Destinação agrícola do biossólido: vilã ou aliada às mudanças climáticas?

Autor: Matheus Sá

O biossólido, resultado do tratamento do lodo de esgoto, contribui para economia circular ao favorecer a recuperação de matéria orgânica e nutrientes, possibilitando seu aproveitamento como fertilizante e/ou condicionador de solos.

Mas será que essa prática é uma vilã no contexto de mudanças climáticas? A destinação agrícola do biossólido contribui para as emissões dos Gases de Efeito Estufa (GEE), como dióxido de carbono (CO₂), metano (CH₄) e óxido nitroso (N₂O)? Ou pode atuar como uma aliada, contribuindo para o sequestro de carbono no solo e mitigando emissões quando comparada às rotas de destinação usualmente praticadas?

É exatamente isso que vamos discutir!

O impacto do saneamento nas emissões de gases de efeito estufa

Para contextualizar a discussão, é importante entender qual a participação do setor de saneamento no inventário de emissões do Brasil.

De acordo com o último inventário brasileiro publicado em 2022 [1], o setor de saneamento respondeu por 4,2% das emissões totais, com 95,7% provenientes de CH₄, 4,0% de N₂O e 0,3% de CO₂.

Ainda segundo a publicação, o subsetor “disposição de resíduos sólidos” representou 60,9% das emissões, seguido por “tratamento de efluentes domésticos”, com 31,5%, “tratamento de efluentes industriais”, com 6,2%, e “incineração de resíduos sólidos”, com 1,3%.

Nesse cenário, o metano é o protagonista das emissões, cujo potencial poluidor é 28 vezes maior que o CO₂.

A disposição de resíduos sólidos em aterro representa, portanto, um importante gargalo. No caso do lodo de esgoto, seu envio para aterros sanitários favorece a decomposição anaeróbia após o aterramento e, consequentemente, a geração e liberação de metano.

E para onde vai a maior parte do lodo gerado nas ETEs?

De acordo com os dados mais recentes do IBGE (2017) [2], dentre os destinos praticados para o lodo de ETE no Brasil, destacam-se: disposição em aterros sanitários, seguida pela disposição irregular em lixões e aterros controlados.

Figura 1: Tipo de destinação do lodo gerado no processo de tratamento de esgoto reportado pelos municípios com serviço de esgotamento sanitário por rede coletora em funcionamento. Fonte: Adaptado de IBGE, 2017.

Felizmente, o uso agrícola do biossólido vem ganhando espaço como uma alternativa ambientalmente adequada, capaz de romper parte desse ciclo e recuperar nutrientes e matéria orgânica presente no lodo.

Uso agrícola do biossólido: como o tratamento influencia as emissões?

O uso de biossólidos é regulamentado pela Resolução CONAMA nº 498/2020, que estabelece critérios e procedimentos para sua produção e aplicação no solo[3].

A norma estabelece limites para microrganismos e metais pesados, exige o licenciamento da unidade de gerenciamento de lodo, o monitoramento dos lotes destinados à aplicação no solo e a elaboração de projeto agronômico que garanta a aplicação segura.

Dentre as principais rotas tecnológicas utilizadas para higienização e produção de biossólido, destacam-se:

• Compostagem: decomposição biológica controlada com inativação térmica de patógenos, em temperaturas superiores a 55°C;
• Estabilização alcalina: adição de cal, elevando pH acima de 12 para eliminação de patógenos;
• Secagem térmica: redução de umidade e desinfecção por meio de temperaturas elevadas, geralmente acima de 80°C em secadores.

A escolha da rota de beneficiamento é relevante não apenas para a qualidade e a segurança de uso do biossólido, mas também para compreender seu comportamento em relação às emissões de GEE.

Uma pesquisa mostrou que o tratamento do por compostagem inibe fortemente a formação de metano. As emissões avaliadas caíram de 10,34 toneladas de CO₂ equivalente, na disposição em aterro, para aproximadamente 4,24 toneladas de CO₂ equivalente na compostagem. Isso significa que a simples conversão do lodo em composto orgânico pode evitar mais de 45% das emissões que ocorreriam com a sua disposição em um aterro[4].

Entretanto, ainda existem lacunas importantes nas metodologias utilizadas para estimar as emissões de GEE associadas à fase sólida do tratamento de esgoto.

