densidade diminua e as mesmas sejam 
arrastadas para a superfície, onde são removidas por raspadores (JORDÃO & 
PESSÔA, 1995). 
 
2.2.2.2 Estabilização biológica 
 
A estabilização visa atenuar o inconveniente de maus odores no tratamento e 
manuseio do lodo. A redução dos odores é alcançada através da remoção da 
matéria orgânica biodegradável componente do lodo. O método mais empregado 
para estabilizar o lodo é a digestão anaeróbia, onde o lodo bruto é encaminhado 
para o interior de digestores biológicos totalmente fechados onde bactérias 
anaeróbias e facultativas estabilizam a matéria orgânica produzindo gás carbônico, 
metano, massa celular e outros micronutrientes (ANDREOLI et al., 2001). 
 
 
 
 36
2.2.2.3 Condicionamento do lodo 
 
Para auxiliar no desaguamento do lodo é necessária a utilização de produtos 
químicos conhecidos como agentes coagulantes. Esses produtos são aplicados ao 
lodo para favorecer a agregação das partículas de sólidos e formação de flocos. O 
condicionamento do lodo pode ser realizado através da utilização de polímeros 
orgânicos, produtos químicos inorgânicos ou de tratamento térmico (ANDREOLI et 
al., 2001). 
Os polímeros inorgânicos podem ser classificados em neutros, catiônicos e 
aniônicos do ponto de vista das cargas de superfície. Os catiônicos são os maisutilizados pelo fato do lodo possuir cargas elétricas predominantemente negativas. 
Os produtos químicos inorgânicos são utilizados principalmente quando a etapa 
posterior (desaguamento) é realizada por filtro a vácuo ou filtro de pressão 
(ANDREOLI et al., 2001). 
 
2.2.2.4 Desaguamento 
 
O desaguamento do lodo pode ser realizado por métodos naturais ou 
mecânicos. O objetivo desta fase é remover a água e reduzir ainda mais o volume, 
produzindo lodo com comportamento mecânico próximo ao dos sólidos. A 
desidratação do lodo tem impacto importante nos custos de transporte e destino 
final, além de influenciar de maneira decisiva o manuseio do lodo, já que o 
comportamento mecânico deste varia com o teor de umidade. 
Fazem parte do processo de desaguamento por método natural os leitos de 
secagem e as lagoas de secagem de lodo. Filtros (prensa e esteira) e centrífugas 
são exemplos de métodos mecânicos, e produzem a chamada torta de lodo, onde a 
concentração de sólidos totais fica em torno de 20 a 30% (JORDÃO & PESSÔA, 
1995). 
A água está ligada aos sólidos nos lodos através de forças intermoleculares 
que estão distribuídas em classes distintas de acordo com a facilidade de 
separação. A remoção da água livre é realizada por simples ação gravitacional ou 
por flotação. É o que ocorre nos processos de adensamento, que pode produzir 
lodos com totais de sólidos aproximadamente de 5% e pode resultar na redução do 
 37
volume em torno de 60% com relação ao volume original (GONÇALVES et al., 
2001). Já as águas, adsorvida e capilar, exigem forças maiores para serem 
separadas dos sólidos presentes no lodo, que podem ser mecânicas ou de origem 
química. Os filtros-prensa ou centrífugas são exemplos de força mecânica e o uso 
de floculantes, química. Os totais de sólidos são superiores a 30% resultando um 
material denominado torta. A remoção das águas livres, adsorvida e capilar reduzem 
de 90 a 95% do volume original do lodo (GONÇALVES et al., 2001). 
 
2.2.2.5 Disposição final 
 
As alternativas mais usuais para o aproveitamento e/ou destino final de lodos, 
segundo FERNANDES et al., 2001, TSUTYA, 2000, FONTES, 2003, JORDÃO & 
PÊSSOA, 1995 têm sido: (i) a reciclagem agrícola, (ii) a disposição em aterro 
sanitário, (iii) o reuso industrial, (iv) a incineração, (v) a conversão em óleo 
combustível, (vi) a recuperação de áreas degradadas, (vii) landfarming e (viii) a 
disposição oceânica. 
Devido à importância deste item, ele será tratado separadamente, no 
subcapítulo abaixo. 
 
