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CICLO DO CARBONO 
 
CICLO DO NITROGÊNIO 
 
CICLO DO ENXOFRE 
 
CICLO DO FÓSFORO 
 
CICLO DO CARBONO 
 
 
 Os decompositores atuam sobre os detritos orgânicos liberando 
CO2, que retorna à atmosfera, reintegrando-se a seu reservatório natural. 
 
 Detritos orgânicos ainda podem originar os combustíveis fósseis 
que, através da combustão, eliminarão CO2 de volta para a atmosfera. 
 
Obs.: 
 
Fotossíntese: CO2 + H2O = > C6H12O6 + H20 + O2 
 
Respiração: C6H12O6 + O2 = > CO2 + H2O + energia 
 
Combustão: combustível + energia + O2 = > CO2 + ...(detritos) 
CICLO DO CARBONO 
BIODEGRADAÇÃO E BIOTRANSFORMAÇÃO MICROBIANA DE COMPOSTOS ORGÂNICOS 
DO SOLO E SUAS IMPLICAÇÕES NA FERTILLIDADE 
 
CICLO DO CARBONO 
 
 
 Aspectos relevantes: 
 
1. O ciclo do carbono e o ciclo hidrológico são, provavelmente, os dois ciclos 
biogeoquímicos mais importantes com relação à humanidade. 
 
2. O reservatório atmosférico é pequeno se comparado com o do carbono 
dos oceanos e dos combustíveis fósseis e outros depósitos. 
 
3. Fluxo entre a atmosfera e dos oceanos, que até o início da Era Industrial 
estavam em equilíbrio. 
CICLO DO CARBONO 
 
4. Durante os últimos anos, o conteúdo de CO2 tem-se elevado por causa de 
novas entradas antropogênicas. A queima de combustível fóssil parece ser 
a principal fonte de novas entradas, mas a agricultura e o desmatamento 
também contribuem. 
 
5. Perda líquida de CO2 na agricultura, ou seja, um acréscimo de CO2 na 
atmosfera maior do que sua retirada, pois suas culturas são ativas durante 
apenas uma parte do ano, não compensando o CO2 liberado do solo 
(lavouras freqüentes) . Plantio direto deve ter mudado isto!!!!!!!! 
 
6. O desmatamento poderá liberar carbono armazenado na madeira, 
principalmente se a madeira for queimada imediatamente e o uso se segue 
à oxidação do húmus, se a terra for usada para agricultura ou para 
desenvolvimento urbano (rápida oxidação do húmus e liberação de CO2 
gasoso que está retido no solo). 
 
CICLO DO CARBONO 
 
Preocupações: 
 Desmatamento: 
 
 
1. Aumento do CO2 emitido em função da emissão no momento da queima. 
 
2. Redução da taxa fotossintética. 
 
3. Queimadas de florestas. 
 
4. Efeito estufa – intervenções antropogênicas no ciclo do carbono. 
 
CICLO DO CARBONO 
 
 Efeito estufa: 
 
1. Utilização excessiva de combustíveis fósseis (falta de incentivos 
para a geração de energia alternativa). 
 
2. Desmatamento. 
 
3. Poluição ambiental. 
 
4. Intensificação do efeito estufa. 
 
5. Mudanças climáticas. 
 
6. Aquecimento global. 
 
7. Mudança nos níveis dos oceanos. 
 
CICLO DO NITROGÊNIO 
 
 
 O ciclo do nitrogênio, assim como o do carbono, é um ciclo 
gasoso. Apesar dessa similaridade, existem algumas diferenças 
notáveis entre os dois ciclos: 
 
 a atmosfera é rica em nitrogênio (78%) e pobre em Carbono (0,032%); 
 
 apesar da abundância de nitrogênio na atmosfera, somente um grupo 
seleto de organismos consegue utilizar o nitrogênio gasoso; 
 
 o envolvimento biológico no ciclo do nitrogênio é muito mais 
extenso do que no ciclo do carbono. 
CICLO DO NITROGÊNIO 
 
 
 Grande parte do nitrogênio existente nos organismos vivos não 
é obtida diretamente da atmosfera, uma vez que a principal forma de 
nutriente para os produtores são os nitratos (NO3-). 
 
 No ciclo do nitrogênio existem quatro mecanismos diferentes e 
importantes: 
 
1. fixação do N atmosférico; 
2. amonificação; 
3. nitrificação; 
4. desnitrificação. 
 
