Valorização agronómica de resíduos da produção de pasta de papel
Introdução
Portugal é o 4º maior produtor europeu de pasta de papel, com 6,3% do total da
produção. O nosso país é ainda o 11º maior produtor europeu de papel e cartão
(2,2% do total da produção) (CELPA, 2012). À semelhança de outras indústrias,
também a produção da pasta de papel produz grandes quantidades de resíduos. Os
resíduos de madeira e do descasque de madeira constituem a maior fatia, seguida
da produção de lamas. Em Portugal, em média, são produzidas cerca de 300 mil
toneladas por ano (matéria húmida) de lamas no sector da Indústria de pasta e
papel. Sendo produzidas cerca de 48 t de resíduos por cada 100 t de pasta de
celulose produzida (Oliveira, 2009; Simão, 2011).
As preocupações ambientais e realidades económicas levam a um incentivo para o
desenvolvimento de novas tecnologias de gestão para estes resíduos,
nomeadamente as que privilegiem a sua valorização. Logo, encontrar um destino
final ambientalmente adequado e economicamente viável ainda é um desafio para a
comunidade científica e para os gestores públicos. De entre as propostas, o seu
uso como corretivo orgânico e/ou condicionador de solos em áreas agrícolas e
florestais tem sido apontado por diversos autores como uma alternativa
promissora (Faria ,2000). Com efeito, atualmente quer a nível mundial quer
nacional, já se recorre à valorização destes resíduos através da sua aplicação
ao solo, havendo diversos estudos que apresentam resultados benéficos dessa
reutilização (Campos et al.,1998, Camberato et al., 2006, Mohammadi et al.,
2011, Oliveira, 2009). A aplicação ao solo permite tirar partido de alguns
atributos positivos destes resíduos, como seja a sua riqueza em carbono
(principalmente das lamas primárias) que ao aumentar o teor de matéria orgânica
do solo contribui para um aumento da capacidade de retenção de água e
nutrientes de solos de textura mais arenosa, bem como o arejamento e a
permeabilidade de solos de textura mais fina (Camberato et al., 2006, Mahmood e
Elliot, 2006). Outro potencial beneficio da aplicação destes resíduos ao solo é
o aumento do pH em solos ácidos que, entre outros efeitos, contribui para o
aumento da disponibilidade de determinados nutrientes. As lamas secundárias,
resultantes de um tratamento no qual são incorporados nutrientes (azoto e
fósforo) apresentam alguma riqueza nestes elementos (Camberato et al., 1997).
A eliminação de substâncias fitotóxicas, a neutralização de agentes
patogénicos, a eliminação de microrganismos e sementes indesejados, o aumento
da estabilidade da matéria orgânica, a eliminação de maus odores e o fácil
manuseamento do produto resultante, são os principais resultados de um processo
de compostagem quando feito em condições adequadas (Bertoldi et al., 1982).
Assim, a compostagem destes resíduos, apresenta inúmeras vantagens: permite a
utilização de um material estabilizado não apresentando características tão
nocivas para o solo e apresentando-se mais benéfico para uma maior
produtividade agrícola e florestal garantindo a sustentabilidade ambiental,
conduz à produção de um produto mais manuseável (partículas mais finas e
soltas) permitindo assim uma redução nos custos de aplicação e uma maior
qualidade na aplicação.
Levou-se a cabo o presente estudo com o objetivo principal de avaliar a
eficácia e a adequação da aplicação de um composto produzido a partir de
resíduos orgânicos não perigosos provenientes de uma indústria de produção de
pasta de papel em Portugal. Avaliou-se os efeitos a nível das características
do solo e sobre a produção e a composição química de uma cultura teste.
