Lodos provenientes de estações de tratamento de água (ETA’s) e efluentes (ETE’s) são rejeitos gerados durante o processo de purificação da água, que podem ser efluentes sanitários ou industriais. Em sua composição prevalece a água como principal componente, entretanto, apresenta alguma concentração de sólidos em suspensão, os quais podem ser sólidos orgânicos ou inorgânicos.
Diego Augusto Camelo, engenheiro ambiental e consultor comercial da Allonda, explica que os inorgânicos provenientes de ETA’s oferecem menor dificuldade operacional em sua secagem, por ter um odor menos intenso e visco plasticidade limitada. Mesmo assim costuma gerar maior abrasão nos equipamentos envolvidos em seu tratamento.
Já os orgânicos provenientes de ETE’s oferecem menor abrasão nos equipamentos, porém traz uma série de complicações como odor intenso (decomposição da matéria orgânica, gerando gases tóxicos e/ou corrosivos), maior visco plasticidade e dificuldade em ceder à água em função da complexidade nas ligações moleculares.
Como todo resíduo de origem animal, o lodo contém microrganismos patogênicos que refletem de maneira direta o estado de saúde da população contribuinte no sistema de esgotamento. Como são rejeitos, devem ser destinados em locais adequados, que sejam licenciados para o recebimento desses resíduos, por exemplo, em aterros sanitários. Além dos microrganismos, o lodo presente nas estações de tratamento de esgotos contém metais provenientes da própria natureza, dos resíduos, das canalizações e metais oriundos dos despejos industriais lançados na rede de coleta de esgotos domésticos.
Para proceder à destinação do lodo é realizado primeiramente algum processo de desaguamento ou desidratação do lodo. A maior parte das ETA’s e ETE’s enviam o lodo desaguado para os aterros sanitários. Mas é possível ainda remover mais água do lodo, para isso é necessário realizar processos de secagem, os quais normalmente envolvem troca térmica.
"Os processos de desaguamento/desidratação e secagem servem para diminuir o volume de resíduo a ser destinado, reduzindo consideravelmente os custos de destinação e transporte do resíduo, contribuindo para a sustentabilidade do empreendimento" - completa Alessandra de Andrade Lima, engenheira de processos da Allonda.

Como funciona
De acordo com Ranier R. Rocha, diretor de marketing e comunicação da Ecobulk, como no Brasil este lodo é um rejeito que não possui finalidade dentro da estação de tratamento, o processo de desidratação e secagem do logo funciona de forma simples. O desaguamento é feito para promover a separação da água livre (aquela que não está absorvida pelas partículas sólidas). Já a secagem/desidratação é interpretada como um processo posterior ao desague utilizando o calor e/ou pressão para remover a água contida nas partículas. Tal remoção demanda mais energia e por isso necessita de sistemas de troca térmica de calor para promover a evaporação parcial da água.
A desidratação do lodo pode ser realizada por três métodos: naturais (leitos de secagem, estufas de secagem solar, lagoas de tratamento), mecânicos (filtro prensa, centrífuga, decanters, bags de tecido geotêxtil) ou físicos (secagem térmica). O representante da Ecobulk explica que a diferença entre os métodos naturais e mecânicos é que o primeiro exige maior área, manutenção e pode ter o seu desempenho drasticamente reduzido em regiões úmidas e/ou com muita chuva.

Camelo esclarece ainda que sistemas mecânicos podem variar em função da fonte geradora e porte da estação, custo de disposição, área disponível e exigências na qualidade do lodo seco onde deve ser cuidadosamente estudado a viabilidade técnica e econômica para cada caso. De modo geral são sistemas funcionais e consolidados na literatura do saneamento com particularidades para cada sistema.
"Sistemas naturais requerem baixo investimento e consumo energético, porém se comparado aos sistemas mecânicos, necessitam de maior mão de obra dedicada, maior rotina operacional e apresentam eficiência bem abaixo do ideal, inclusive, muitas vezes não atendendo a legislação. Além disso, ainda sofrem interferências climáticas, vetores de insetos, odores e requer grandes áreas para serem instalados" – completa Camelo.
O consultor da Allonda explica também que o sistema físico requer alto investimento, maior consumo energético e mão de obra qualificada, mas como resultado se obtém os melhores índices de secagem de lodo, porém o custo para estações ainda é inviável. Somente grandes multinacionais que utilizam o lodo seco como agregado para outra finalidade dispõe desta tecnologia, como é o caso de algumas plantas produtivas de fertilizantes.