As abordagens atualmente utilizadas no Programa Brasileiro GHG Protocol e IPCC Guidelines 2019 são baseadas em fatores de emissão genéricos e ainda carecem de dados específicos para as principais tecnologias de higienização do lodo. Isso dificulta a quantificação precisa das emissões associadas a cada rota de tratamento.

Quanto de biossólido pode ser aplicado no solo?

Outro aspecto fundamental estabelecido pela CONAMA nº 498/2020 é o cálculo da dose de aplicação de biossólido.

Essa dose pode ser limitada pelo teor de matéria orgânica, pela quantidade de nitrogênio disponível (ou outro elemento químico de referência listado na norma) ou pela necessidade de correção da acidez do solo. Ou seja, as características do solo e do biossólido produzido determinam a quantidade que pode ser aplicada com segurança.

E é justamente nesse ponto que surge uma questão importante. Diante disso, surge uma pergunta fundamental: o nitrogênio (N) aplicado ao solo por meio do biossólido pode ser convertido em N₂O?

A resposta é sim. E isso é um ponto de atenção, uma vez que este gás apresenta um potencial poluidor 273 vezes maior que o CO₂.

A quantidade de nitrogênio aplicada ao solo por meio do biossólido apresenta relação direta com as emissões de N₂O. Considera-se que 8% do nitrogênio presente no lodo será emitido após a aplicação no solo [5].

Mas como isso ocorre?

Quando o solo recebe esse nutriente, os microrganismos começam a decompor a matéria orgânica, disponibilizando o nitrogênio na forma de amônio (NH₄⁺) e nitrato (NO₃⁻), formas que podem ser aproveitadas pelas plantas.

Via de regra, os microrganismos atuam em dois processos principais de conversão de nitrogênio:

• Nitrificação: ocorre na presença de oxigênio, quando o amônio é oxidado a nitrato por microrganismos aeróbios;
• Desnitrificação: ocorre em condições de pouca ou nenhuma disponibilidade de oxigênio, quando o nitrato é reduzido até formas gasosas de nitrogênio (N₂).

O problema ocorre quando a desnitrificação acontece de forma incompleta. Em vez de o nitrato ser totalmente convertido em N₂, a transformação pode ser interrompida, liberando N₂O para a atmosfera.[6][7]

E o biossólido também pode gerar metano?

Existe, sim, a possibilidade de emissão de metano decorrente da decomposição da matéria orgânica em ambientes alagados ou pouco aerados, onde condições anaeróbias favorecem a metanogênese[8]. No contexto de aplicação do biossólido, a emissão de metano pode ocorrer em condições específicas que favorecem a formação de sítios anaeróbios no solo e podem estimular a metanogênese, como, por exemplo, após elevada aplicação de carga orgânica no solo e em períodos de intensa precipitação. Todavia, o consumo de CH₄ em solos aerados e bem drenados é responsável pela oxidação de 10% do CH₄ emitido anualmente. [9]

O solo pode atuar como uma “esponja” de carbono, sequestrando o que iria para a atmosfera?

Solos agrícolas são grandes reservatórios de carbono e a aplicação de biossólido devolve carbono orgânico ao solo. Pesquisas mostram que, após a aplicação do lodo de esgoto em solo agrícola, apenas cerca de 2,7% do carbono é perdido para a atmosfera na forma de CO₂. Isso significa que a maioria do carbono adicionado permanece estocada no solo a longo prazo, ajudando na mitigação das emissões.[10]

Outro ponto importante, é que ao utilizar biossólido nas lavouras, o agricultor pode reduzir a necessidade de aquisição de fertilizantes químicos industriais. A fabricação de fertilizantes nitrogenados sintéticos demanda quantidade relevante de combustíveis fósseis e energia. A substituição desses insumos pelo biossólido pode evitar emissões associadas a toda essa cadeia produtiva.

Quando são consideradas conjuntamente as emissões evitadas pela não disposição em aterro, a economia de fertilizantes e o sequestro de carbono pelo solo, o uso agrícola adequado do biossólido tende a apresentar um balanço de carbono favorável e podem, em determinadas condições, resultar em remoção líquida de GEE da atmosfera, com potencial inclusive para geração de créditos de carbono.

Ainda há muito a descobrir

Apesar dos avanços, ainda existem lacunas importantes sobre o comportamento das diferentes tecnologias de beneficiamento do lodo e suas respectivas emissões.