 
2.3 Alternativas para a Disposição Final de Lodos Gerados em ETEs 
 
A avaliação de alternativas para a disposição final do lodo de esgoto é 
normalmente complexa por envolver aspectos técnicos, econômicos, ambientais e 
legais, que ultrapassam os limites das estações de tratamento. 
Por apresentar em sua composição microrganismos patogênicos, metais 
pesados e outros compostos tóxicos, mesmo após o processo de tratamento, o lodo 
quando disposto de maneira inadequada, pode trazer danos ao meio ambiente e a 
saúde humana. As alternativas de processamento e destino final, quando realizadas 
dentro da ótica sustentável, devem se preocupar em produzir um lodo de melhor 
qualidade, reduzindo o percentual de patógenos e metais e reciclar ao máximo o 
lodo produzido (FERNANDES et al., 2001; TSUTYA, 2000). 
 38
Atualmente existem várias formas de disposição do lodo gerado nas estações 
de tratamento, conforme descrito a seguir. 
 
2.3.1 DISPOSIÇÃO NO SOLO 
 
Resíduos orgânicos provenientes de atividades humanas são usados como 
fertilizantes há milhares de anos pelos chineses, japoneses e indianos (OUTWATER, 
1994 apud ANDREOLI et al., 2001). No século XIX e início do XX, os sistemas de 
tratamento consistiam na disposição direta do esgoto nos solos. Com o 
desenvolvimento das tecnologias de tratamento primário e secundário, a disposição 
no solo decaiu em importância - no entanto, nos anos 40 e 50, o incremento na 
produção de lodo começou a pressionar as autoridades e o uso agrícola voltou a 
crescer. 
As diferentes práticas de disposição de lodo de esgoto no solo podem ser 
divididas em uso benéfico, quando a aplicação beneficiar-se das propriedades do 
produto como fertilizante (fornecendo macro e micro nutrientes) e condicionador 
(melhorando as características químicas e físicas) dos solos; e descarte, quando as 
práticas utilizam-no como substrato para decomposição do resíduo ou como local de 
estocagem e descarte (ANDREOLI, et al., 2001). 
 
2.3.1.1 Reciclagem Agrícola e Florestal 
 
O lodo proveniente das ETEs, processado de modo a permitir o seu manuseio 
de forma segura na utilização da agricultura, é denominado de biossólido. Para a 
WEF (1999), o biossólido também pode ser utilizado em outros usos benéficos. Para 
sua disposição final devem ser considerados os seguintes aspectos principais: 
produção, qualidade (presença de metais pesados e microrganismos patogênicos) e 
grau de umidade. 
Os biossólidos contêm matéria orgânica, macro e micronutrientes que 
exercem um papel fundamental na produção agrícola e na manutenção da fertilidade 
dos solos (TSUTIYA, 2000). 
 39
Os nutrientes encontrados em maior quantidade são o nitrogênio e o fósforo. 
Os elementos cálcio e magnésio são encontrados em pequenas quantidades salvo 
naqueles biossólidos higienizados através de caleação, onde são adicionadas 
grandes quantidades destes elementos. O potássio está presente em quantidades 
muito modestas, porém encontra-se em forma prontamente assimilável pelas plantas 
e normalmente é suplementado por fertilizantes químicos nos solos adubados com 
lodo (VON SPERLING et al., 2001). 
As quantidades de micronutrientes são variadas no lodo, contendo 
geralmente quantidades apreciáveis de cobre, zinco e manganês e menores 
quantidades de boro, molibdênio e cloro. É importante salientar que os 
micronutrientes são exigidos em quantidades pequenas e o uso de biossólidos em 
níveis elevados pode resultar em efeitos tóxicos (VON SPERLING et al., 2001). 
Além disso, a matéria orgânica exerce importantes efeitos sobre as 
propriedades físicas, químicas e biológicas do solo, agindo como um condicionador 
e contribuindo substancialmente para o crescimento e desenvolvimento das plantas. 
A matéria orgânica melhora as características físicas do solo, agindo como um 
agente cimentante, promove maior agregação de suas articulas, reduz sua coesão e 
plasticidade e melhora sua capacidade de retenção de água. De maneira geral, as 
adubações orgânicas aumentam a infiltração e a retenção de água no solo e a 
estabilidade dos agregados, tornando estes solos mais resistentes aos processos 
erosivos (VON SPERLING et al., 2001). 
O biossólido pode contribuir ainda na melhoria da capacidade de troca 
catiônica do solo, na melhoria do poder tampão de pH e no estímulo à atividade 
microbiana do solo. 
De acordo com a Resolução Conama nº 375 (BRASIL, 2006a) é proibida a 
utilização de lodo de esgoto ou produto derivado em pastagens e cultivo de 
olerícolas, tubérculos e raízes, e culturas inundadas, bem como as demais culturas 
cuja parte comestível entre em contato com o solo. Caso esses solos tenham sido 
condicionados com biossólidos, essas culturas só ficarão aptas ao consumo após 
um período mínimo de 48 meses a contar da última aplicação. 
Para WEBER (1998) apud TSUTYA (2000), a experiência mundial tem 
mostrado que quando os biossólidos são aplicados obedecendo-se as diretrizes 
fixadas para o seu uso, não foi constatado efeito adverso à saúde ou ao ambiente 
 40
decorrente da sua aplicação, apesar das diretrizes variarem consideravelmente. As 
restrições ambientais na Europa são mais restritivas que nos Estados Unidos. 
Diversos municípios brasileiros estão coletando e tratando adequadamente os 
esgotos no sentido de dispor o lodo gerado na agricultura. Algumas cidades como 
Campinas, Franca, Jundiaí, Limeira, Piracicaba,São José dos Campos e São Paulo, 
SP; Curitiba e Londrina, PR; Belo Horizonte, MG; Brasília, DF; e Campo Grande, MS 
entre outras estão tratando os esgotos e gerando lodo (BETTIOL & CAMARGO, 
2006). 
Os cereais são as culturas mais recomendadas, pois passam por processos 
industriais antes de chegarem ao consumidor. Culturas como café e cana de açúcar 
são outra alternativa interessante. As culturas que oferecem mais riscos são aquelas 
em que o produto tenha um contato direto com o solo (olerícolas e tubérculos) e 
podem ser consumidas in natura (ANDREOLI et al., 2001). 
 