Tipos de processos
Existem diversas tecnologias para desidratação e secagem do logo, e para diversos tipos de estação de tratamento. Tudo depende do tamanho da estação, área disponível, preço da energia elétrica, volume tratado (normalmente medido em l/s) e distancia/disponibilidade de destinação do lodo seco. A engenheira da Allonda destaca algumas das tecnologias usadas no processo de desidratação:
- Geobags: Processo de desidratação mecânico onde o lodo é bombeado para o interior de grandes sacos cilíndricos feitos com tecido geotêxtil poroso de alta resistência. Os sólidos do lodo ficam retidos e a água livre é continuamente removida através dos poros do tecido geotêxtil. Funciona como uma filtração sob pressão, promovida pelo bombeamento contra a resistência realizada pelas paredes do tecido. Normalmente, para melhorar a qualidade da água percolada é necessária a dosagem de produtos químicos, como coagulantes e/ou floculantes. O teor de sólidos no final do processo de enchimento do Geobag é bastante variável em função das características do material sólido a ser desidratado e do tempo em que o material fica dentro do Geobags após a finalização do bombeamento.
Emília Andrade, engenheira da Huesker, explica que por conta do mecanismo de funcionamento, geofôrmas para dessecagem de lodos devem ser capazes de simultaneamente permitir a passagem do líquido percolado e reter as partículas sólidas do resíduo em questão. Além disso, devem resistir às pressões de bombeamento e demais solicitações mecânicas. Ela ressalta que um geotêxtil adequado para dessecagem de lodo deve apresentar elevada permeabilidade e abertura de filtração adequada. As características índice de permeabilidade, aberturas de filtração e resistência à tração de um geotêxtil tecido são determinadas através de ensaios normalizados por normas internacionais ISO e devem ser especificadas com muito rigor para que o sistema tenha desempenho adequado.

"As geoformas estão ganhando muito destaque no Brasil por seu considerável custo-benefício, uma vez que não necessitam de manutenção, possuem dupla finalidade (desague e contenção dos sólidos) e permitem modalidades contratuais diferentes (por exemplo, o fornecimento das geoformas como insumos e as estações de desague de efluente), porém em contra partida, essa tecnologia necessita de espaço físico consideravelmente maior, o que pode ser remediado com uma operação bem controlada dos sistemas" – conta Rocha.
- Decanter Centrífugo: Processo de desidratação mecânico, onde o lodo é bombeado a baixa pressão e previamente condicionado pela adição de produtos químicos (normalmente floculantes), produzindo duas correntes, o lodo desaguado e água clarificada, também chamada de centrado. O decanter centrífugo é formado por um tambor em formato cilíndrico, um espiral transportador e engrenagens que realizam a rotação necessária para o isolamento dos elementos. A rotação chega a aproximadamente 2500g, ou seja, 2500 vezes mais do que a força gravitacional.
Pela ação da força centrífuga decorrente da rotação do tambor e do espiral transportador, os sólidos mais pesados são levados às paredes internas do tambor, enquanto a fase líquida escoa para a extremidade oposta, de onde é retirada e retorna ao início do tratamento da ETA ou ETE. Os sólidos separados são então arrastados pela ação de um parafuso sem fim para a extremidade cônica, de onde é retirada a torta seca.
O parafuso gira numa rotação ligeiramente inferior a rotação do tambor. Decanters Centrífugos mais modernos são equipados com inversores de frequência que modulam a rotação tanto do tambor quanto do espiral transportador para melhorar a eficiência de separação e produzir um centrado de melhor qualidade. O teor de sólidos do lodo de ETA e ETE desaguado em Decanter Centrífugo fica em torno de 18 a 22%.