Material e Métodos
Tendo em vista os objetivos do estudo, estabeleceu-se um ensaio em vasos,
utilizando como cultura teste a alface - Latuca sativa var Tonale, variedade
frisada de cor verde-claro, precoce, com bom rendimento e volume e alta
resistência ao míldio. Esta cultura é considerada muito sensível à contaminação
com metais pesados (Pais e Jones, 1997)
O delineamento experimental utilizado foi o de blocos completos casualizados,
com quatro repetições, considerando cinco modalidades experimentais que
correspondem a uma testemunha, sem aplicação da matéria fertilizante em estudo,
que serve de termo de comparação às restantes modalidades, e quatro modalidades
com aplicações da matéria fertilizante em quantidades crescentes. Os
tratamentos experimentais considerados no ensaio foram os seguintes: T1 '
Testemunha; T2 ' com aplicação de composto equivalente a 25 t ha-1 ; T3 ' com
aplicação de composto equivalente a 50 t ha-1; T4 ' com aplicação de composto
equivalente a 75 t ha-1; T5 ' com aplicação de composto equivalente a 100 t ha-
1.
Em todos os tratamentos experimentais foi aplicada uma fertilização de base,
procurando evitar a ocorrência de factores limitantes ao normal desenvolvimento
da cultura. Aplicou-se uma solução nutritiva de fundo com 200 mg de N (sob a
forma de NH4NO3), 260 mg de P (sob a forma de KH2PO4), 500 mg de K (sob a forma
de KH2PO4 e K2SO4), 120 mg de Mg (sob a forma de MgSO4.7H2O), 20 mg de Mn e Zn,
(sob a forma de MnSO4.H2O e de ZnSO4.7H2O), 4 mg de Cu (sob a forma deCuSO4.
5H2O) e 2 mg de B (sob a forma deNa2B4O7. 10H2O) por vaso.
Foi utilizada no ensaio terra retirada da camada 0 a 20 cm de um Leptossolo
lítico (FAO, 2006), de reação ácida, com textura franco-arenosa, pobre em
nutrientes, com baixo teor de matéria orgânica e baixa capacidade de troca
catiónica potencial. Os teores de todos os metais pesados que fazem parte da
sua constituição são inferiores aos limites máximos no solo estabelecidos no
documento referenciado para permitir a incorporação deste tipo de matérias
fertilizantes (Gonçalves e Batista, 2008).
Este tipo de solo, de textura grosseira e pobre em matéria orgânica e baixo
poder tampão, possui as características ideais para responder de forma
quantitativa à aplicação de produtos como o que estava em estudo.
A terra foi crivada por crivo de malha de 10 mm, para o ensaio em vasos e 2 mm
para a análise química, cujos resultados se apresentam no Quadro_1.
Partindo de uma macro-amostra de um composto produzido a partir de resíduos da
produção de pasta de papel (resíduos da preparação da madeira, lamas primárias
e secundárias resultantes do tratamento dos efluentes líquidos), procedeu-se a
uma crivagem submetendo a passagem do material por uma malha de 5 mm, após o
que se efectuou uma redução do tamanho da amostra por quarteamento segundo a
norma EN ISO 5667-13.
A amostra reduzida foi submetida a uma análise físico-química cujos resultados
se encontram no Quadro_2, com excepção da análise granulométrica que foi
efectuada sobre o material original.
A amostra crivada e reduzida constituiu a matéria fertilizante utilizada nas
várias modalidades do ensaio experimental.
Com base no documento que é utilizado como referência no estabelecimento de
critérios de qualidade para os compostados, Especificações Técnicas sobre
qualidade e utilizações do composto (Gonçalves e Batista, 2008), os resultados
obtidos pela análise laboratorial permitem incluir o produto na Classe de
Qualidade I.
Após a incorporação homogénea da solução nutritiva e do composto nas
quantidades previstas para cada tratamento experimental, aplicou-se água
desionizada a todos os vasos, de modo a obter-se um teor de humidade
correspondente a 70% da capacidade máxima de retenção de água, e deixou-se a
terra a incubar. O transplante das alfaces que se encontravam inicialmente em
motes e possuíam 3 a 4 folhas, foi realizado 15 dias depois, colocando uma
planta em cada vaso a uma profundidade constante.