A compostagem já conta com dados mais robustos, mas ainda há muito a compreender sobre outras rotas. Como o solo reage ao lodo tratado por caleação (estabilização alcalina) ou por secagem estendida, em termos de emissões de CO₂, CH₄ e N₂O?

Essas interações ainda são pouco conhecidas, especialmente em condições reais de campo.

Para preencher essas lacunas, pesquisas estão sendo desenvolvidas no âmbito da Aliança Estratégica entre CRETES, Copasa e UFMG. O objetivo é comparar as emissões associadas aos diferentes tipos de beneficiamento de lodo por meio do monitoramento em campo com câmeras estáticas, técnica amplamente utilizada para medir fluxos de GEE do solo de forma direta e em escala real.

A pergunta, portanto, não é simplesmente se o biossólido é “vilão” ou “aliado”.

A resposta depende da rota de tratamento, das condições de aplicação, das características do solo, do manejo e, principalmente, da comparação com as alternativas de destinação disponíveis.

É justamente por isso que produzir conhecimento e dados de campo é fundamental para que a gestão do lodo de esgoto avance de uma lógica de destinação para uma lógica de valorização de recursos.

[1] Brasil. Estimativas anuais de emissões de gases de efeito estufa no Brasil. 6ª ed. Brasília: MCTI, 2022. 137p. ABRELPE. Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil. Grappa Marketing Editorial, São Paulo, SP, Brasil. 2022. Disponível em: <https://www.gov.br/mcti/pt-br/acompanhe-o-mcti/sirene/publicacoes/estimativas-anuais-de-emissoes-gee/arquivos/6a-ed-estimativas-anuais.pdf>

[2] IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Pesquisa Nacional de Saneamento Básico. Tabela 7503: Municípios com serviço de esgotamento sanitário por rede coletora em funcionamento e com geração de lodo no processo de tratamento de esgoto, por existência e etapas do tratamento e por destino do lodo gerado. 2017. Disponível em: < https://sidra.ibge.gov.br/tabela/7486>

[3] BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução CONAMA no 498, de 19 de agosto de 2020. Define critérios e procedimentos para produção e aplicação de biossólido em solos, e dá outras providências. Brasília, DF, 2020.

[4] KRAHEMBUHL, Camila Bernadete Benassi Parra. Emissão de gases de efeito estufa na disposição final de lodo de esgoto. 2021. 65 f. Dissertação (Mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2021.

[5] MCT (Ministério da Ciência e Tecnologia). (2010). Emissões de óxido nitroso de solos agrícolas e de manejo de dejetos (Segundo inventário brasileiro de emissões antrópicas de gases de efeito estufa – Relatório de Referência). Coordenação Geral de Mudanças Globais, Ministério da Ciência e Tecnologia, Brasília, DF, Brasil, 106 pp.

[6] ARNOLD, M. (2005). Espoo: VTT Processes: Unpublished material from measurements from biowaste composts. IN: IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, 2006.

[7] RESCK, D. V. S.; FERREIRA, E. A. B.; FIGUEIREDO, C. C.; ZINN, Y. L. Dinâmica da matéria orgânica no Cerrado. (2008)  n: SANTOS. G. de A.; SILVA, L. S. da; CANELLAS, L. P.; CAMARGO, F. de O. (Ed.). Fundamentos da matéria orgânica do solo: ecossistemas tropicais e subtropicais. 2. ed. Porto Alegre: Metrópole, 2008. Cap. 21, p. 359-417.

[8] DENMEAD, O. T.; MACDONALD, B. C. T.; BRYANT, G.; NAYLOR, T.; WILSON, S.; GRIFFITH, D. W. T.; WANG, W. J.; SALTER, B.; WHITE, I.; MOODY, P. W. (2010). Emissions of methane and nitrous oxide from Australian sugarcane soils. Agricultural and Forest Meteorology, v. 150, p. 748-756.

[9] GRUTZMACHER, P. (2016). Estoque de carbono no solo e emissão de gases de efeito estufa em sistema de produção de milho com uso de lodo de esgoto. Tese (Doutorado em Agricultura Tropical e Subtropical) – Pós-graduação em Recursos Agroambientais, IAC, Campinas.

[10] CARMO, J. B. et al. CO2 emission from soil after reforestation and application of sewage sludge. Bragantia, v. 73, n. 3, p. 312–318, 22 set. 2014.