- Filtro Prensa: Equipamento de desaguamento mecânico à batelada que opera sob alta pressão, que consiste em um conjunto de placas verticais, revestidas por um tecido filtrante, de modo a acumular o lodo neste recesso central. O lodo úmido é bombeado por bombas de alta pressão para o filtro prensa, então os sólidos ficam retidos e se acumulam no tecido filtrante e o filtrado permeia o tecido e escoa através de canais existentes nas placas e são encaminhadas para fora do filtro. Durante o bombeamento, a pressão interna aumenta gradativamente devido ao acúmulo de sólidos, fazendo com que a pressão de bombeamento aumente.
A torta de lodo vai sendo compactada à medida que essa pressão interna vai aumentando, removendo cada vez mais a umidade. Até o momento em que o sistema atinge sua pressão máxima, ou capacidade máxima de retenção de sólidos. Neste ponto a prensagem é finalizada e se introduz ar comprimido nos canais do núcleo do filtro, para retornar o lodo que permaneceu nos canais do núcleo do filtro (não desidratado) ao tanque de condicionamento, é a chamada limpeza do núcleo do filtro.
Em seguida, ocorre a abertura das placas, afastando-as umas das outras, de modo que a torta seca se desprende do recesso das placas, caindo sobre um sistema transportador ou de armazenamento de lodo seco. Esse processo de descarga da torta pode ser manual ou automático. O teor de sólidos do lodo desidratado em filtro prensa varia de 25% a 35%.
Os métodos mecânicos que utilizam Filtros Prensa e Centrifugas possuem uma variedade grande de fabricantes, modelos e ajustes. Eles devem ser bem avaliados quanto ao custo operacional e o teor de sólidos finais da torta gerada. De acordo com Rocha, o principal benefício destas tecnologias é o menor uso de área da estação. Ele explica que o ideal é avaliar caso a caso, uma vez que estas tecnologias não se anulam, muito pelo contrário, trabalham muito bem em conjunto.
"No caso do filtro prensa e da centrifuga, ambos utilizam o mesmo processo de polímero e diferem na forma que atuam mecanicamente. As centrifugas giram o efluente promovendo a separação, pois a água e o sólido possuem pesos específicos diferentes. Nas paredes da centrifuga existem furos que permitem a água passar porém o sólido não. No caso dos filtros prensa o efluente é espremido por paredes filtrantes, similar ao processo da centrifuga não permitindo a passagem dos sólidos porem escoando a água" – afirma o especialista.

- Screw Press (ou Prensa Parafuso): Equipamento mecanizado de desaguamento constituído por uma rosca transportadora (parafuso sem fim) que gira no interior de uma tela de aço perfurada, promovendo a deposição contínua de sólidos na tela perfurada. À medida que a rosca gira ocorre a deposição contínua de sólidos na tela perfurada e devido à geometria da rosca e da tela, gerando um aumento progressivo da pressão até o fim do equipamento.
O lodo com uma concentração de sólidos de 1-2% é transferido para um tanque de floculação, onde o polímero é adicionado ao lodo de alimentação e misturado em um misturador estático em linha. A lama floculada sobe por um parafuso inclinado (~ 20º) girando dentro de uma tela em aço inoxidável (20 mícra).
À medida que o lodo se move para frente, o filtrado flui através da tela.
A pressão de fricção na interface lodo e tela combinada com a pressão melhorada produzida pela restrição de saída produz a torta de lodo desaguado. O lodo desaguado (20-25% de sólidos) cai sobre um transportador ou diretamente em uma caçamba. Esse equipamento também possui um sistema de lavagem da tela metálica de filtração, com jatos de água a alta pressão. A operação da unidade é totalmente automatizada, reduzindo assim os custos operacionais se comparado com os métodos convencionais.