Os vasos de polietileno branco, com uma capacidade de 3 dm3, foram dispostos
por blocos e tratamentos experimentais, casualizados nos carros porta-vasos.
Durante o ensaio, a terra foi mantida a 70-80% da capacidade máxima de retenção
de água. O controlo da quantidade de água a fornecer foi feito através de
pesagens diárias dos vasos, utilizando-se água desionizada nas operações de
rega. A fim de garantir a todos os vasos idênticas condições de luminosidade,
exposição e temperatura, procedeu-se também, diariamente, à rotação dos vasos,
em grupos de 4, e, semanalmente, à rotação em grupos de 16.
As determinações analíticas efectuadas ao solo, ao composto e às plantas foram
feitas de acordo com os métodos em uso no LQARS (LQARS, 1977)
Na análise estatística dos dados experimentais utilizou-se o programa
informáticoStatgraphics,versão 5.1 plus,tendo-se recorrido à análise de
variância (ANOVA tipo II) para avaliação do efeito dos diferentes tratamentos
experimentais sobre as diversas variáveis controladas; ao teste múltiplo de
comparação de médias Duncan (p=0,05) para comparação a posterioridas médias
correspondentes às modalidades experimentais e à análise de regressão para
avaliar a resposta da produção, à aplicação de quantidades crescentes de
compostado.
Resultados e discussão
Produção
Os valores médios do peso verde e seco das alfaces, obtidos para cada
tratamento experimental, assim como os valores do desvio padrão e dos
coeficientes de variação, constam no Quadro_3. Observou-se um efeito positivo e
significativo (p=0,05) da aplicação do composto sobre a produção de biomassa em
verde e, no limiar de significância em seco. A aplicação da dose correspondente
a 25 t ha-1conduziu a um aumento de 10% da produção relativamente ao tratamento
testemunha. Contudo, a aplicação de doses mais elevadas não resultou em
produções superiores.
Composição química do material vegetal
No Quadro_4 apresentam-se os valores das concentrações médias de azoto,
fósforo, potássio, cálcio, magnésio, enxofre, sódio, ferro, manganês, zinco,
cobre e boro observados nas alfaces, correspondentes aos diferentes tratamentos
experimentais do ensaio, expressos em relação à matéria seca.
Verifica-se que os tratamentos experimentais exerceram um efeito médio
altamente significativo (p=0,001) sobre os teores de azoto, magnésio, manganês
e zinco, muito significativo (p=0,01) sobre os teores de fósforo e
significativo (p=0,05) sobre os teores de cálcio e enxofre. O potássio, sódio,
ferro, cobre e boro não responderam significativamente (p>0,05) à aplicação do
composto.
Os teores de N, Ca e Mg mostraram uma tendência significativa para aumentar nos
tecidos vegetais em resposta às aplicações crescentes do composto. No entanto,
os valores destes macronutrientes mantiveram-se, mesmo com a dose mais elevada,
ainda abaixo do considerado suficiente para a cultura segundo Jones et al.
(1991).
As plantas do tratamento testemunha apresentam valores significativamente
superiores de Mn e Zn, o que muito provavelmente estará relacionado com o mais
baixo valor de pH do solo deste tratamento sem composto, que conduz a uma maior
disponibilidade destes elementos para a planta (Mengel e Kirkby, 2001).
A aplicação de composto não favoreceu a absorção de fósforo pelas plantas. Com
efeito, o teor de P nos tratamentos com composto revelou um decréscimo
relativamente à testemunha mas, embora com significado a nível estatístico, não
altera a sua classificação em termos agronómicos, mantendo-se abaixo do limite
inferior do intervalo de suficiência considerado para esta cultura (Jones et
al., 1991; LQARS, 2006).
Composição química do solo
No Quadro_5 apresentam-se os valores médios dos diversos parâmetros analisados
no solo correspondentes aos diferentes tratamentos experimentais do ensaio.