CICLO DO NITROGÊNIO 
 
 A fixação do nitrogênio ocorre por meio dos organismos 
fixadores de nitrogênio: ( simbióticos e de vida livre) 
 
 
 
 A fixação por via biológica é a mais importante. (praticamente 
custo zero para sua obtenção) 
 
A síntese industrial da amônia (NH3) a partir do nitrogênio atmosférico (N2) 
é custoso tanto o de origem do petróleo do processo industrial 
 
 
 
. 
Ciclo do Nitrogênio 
O ciclo do N pode ser dividido em 3 subciclos 
Elementar (E) 
Autotróficos (A) 
Heterotróficos (H) 
Lábil 
Recalcitrante 
NH4+ 
NO3- 
N2 
Biomassa 
microbiana 
Biomassa 
animal 
Biomassa 
vegetal 
Biomassa 
fixadoras 
Mineralização 
Amonificação 
Imobilização 
Nitrificação 
Fixação de N2 
Imobilização 
No - orgânico 
 CICLO DO NITROGÊNIO : Fixação biológica do N2 
 
 . 
B. japonicum B. japonicum 
R. leguminosarum R. leguminosarum 
controle R. meliloti 
CICLO DO NITROGÊNIO 
 
1. Ciclo gasoso do tipo complexo. 
 
2. Interação dinâmica entre os fluxos e diferentes grupos de 
microorganismos. 
 
3. Ciclo importante, pois limita ou controla a abundância dos 
organismos. 
 
4. A atmosfera contém 80% do nitrogênio disponível na biosfera 
sendo, dessa forma, o maior reservatório do composto e a 
válvula de escape do sistema. 
 
5. O nitrogênio entra constantemente na atmosfera pela ação das 
bactérias desnitrificantes, e continuamente retorna ao ciclo pela ação 
das bactérias ou algas fixadoras de nitrogênio (biofixação). 
 
 
CICLO DO NITROGÊNIO 
 
 Transformações de N no solo: Amonificação, nitrificação, 
desnitrificação 
 
 
 
Resumindo: 
 
Nitrosação: conversão de íons amônio (ou amônia) em nitritos. 
 
Nitratação: conversão de nitritos em nitratos. 
 
Nitrificação: conversão de íons amônio em nitratos. 
 
Bactérias nitrificantes: 
são bactérias nitrosas (Nitrosomonas e Nitrosococcus) e nítricas (Nitrobacter). 
 
 
 À transformação dos nitratos em N2 dá-se o nome de desnitrificação, e as bactérias 
que realizam essa transformação são chamadas de desnitrificantes. 
Nome do Processo Agente Equação
Fixação Bactéria Rhizobium eNostoc (alga cianofícea) N2 => sais nitrogenados
Amonização Bactérias decompositoras N orgânico => NH4
Nitrosação Bactéria Nitrosomonase Nitrosococcus NH4 => NO2
Nitratação Bactéria Nitrobacter NO2 => NO3
Desnitrificação Bactérias Desnitrificantes(Pseudomonas) NO3 => N2
Resumo dos processos no ciclo do Nitrogênio: 
 
PROCESSO DE EUTROFIZAÇÃO : pelo nitrogênio 
 
 
 Enriquecimento das águas com nutrientes essenciais, como o 
nitrogênio e o fósforo, e desenvolvimento excessivo do fitoplâncton, 
provocando problemas de consumo de oxigênio e baixa diversidade. 
 
 
 Consumo de oxigênio pelos processos de biodegradação. 
 
 Processos de biodegradação sem oxigênio – liberação de H2S e CH4. 
CICLO DO ENXOFRE 
 
 O enxofre apresenta um ciclo basicamente sedimentar, embora 
possua uma fase gasosa, de pouca importância. 
 
O processo biológico envolvido nesse ciclo compreende uma série de 
microorganismos com funções específicas de redução e oxidação. 
 
 A maior parte do enxofre que é assimilado é mineralizado em 
processos de decomposição. 
 
Sob condições anaeróbias, ele é reduzido a sulfetos, entre os quais o 
sulfeto de hidrogênio (H2S). Letal à maioria dos seres vivos, 
principalmente aos ecossistemas aquáticos em grandes profundidades. 
 
 Esse gás, tanto no solo como na água, sobe a camadas mais aeradas, 
onde então é oxidado, passando à forma de enxofre elementar, quando 
mais oxidado ele se transforma em sulfato. 
 