2.3.1.2 Disposição em aterro sanitário 
 
Segundo TSUTIYA (2000), o aterro é geralmente necessário para atender os 
objetivos de absorção dos lodos com características inadequadas ao uso benéfico, 
absorção de volumes excedentes a demanda, disposição de cinzas de incineração e 
garantia de disposição final adequada independente de quaisquer fatores. 
Na disposição do lodo em aterro não há qualquer preocupação em se 
recuperar nutrientes ou se utilizar o lodo para qualquer finalidade útil. O lodopassa 
por processos de biodegradação anaeróbia, gerando vários subprodutos, dentre 
eles, o metano (LUDUVICE & FERNANDES, 2001). 
Os aterros denominados exclusivos são adequados às características do 
resíduo, sob ponto de vista ambiental e de infra-estrutura, pois neles apenas são 
dispostos lodos de esgoto na forma de torta desidratada (alto teor de sólidos, 
superior a 30%) ou ainda secos termicamente (LUDUVICE & FERNANDES, 2001). 
No Brasil, grande parte do lodo produzido tem como destino final o aterro 
sanitário, sendo esse processo denominado “co-disposição”, uma vez que o lodo é 
disposto juntamente com os resíduos sólidos domiciliares (LUDUVICE e 
FERNANDES, 2001). 
 41
Esse tipo de disposição apresenta o inconveniente de reduzir a vida útil dos 
aterros. Tal alternativa só é viável se houver cooperação entre os responsáveis pelo 
lodo de esgoto e pelo resíduo sólido urbano (TSUTIYA, 2000). 
 