O efeito da aplicação de composto mostrou-se altamente significativo (p=0,001)
sobre o pH, a condutividade elétrica, o teor de matéria orgânica, os teores de
azoto total, azoto nítrico, fósforo, ferro ext., cálcio e sódio de troca,
acidez titulável, soma das bases de troca, capacidade de troca catiónica e grau
de saturação de bases, cobre total e zinco total. Os tratamentos
experimentais exerceram ainda efeitos muito significativos (p=0,01) sobre o
teor de cádmio total e efeitos significativos (p=0,05) sobre o teor de
mercúrio total. Nos restantes parâmetros analisados não se registaram
alterações significativas devidas aos tratamentos experimentais.
Para os valores médios daqueles parâmetros que sofreram maior variação foram
ajustadas equações de regressão em função da quantidade de composto aplicada
(Figs._1_a_8). Os modelos que melhor se ajustaram foram funções lineares exceto
no caso do grau de saturação de bases que foi uma função polinomial do 2º grau.
São em todos os casos regressões significativas e com coeficientes de
determinação elevados, variando entre os 79 e os 99%.
Relativamente à reação do solo, registou-se um acréscimo nos valores de pH
(H2O) com a aplicação de quantidades crescentes de composto, apresentando o
solo da testemunha uma reação ácida, passando a pouco ácida no tratamento com
25 t de composto por hectare e a neutra nos restantes tratamentos. Quanto à
condutividade elétrica, a aplicação ao solo de quantidades crescentes de
composto embora tenha provocado acréscimos estatisticamente significativos, não
teve significado em termos agronómicos, situando-se invariavelmente todos os
valores na classe de solos sem efeitos salinos (CE< 0,40 dS m-1) (LQARS, 2006).
No que diz respeito à matéria orgânica do solo, tal como era esperado,
registou-se um enriquecimento do solo em resposta à aplicação de níveis
crescentes do composto, tendo a variabilidade introduzida pelo factor
tratamentos experimentais representado cerca de 77% da variação total
observada. No entanto, os teores de matéria orgânica mantiveram-se na classe
baixa em todos os tratamentos experimentais, embora já muito próximos da classe
média nos níveis mais elevados de composto (LQARS, 2006).
Observou-se sobre o teor de azoto total um efeito de acréscimo significativo
com os tratamentos experimentais, registando-se um aumento de cerca de 20%
quando se compara o solo da testemunha com o solo que recebeu a maior
quantidade de composto, o que poderá, possivelmente, ser devido à ocorrência de
alguma mineralização da matéria orgânica do composto.
Os níveis de fósforo do solo sofreram acréscimos altamente significativos com a
aplicação de quantidades crescentes do composto, tendo sido os tratamentos
experimentais responsáveis por 99% da variação total observada. A testemunha
revelou valores médios, enquanto os tratamentos T2, T3 e T4 apresentaram
valores altos e em T5 os valores apresentados deste nutriente foram muito altos
(cerca de três vezes superiores ao da testemunha). Admite-se que este aumento
da disponibilidade do fósforo, refletida no aumento dos teores extraídos pelo
lactato de amónio e ácido acético (Égner rhiem), seja resultado do aumento do
pH do solo e do fornecimento de matéria orgânica. A retenção de P é mínima para
valores de pH(H2O) entre 6,0 e 7,0 pois, acima de pH(H2O) 5,5 os fosfatos de
ferro e alumínio tornam-se mais solúveis e abaixo de 7,5 os carbonatos de
fósforo solubilizam. O fornecimento de matéria orgânica leva, por um lado, ao
bloqueamento dos locais de adsorção de P à superfície dos óxidos e hidróxidos
de Fe e Al e à formação de quelatos com o Al, Fe e Mn solúvel, impedindo que
precipitem o P (Tisdaleet al.,1985, Varenes, 2003). Deste modo passa a existir
uma maior concentração de fósforo disponível para a planta.