- Leitos de Secagem: São unidades de desidratação por processo natural de desidratação e secagem em temperatura ambiente. Possuem geralmente forma de tanques retangulares, projetados e construídos para receber lodos digeridos, lodos aeróbios ou anaeróbios, onde a redução da umidade ocorre pela drenagem da água livre e pela evaporação da água liberada durante o período de secagem.
São constituídos por tanques de armazenamento, camada drenante e cobertura, sendo esse último componente utilizado mais frequentemente em países onde há grandes precipitações de neve. São normalmente utilizados em ETE’s de pequena capacidade de tratamento e com disponibilidade de área. O lodo seco é removido mecanicamente, por raspagem ou manualmente pelos operadores com ajuda de pás. A umidade do lodo ao final do processo de secagem é em torno de 30%. Portanto, o teor de sólidos fica em torno de 70%.
- Lagoa de Lodo: No Brasil o uso de lagoas facultativas de lodo ainda não foi difundido. Basicamente é um processo natural de secagem de lodo, consiste em se dispor o lodo em lagoas, empregando reservatórios feitos em terra ou em depressões do terreno. De acordo com o uso e o processo, as lagoas de secagem podem ser classificadas em temporárias e em permanentes. E em função do processo ou das características do lodo afluente, as lagoas de lodo podem ser classificadas em facultativas (recebendo lodo cru ou parcialmente digerido) e em lagoas de secagem propriamente ditas (recebendo lodo digerido).
As lagoas de uso temporário são geralmente as mais economicamente justificáveis. Têm finalidade de funcionamento idêntica aos leitos de secagem, dos quais diferem fundamentalmente no que se refere ao dimensionamento, detalhes construtivos e operação. A operação das lagoas de secagem está condicionada às fases de enchimento, secagem efetiva e limpeza. As fases de operação são:
- Durante o período de enchimento, a lagoa é ocupada paulatinamente até atingir a profundidade do projeto. Este procedimento dificulta a drenagem do líquido contido no lodo.
- A secagem efetiva corresponde à fase que permite uma boa estratificação das camadas de superfície, de líquido a ser drenado e de depósito do material mais denso (sedimentos).
- A fase de limpeza das lagoas de lodo é subdividida nas seguintes etapas: remoção de lodo seco; manutenção da unidade (limpeza e reparos) e descanso da unidade vazia.
- Secagem Solar: A secagem solar é um processo natural de secagem que utiliza o calor proveniente da radiação solar aliado a etapas mecanizadas de revolvimento de lodo melhoria das condições climáticas no interior da câmara de secagem. O lodo úmido é disposto em um leito de secagem coberto por uma estufa de plantas, que pode atingir grandes dimensões para atendimento das necessidades de produção de lodo.

Após a disposição do lodo, este é revolvido por equipamentos mecanizados específicos que realizam movimentos ao longo do leito, várias vezes por dia, trazendo o lodo mais úmido para a superfície, facilitando a secagem do mesmo. Os equipamentos da câmara, tais como o equipamento de revolvimento, ventiladores de teto, exaustores e aletas de ar podem ser controlados de forma manual, semiautomática ou totalmente automatizada.
O sistema recebe dados climáticos de sensores localizados dentro e fora da câmara, como medidores de pressão atmosférica, umidade relativa e temperatura ambiente. Com base nesses dados, o controlador automatizado pode ativar ou desativar os equipamentos para obter as melhores condições climáticas possíveis de secagem dentro da câmara.
O teor de sólidos no final do processo de secagem solar pode chegar a 90% obtida com baixa energia e custos operacionais. O lodo seco é uniforme quanto à consistência e significativamente reduzido em volume.
- Secadores com queima de combustível (Tratamento Térmico): O processo de tratamento térmico é regulamentado pela Resolução Conama nº 316/ 2002, que dispõe sobre procedimentos e critérios para o funcionamento de sistemas de tratamento térmico de resíduos. Conforme o item III do Art. 2º, o tratamento térmico é definido como todo e qualquer processo cuja operação seja realizada acima da temperatura mínima de 800 ºC. Entretanto, existem outras formas de secagem de lodo, nas quais utiliza-se fontes de combustíveis para produção de calor para a evaporação da água contida nos lodos residuais provenientes de processos preliminares como adensamento e desidratação mecanizada como Decanter Centrífugo, Filtro prensa, Screw Press.