2.3.1.3 Recuperação de áreas degradadas 
 
A aplicação de lodos em áreas degradadas traz benefícios às propriedades 
físicas do solo, pois este desempenha o papel de condicionador do solo melhorando 
a formação de agregados, a infiltração, a retenção de água e a aeração do solo. 
Como a área degradada se caracteriza por não fornecer condições de 
desenvolvimento e fixação da vegetação em função da falta de matéria orgânica, de 
nutrientes e da atividade biológica, a adição de lodo apresenta uma série de 
vantagens que favorecem a recuperação e o reaparecimento da vegetação 
(TSUTIYA, 2000). 
Segundo BEZERRA et al. (2006), o procedimento para recuperação dessas 
áreas é lento e está relacionado à capacidade de restabelecimento do solo. Para 
tanto, são empregadas técnicas semelhantes às usadas na biorremediação, onde os 
microrganismos têm vital importância e assumem a função de biorremediadores, na 
degradação de agentes poluidores (SIQUEIRA et al., 1994). 
Em solos de regiões tropicais, a matéria orgânica desempenha papel de 
fundamental importância na fertilidade, por se tratarem de solos altamente 
intemperizados, cujos minerais, já na escala final de intemperismo, possuem baixa 
capacidade de troca catiônica. A presença de matéria orgânica melhora o estado de 
agregação das partículas do solo, diminui sua densidade, aumenta a aeração 
(BERNARDES, 1982), a capacidade de retenção de água e a capacidade de troca 
de cátions. Segundo MELO & MARQUES (2000), na literatura encontra-se grande 
número de trabalhos procurando avaliar o efeito do lodo nas propriedades físicas, 
químicas e biológicas do solo, assim como seu efeito fertilizante e sua ação fitotóxica 
e poluidora do ambiente. A afirmação dos autores acima pôde ser constatada na 
bibliografia em ALVES et al., 2007; ANJOS & MATIAZZO, 2000, 2001; BARCELAR 
et al., 2000; BETTIOL & FERNADES, 2004; BEZERRA et al., 2006; BOEIRA, 2004; 
CEOLLATO, 2007; COLODRO, 2005; ORTEGA et al., 1991; dentre uma série de 
outros autores. 
 42
A porosidade e a densidade são outras propriedades físicas que podem ser 
alteradas pela aplicação de lodo na camada superficial do solo. Ao promoverem a 
agregação de partículas do solo, a matéria orgânica e os cátions presentes (Ca2+, 
Al3+ entre outros) determinam o aumento no volume do mesmo, causando redução 
da sua densidade. A taxa de infiltração da água no solo é afetada pelo volume de 
poros, enquanto que a capacidade de retenção de água é influenciada pelo número 
e pela distribuição dos poros na superfície específica. Dessa forma, tanto uma como 
outra propriedade podem ser afetadas pela adição do lodo no solo. 
De um modo geral, a aplicação de lodo de esgoto ao solo tem promovido 
aumento de pH (OLIVEIRA, 1995), diminuição da acidez potencial (BATAGLIA et al., 
1983; DIAS, 1994; MARQUES, 1997) e do alumínio trocável (BERTON et al., 1989). 
O lodo de esgoto tem sido utilizado, largamente, como condicionador de solo - 
melhorando as capacidades químicas e físicas - e fertilizantes - suprindo as 
deficiências de macro e micro nutrientes - para recuperação de áreas de mineração 
(BROFAS et al., 2000). Vários autores (IBÁÑEZ-GRANELL et al., 1993; MARX et al., 
1995; NAVAS et al., 1999) ressaltam o efeito positivo da aplicação do lodo, no 
desenvolvimento da vegetação e na recuperação de solos degradados e ácidos, 
pois a incorporação de matéria orgânica restabelece a estrutura, melhora a 
circulação de ar e água e libera nutrientes essenciais ao desenvolvimento da 
vegetação. 
Também no Brasil, vários autores comprovaram a eficácia da aplicação de 
lodo de esgotos nos solos (PIRES, 2003; SILVA et al., 2002; MELO et al., 2004; 
COLODRO, 2005; KOCSSIS & MARIA, 2004). Dentre alguns dos benefícios estão: o 
aumento da fertilidade e o aumento da atividade microbiana. Com relação às 
propriedades físicas, tem-se a redução da densidade, o aumento da porosidade e 
estabilidade dos agregados (STAMATIADIS et al., 1999 apud LOPES, 2001). 
O valor da dose de aplicação do lodo nos solos degradados é função da 
qualidade da matéria orgânica e dos nutrientes necessários ao solo para suportar a 
vegetação até que o ecossistema de auto-sustentação seja estabelecido. Essa taxa 
tem variado de 7 a 450 toneladas secas por hectare (MALINA, 1993) e normalmente 
ele é aplicado ao solo uma única vez. Segundo TSUTYIA (2000), a dose de 
aplicação típica é de 112 toneladas secas /hectare. Nos EUA, a aplicação do lodo de 
esgoto em áreas degradadas chega a atingir dosagens de até 495 t/ha (EPA, 1995). 
 
 43
2.3.1.4 Landfarming 
 
O landfarming (ou tratamento no solo) é um método de tratamento para 
resíduos sólidos que consiste na mistura do resíduo com a camada de solo existente 
na zona arável, a qual deve ser revolvida periodicamente. Nesse sistema, uma área 
recebe doses elevadas de lodo por vários anos e o solo passa a ser o suporte da 
atividade biológica, retenção de metais, local de exposição ao sol e bioxidação, o 
que provocará a degradação da matéria orgânica. 
Não há a utilização dos nutrientes e da matéria orgânica do lodo para fins 
produtivos. O objetivo é apenas a degradação do lodo pelos microrganismos 
presentes no perfil arável e a retenção de metais na camada superficial do solo 
(ANDREOLI et al., 2004). 
As doses de aplicação variam de 60 a 70 toneladas por ano por hectare, em 
base seca, para áreas que não têm impermeabilização da camada inferior, e de 300 
a 600 toneladas por ano por hectare quando há impermeabilização da camada do 
solo a 60 - 80cm de profundidade (TSUTYA, 2000). 
Para a sua utilização devem ser levados em conta os seguintes fatores: 
características do lodo para definir a taxa de aplicação, implantação e manuseio da 
vegetação de cobertura e controle ambiental (TSUTYA, 2000) 
 
2.3.2 REUSO INDUSTRIAL 
 
Na literatura internacional, GEORGE (1986) já citou o trabalho desenvolvido 
para a San Diego Region Water Reclamation