Desenvolvimento de fertilizantes à base de resíduos de ETE para aplicação na agricultura

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Majaron, Vinicius Ferraz
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: biochar; clinoptilolita; clinoptilolite; efluente; estruvita; lodo; sludge; struvite; wastewater
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-17092025-170718/

O crescimento populacional e os conflitos geopolíticos acentuam os desafios da segurança alimentar, reforçando a necessidade de estratégias sustentáveis para a nutrição vegetal. Nesse contexto, a valorização de resíduos, especialmente os provenientes de Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs), surge como alternativa viável para recuperação de nutrientes essenciais como nitrogênio e fósforo. Estes elementos, presentes em concentrações significativas em lodos e efluentes sanitários, podem ser transformados em fertilizantes de liberação controlada, como a estruvita (MgNH4PO4·6H2O), por meio de processos de precipitação química. Nesse sentido, foram explorados diferentes métodos para a recuperação desses nutrientes, com foco na precipitação de estruvita via nucleação primária e secundária. Parâmetros como pH, proporções molares e adição de solventes foram ajustados, alcançando recuperações próximas de 100% em alguns tratamentos, embora com consumo elevado de reagentes. A nucleação secundária apresentou maior eficiência operacional, apesar da formação concomitante de outros compostos, como a hazenita. Observou-se, ainda, a inviabilidade econômica das fontes utilizadas nos testes em escala ampliada, o que motivou a busca por rotas alternativas. A recuperação de nitrogênio amoniacal foi otimizada por meio de uma coluna zeolítica contendo clinoptilolita, um material poroso com alta capacidade de troca iônica. A adsorção atingiu cerca de 90% de remoção em efluentes reais, com mais de 80% de recuperação do amônio adsorvido por dessorção, possibilitando sua concentração em menores volumes. A regeneração da zeólita foi viável por tratamento térmico e soluções alcalinas, garantindo sua reutilização. Paralelamente, o processo hidrotermal do lodo de ETE possibilitou a produção de biochar com capacidade de remoção de fósforo, especialmente a 195°C e tempos de reação entre 3 e 5 horas. A fração líquida resultante desse processo, combinada à solução concentrada de nitrogênio da coluna zeolítica, permitiu a formação de estruvita com a simples adição de magnésio, consolidando uma rota integrada de recuperação de nutrientes. Ao final, obteve-se um fertilizante funcional rico em magnésio, nitrogênio e fósforo, com potencial de aplicação agrícola, contribuindo para a sustentabilidade e eficiência dos sistemas de tratamento de efluentes e para o fechamento de ciclos de nutrientes no ambiente.