O calor é transferido tanto diretamente, através do ar ou gás quente que flui através da matriz sólida, quanto indiretamente quando vapor, água quente ou óleo entram em contato com uma superfície quente e estes transferem calor para a matriz sólidos, promovendo a evaporação da água do lodo. Exemplos de secadores térmicos diretos são Secadores de Tambor Rotativo e Secadores de Esteira. Um exemplo de secador indireto é o PaddleDryer.
As técnicas comumente utilizadas aplicam como combustível carvão (britado, moído e pulverizado), óleo combustível, lenha, bagaço de cana e licor negro (resultante do processo de tratamento químico da indústria de papel e celulose), biogás e gás natural. Vale ressaltar que esse processo libera gases com considerável toxicidade ao meio ambiente e saúde humana, portanto os gases devem ser tratados antes de sua emissão na atmosfera.
O teor de sólidos no final do processo de secagem térmica pode variar em função da disponibilidade térmica e da utilização final do lodo seco: descarte em aterro, compostagem, matéria prima para fábrica de cimento, etc. Em geral o teor de sólidos fica entre 50% a 95%.

Vantagens e principais cuidados
A remoção direta de sedimentos ou resíduos de processos industriais ou de saneamento envolve altos custos e complexidade. Por isso, de acordo com Eduardo Guanaes, engenheiro da Huesker, torna-se mais econômico a dessecagem destes lodos e lamas antes de qualquer operação de descarte. A desidratação e secagem reduz o volume e melhora as condições de manuseio e transporte, representando grande vantagem no manuseio destes lodos e lamas.
A água presente no lodo de ETE ou de ETA obedece às características próprias deste fluido, por exemplo, capilaridade, lixiviação por gravidade e evaporação. Com isto, mesmo em repouso e com a devida exposição às condições ideais, naturais ou induzidas, procura-se com que a água se separe do sólido, na forma liquida ou gasosa.
Marco Vezzani, representante da Vomm, explica que os processos tidos como naturais demandam mais espaço (área), tempo e mão de obra para completar o ciclo de remoção da água. Processos mais mecanizados reduzem drasticamente estes fatores, demandando em contrapartida mais energia, elétrica ou térmica para tal. Dificuldades relacionadas à gestão de resíduos orgânicos em decomposição ou provenientes de dejetos humanos precisam ser levadas em consideração para a escolha da melhor tecnologia.

"Quando se opta por processos naturais, o lodo é normalmente acondicionado em leiras de secagem ao sol, submetido ou não à ação de revolvedores mecânicos, ou em Bags de geo-membranas, e pode ser ao céu aberto ou sob cobertura. Apesar de demandar pouca energia, as contrapartidas envolvem odores intensos no entorno e uma mão de obra dedicada submetida a condições adversas e insalubres de trabalho. Processos mecânicos de desidratação aceleram esta separação, eliminando até 30% do teor de água (partindo dos 95% dos decantadores até 65% dos filtros tipo prensa com mais desempenho). Ao passo que os secadores eliminam até 90% do teor total. Chegando, portanto, até 10% de água residual ou 90% de sólidos" - completa Vezzani.

Rocha explica ainda que o processo de desidratação e secagem apresentam diversas vantagens, além de ser contra a lei ambiental retornar este efluente sem tratamento para a natureza, permitem a reutilização da água que muitas vezes é de ótima qualidade, especialmente no caso das ETAs. Outra grande vantagem é a possibilidade logística de manejar este passivo ambiental e com inovação torna-lo um ativo, o que já é feito em áreas como a mineração e metalurgia pode ser ampliado para o saneamento. Essas tecnologias permitem um avanço na proteção do meio ambiente e na qualidade do saneamento no país.
O custo de transporte também é um diferencial. Ao reduzir a água contida no lodo, efetivamente está se diminuindo seu volume e peso (já que o peso da água que ali estava, não se encontra mais). Um exemplo simples é: um efluente com concentração de sólidos a 1% (Ou seja, 99% é agua e 1% matéria sólida) com um volume de 100 m³ quando desaguado para 20% de sólidos. "O uso inteligente de uma ou mais tecnologias pode ampliar o fornecimento de água tratada para a população, melhorar a eficiência de tratamento, diminuir custos com transporte, energia, produtos químicos, tempo de operação, etc. Novamente, nesta área as possibilidades são infinitas, dependendo especificamente da capacidade de inovação e criatividade. Algo que o Brasil possui de sobra" - destaca Rocha.
Para Alessandra, os processos de desidratação e secagem de lodo são fundamentais para contribuir com a sustentabilidade das ETA’s e ETE’s. Reduz-se o volume de lodo a ser destinado para aterros sanitários, podendo até alguns desses lodos, dependendo do processo de secagem e da composição dos lodos secos, serem utilizados como matérias-primas para compostagem, e utilização como fertilizantes, fabricação de cimento. "Além disso, a água removida nos processos de desaguamento retorna ao sistema de tratamento, produzindo parte da água ou efluente tratado da Estação", completa a especialista.