CICLO DO ENXOFRE 
1. O grande reservatório de enxofre é no solo e nos sedimentos. 
2. É um ciclo que caracteriza-se pela participação efetiva e rápida dos 
microorganismos. 
3. Recuperação de compostos de enxofre a partir da ação microbiana 
sobre o sedimentos profundos. 
4. Interação nos processos geoquímicos, meteorológicos e biológicos. 
5. Interdependência do ar, da água e do solo na regulação do ciclo 
global. 
6. A principal forma disponível é o sulfato (SO4), que será reduzido 
pelos seres autótrofose incorporado às proteínas. 
7. É um ciclo menos limitante do que o do nitrogênio e o do fósforo. 
Ciclo do Enxofre 
CICLO DO ENXOFRE 
 
INTERVENÇÕES ANTRÓPICAS 
 
1. O dióxido de enxofre (SO2) é liberado na atmosfera pela queima de 
combustíveis fósseis. 
2. O SO2 interage com o vapor d’água produzindo gotículas de ácido 
sulfúrico (H2SO4) diluído, o que acarretará a precipitação de chuva 
ácida. 
3. O excremento animal representa um fonte de sulfato reciclado. 
4. A produção primária é responsável pela incorporação do sulfato à 
matéria orgânica. 
 
CICLO DO FÓSFORO 
 
 O fósforo é um elemento de ciclo fundamentalmente 
sedimentar; seu principal reservatório é a litosfera, mais 
precisamente as rochas fosfatadas e alguns depósitos formados 
ao longo de milênios. 
CICLO DO FÓSFORO 
 
 A liberação do fósforo na forma de fosfatos, que serão 
utilizados pelos produtores. 
 
Entretanto, parte desses fosfatos liberados é carreada para os 
oceanos, onde se perde em depósitos a grande profundidades, ou é 
consumida pelo fitoplâncton. 
 
Solução Bactérias 
Fungos 
Protozoarios 
Pi lábil e 
moderado 
Po lábil e 
moderado 
Raízes Resíduos 
Planta 
Po química e 
fisicamente 
protegido 
Po lento 
Pi e Po rápido 
Pi lento 
Alta 
energia 
Sistemas 
aquáticos 
Centros 
urbanos 
Produtos 
Animal Fertilizantes 
Químicos e 
dejetos 
Erosão 
Lixiviação 
Ciclo do fósforo no solo e na natureza 
CICLO DO FÓSFORO 
 
1. Rochas sedimentares são o reservatório natural do fósforo. 
2. O fósforo é um elemento essencial para a constituição de ATP, 
DNA e RNA. 
3. A forma mais comum para a absorção dos vegetais é o PO4. 
4. Assim como o nitrogênio, é um elemento limitante, controlando a 
abundância dos organismos. 
 
CICLO DO FÓSFORO 
 
INTERVENÇÕES ANTRÓPICAS 
 
- EUTROFIZAÇÃO - 
 
1. Despejos de efluentes ricos em fosfatos. Ex.: detergentes, etc. 
 
2. Utilização de fertilizantes químicos, ricos em fosfatos. 
EUTROFIZAÇÃO 
Níveis de trofia 
• Oligotróficos – baixas entradas de nutrientes e produção 
primária, alta transparência e uma biota diversa. 
 
• Mesotrófico – intermediário. 
 
• Eutrófico – grande entrada de nutrientes e produção 
primária, baixa transparência e elevada biomassa, com 
poucas espécies e uma produção de cianobactérias superior 
aos sistemas oligotróficos. 
A QUESTÃO DA BIODISPONIBILIDADE 
Fontes 
Pontuais 
SEDIMENTOS 
Parte é metabolizada pela 
biota 
Parte se agrega ao 
material particulado 
Fontes 
não pontuais 
FONTES DE FÓSFORO 
Situação A: apenas o esgoto como fonte 
 
1 - Dejetos humanos 
 - variando de 1,2 g a 2,8 g de fósforo/hab/dia 
 -resultando entre 216 t e 504 t de fósforo/dia - 
(população brasileira: 180 milhões) 
 
2 - Sabões e detergentes comerciais 
–64 t de fósforo/dia 
 
Esgoto: de 280 t a 568 t de fósforo/dia no Brasil 
FONTES DE FÓSFORO 
Situação B: considerando todas as fontes 
 
• Adubos, fertilizantes – Malavolta (2002) 
• Excreção animal / estercos – IBGE (2000b) e Costa 
(1986) 
• Lixo urbano – Costa (1986) e USDA (1985) 
• Detergente em pó – ABIQUIM (2003) 
• Esgotos domésticos / dejetos humanos (IBGE 2000) 
CONTRIBUIÇÃO DE FÓSFORO 
Média Brasil - considerando todas as fontes 
Dieta 
Humana
25%
Indústria
0%
Detergentes
8%
Fertilizantes
10%
Erosão
17%
Excreção 
Animal
22%
Lixo 
Domiciliar
19%
*
Fonte: Abipla, IBGE, IPT, Anda e CENA/USP 
Utilizando valor mais conservativo de 1,2 g P/dia/hab 
Á contribuição do efluente industrial está referida como 0 % porque não foram obtidos dados precisos para se estimar 
sua participação. 
2%
11%
87%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
95% 
Para sabão 
em pó 
CONSUMO DE FÓSFORO 
Ração animal 
Indústria alimentícia 
Indústria farmacêutica 
Tripolifosfato 
de sódio 
 Detergentes 
Fertilizantes 
5 % 
• Indústria de Papel 
• Indústria Cerâmica 
• Indústria Têxtil 
• Tratamento de Metais 
• Tratamento de Água 
• Outras Aplicações 
95 % 
Detergentes 
em Pó 
MERCADO DE DETERGENTES 
Fonte: Copebrás / 2001 
SANEAMENTO NO BRASIL 
Exemplo Lago Paranoá - Brasília 
• Fato: 
– Lago Paranoá (Brasília) em estado hipereutrófico, na década 
de 80; 
 