No caso do potássio e do magnésionão se encontrou resposta significativa à
aplicação de doses crescentes de composto não havendo alteração em termos das
suas classes de fertilidade mantendo-se esta num nível médio para o potássio e
muito alto para o magnésio. Relativamente aos micronutrientes registou-se um
aumento significativo (p= 0,05) nos teores de ferro e de manganês com a
aplicação de quantidades crescentes de composto, mantendo-se no caso do
manganês na classe alta e no ferro passou de alta para muito alta nos três
últimos tratamentos (LQARS, 2006).
Sobre o cálcio e sódio de troca os tratamentos experimentais exerceram efeitos
altamente significativos originando no tratamento com a dose maior de composto
valores cerca de três vezes aos observados na testemunha, resultado que poderá
ser atribuído à sua composição. Levando consequentemente, a um aumento dos
valores da soma das bases de troca (SBT), da capacidade de troca catiónica
(CTC) e do grau de saturação de bases (GSB) e neutralizando a acidez titulável.
Relativamente ao sódio de troca, apesar de se ter verificado um aumento dos
seus teores em resposta à aplicação de quantidades crescentes do composto, não
teve consequências a nível agronómico, mantendo-se sempre em níveis baixos
(inferior a 0,25 cmol(+) kg-1). A relação cálcio/magnésio de troca registou
acréscimos com a aplicação de composto, e a partir da dose 50 t ha-1,
apresentou valores que podem ser considerados desfavoráveis para a nutrição em
Mg. A análise do composto (razão Ca/Mg aprox. 20) fazia prever esta ocorrência.
No entanto, através da análise da planta não se verificou um decréscimo na
concentração do referido nutriente em resposta à aplicação de doses crescentes
do composto (LQARS, 2006).
A aplicação do composto não produziu efeitos significativos sobre a
concentração dos metais pesados Cr, Pb e Ni e apesar de ter provocado
acréscimos estatisticamente significativos nos teores de Cu, Zn, Cd e Hg, estes
revelaram, em todos os tratamentos experimentais, valores muito abaixo dos
máximos admissíveis em solos onde se pretenda aplicar este tipo de produto,
estabelecidos no documento Especificações Técnicas sobre qualidade e
utilizações do composto (Gonçalves e Batista, 2008).
Os teores de todos os metais pesados determinados no solo apresentam-se dentro
do intervalo de valores encontrados por Ferreira (2004) ao efetuar o mapeamento
geoquímico de base dos solos do nosso país (camada 0-25cm) (0,2<[Cd]<1,7; 1<
[Cu]<111; 1<[Cr]<223; 1<[Ni]<119; 2<[Pb]<108; 1<[Zn]<589), e também estão
dentro do intervalo de concentrações apontado por Pais e Jones (1997) como
valores comuns em solos não contaminados (0,01<[Cd]<7; 2<[Cu]<100; 5<[Cr]<3000;
10<[Ni]<1000; 2<[Pb]<200; 10<[Zn]<300).
Os efeitos provocados pela aplicação de composto sobre a reacção do solo,
atingindo-se valores de pH mais favoráveis à cultura utilizada no teste (6,5 '
7,5) e sobre o aumento do teor de matéria orgânica, com a consequente maior
disponibilidade, direta e indiretamente, de alguns nutrientes (azoto, fósforo e
cálcio) terão sido, muito provavelmente, os responsáveis pelo aumento de
produção registado.
Conclusões
A aplicação do composto ao solo conduziu a aumentos de produtividade da cultura
de alface, não induzindo qualquer efeito fitotóxico na cultura, mesmo quando
usado na dose mais elevada (equivalente a 100 t ha-1).
O composto revelou valor como corretivo orgânico e alcalinizante, contribuindo
para o aumento do teor de matéria orgânica do solo e elevando os valores de pH.
Estes efeitos foram tanto mais intensos quanto maiores as doses de composto
aplicadas. O produto em estudo mostrou ser também uma fonte de nutrientes
disponíveis para a planta principalmente de cálcio e demonstrou contribuir para
a maior disponibilização de nutrientes como o azoto e o fósforo.
A aplicação do composto ao solo, em doses até às equivalentes a 100 t ha-1, não
provocou acréscimos relevantes nos níveis de metais pesados do solo.