Mercado
De acordo com Vezanni, o mercado de tratamento de efluentes é no Brasil bastante conservador e apesar de diversas experiências positivas na gestão de ETES ou ETAS por parte de empresas privadas, ainda se investe pouco em Alta Tecnologia no saneamento. Para ele, o que se percebe é o uso de tecnologias por vezes obsoletas ou fruto de pesquisas superficiais que buscam, sem nem sempre conseguir, atender à legislação vigente ou aos termos contratuais.
Atualmente esse mercado é dominado pelos equipamentos mecanizados, como filtros prensa e centrífugas, basicamente pela sua eficiência e por demandar menos espaço físico para implantação, já que atualmente as áreas industriais estão cada vez menores, mas Daniel Barreto, gerente comercial e engenheiro civil da Allonda, explica, porém, que esse tipo de solução consome muita energia e os custos com manutenção são elevados.
Nessa ótica, existe um movimento para tornar esses processos mais sustentáveis, de forma a aproveitar o próprio lodo para geração de energia (wastetoenergy) ou o cooprocessamento desse resíduo para outros fins. Essa alternativa vem sendo implantada lentamente em indústrias principalmente do setor de papel e celulose e alimentício.
"A Allonda busca esse tipo de solução para seus clientes, uma forma de entregar alternativas conscientes e com custo total reduzido. Porém, ainda é baixo o engajamento de muitas companhias nessa direção, pois a barreira cultural ainda impede o crescimento. É isso que nos move: os desafios. Estamos engajados para aos poucos quebrar essas barreiras e ver o mercado ser dominado por pessoas e profissionais conscientes de que a sustentabilidade traz benefícios a todos, inclusive para as empresas"- completo Barreto.
Para Rocha, apesar da crise, os investimentos em saneamento não podem parar. "A legislação Brasileira é um grande exemplo a ser seguido, uma vez que o cuidado com os efluentes é crucial para o desenvolvimento humano. Enchentes são causadas por rios assoreados, poluição altera os biomas e muitas vezes destroem em questão de poucos anos o que a natureza levou décadas se não séculos para equilibrar", destaca o diretor.
A preocupação com o meio ambiente é uma tendência mundial e o Brasil tem se empenhado em obter resultados mais expressivos. Segundo Guanaes, qualquer tecnologia que venha contribuir para a conservação, mitigação e/ou preservação dos recursos naturais é sempre bem vista e bem-vinda. Nos últimos cinco anos, pelo aumento de políticas públicas, legislação, fiscalização e educação ambiental, o segmento cresceu 16%.
"A Associação Brasileira de Empresas de Tratamento de Resíduos e Efluentes - Abetre, com base no estudo da Consultoria Tendências, aponta um crescimento para a área de 26% nos próximos cinco anos. Significando que o mercado brasileiro para a indústria de proteção ambiental em resíduos industriais, hoje estimado em R$ 13 bilhões anualmente, deve atingir a cifra de R$ 16,3 bilhões em negócios em 2021", destaca o engenheiro.

Contato das empresas
Allonda: www.allonda.com
Ecobulk: www.ecobulk.com.br
Huesker: www.huesker.com.br
Vomm: www.vomm.com.br