• Medidas: 
– Implementação de sistema de coleta e tratamento terciário de 
esgoto, que possibilita a retirada de fósforo; 
 
• Resultados: 
– Melhora significativa na qualidade das águas 
– Utilização do Lago Paranoá para o lazer 
– Redução de 75% de fósforo através do tratamento terciário 
RECICLAGEM DE FÓSFORO 
Alternativas 
• O tratamento do esgoto produz um resíduo sólido 
denominado lodo. A disposição final deste lodo é uma etapa 
fundamental para a operação eficiente de uma estação de 
tratamento de esgoto. As alternativas para disposição do lodo 
são: 
• Digestão anaeróbia 
• Destinação final em aterros sanitários exclusivos 
• Disposição de superfície 
• Disposição oceânica 
• Lagoas de armazenagem 
• Incineração 
• Reciclagem agrícola. 
RECICLAGEM DE FÓSFORO 
Estudos & Tendências 
 
• “A reciclagem agrícola tem se destacado 
mundialmente – do ponto de vista técnico, econômico e 
ambiental – por viabilizar a reciclagem de nutrientes, 
promover melhorias físicas, especialmente na 
estruturação do solo e por apresentar uma solução 
definitiva para a disposição do lodo” (Andreoli, et al. 
1994). 
 
RECICLAGEM DE FÓSFORO 
Estudos & Tendências 
 
• “A reciclagem agrícola é a mais indicada sob os 
aspectos sanitário, ambiental, agronômico, social e 
econômico. O uso agrícola do lodo de esgoto como 
adubo orgânico é considerado hoje como a 
alternativa mais promissora de disposição final 
deste resíduo, devido a sua sustentabilidade” (Rocha, 
1998) 
 
RECICLAGEM DE FÓSFORO 
Região Metropolitana de Curitiba 
• Pegorini et al. (2003) avaliaram os potenciais impactos 
ambientais da implementação da reciclagem agrícola do 
lodo de esgoto em escala real na Região Metropolitana de 
Curitiba. As conclusões desse trabalho foram: 
 
1) O processo de higienização, através da caleação, aumenta 
sua capacidade de correção do solo e adiciona ao resíduo 
grande quantidade de Ca e Mg, melhorando seu valor 
agronômico; 
RECICLAGEM DE FÓSFORO 
 Região Metropolitana de Curitiba 
 
2) O nível de controle sanitário do lodo disponibilizado aos 
agricultores é compatível com o uso agrícola, segundo 
as principais legislações mundiais sobre o tema com 
critérios rigorosos de segurança adotados pela IN IAP; 
 
3) Os teores de metais pesados de todos os lotes de lodo 
reciclados na RMC foram significativamente inferiores aos 
limites normativos. 
250 anos de 
demanda para 
uso 
RECICLAGEM DE FÓSFORO 
• Ponto sensível 
– Segundo esse dado, temos a 
impressão de que esta é uma 
reserva abundante, mas muitos 
desses materiais não são 
acessíveis e/ou são de baixa 
qualidade. 
40 bilhões 
de toneladas 
reserva de rocha 
fosfática 
250 anos 
de demanda 
para uso 
RECICLAGEM DE FÓSFORO 
 
• A maioria das estações de tratamento de esgoto na 
Europa e América do Norte trata o efluente para 
remover o fósforo antes do descarte. Isso tem sido feito 
tipicamente por precipitação com sais de ferro ou 
alumínio. 
 
• Estações de tratamento de esgoto são fontes potenciais 
de fósforo para reúso. 
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	A QUESTÃO DA BIODISPONIBILIDADE
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	FONTES DE FÓSFORO�Situação B: considerando todas as fontes
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	SANEAMENTO NO BRASIL �Exemplo Lago Paranoá - Brasília
	RECICLAGEM DE FÓSFORO�Alternativas
	RECICLAGEM DE FÓSFORO�Estudos & Tendências
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