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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.100.2022.tde-25052022-142812
Document
Author
Full name
Lucas Renan Garbellini
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Pacca, Sérgio Almeida (President)
Kiperstok, Asher
Nolasco, Marcelo Antunes
Viana, Ednilson
Title in Portuguese
Avaliação do potencial toxicológico de substâncias inorgânicas na reciclagem de biossólidos
Keywords in Portuguese
Avaliação toxicológica
Economia circular
Lodo de esgoto
USEtox
Abstract in Portuguese
Considerando o metabolismo urbano, o lodo de esgoto é um resíduo de relevância central por conta do volume atualmente gerado e pela expectativa de um aumento contínuo. Por ser um material composto majoritariamente por água, matéria orgânica e nutrientes necessários ao crescimento de plantas, existe a possibilidade de reinseri-lo no ciclo biológico de recursos como fertilizante vegetal. A maior barreira para isso, porém, são os contaminantes presentes no lodo, particularmente as substâncias inorgânicas como os metais, que oferecem riscos toxicológicos a seres humanos e ecossistemas. A Resolução Federal CONAMA 498/2020 dispõe sobre os métodos e critérios para o tratamento de lodo de esgoto, bem como sobre os limites máximos permitidos para a concentração de substâncias tóxicas considerando a aplicação do biossólido (nome dado ao lodo tratado) em solos. Este trabalho busca avaliar os potenciais impactos toxicológicos oferecidos pela prática em dois contextos: primeiramente quanto a esses limites estabelecidos, e, num segundo momento, quanto à concentração de substâncias nos lodos produzidos em três Estações de Tratamento de Esgoto (ETE) distintas. Espera-se com isso apontar possíveis oportunidades de melhoria no arcabouço regulatório e fomentar ações relacionadas à Economia Circular. Para tanto, foram utilizados os Fatores de Caracterização calculados com o USEtox, ferramenta que estima o potencial de impacto toxicológico, em ecossistemas e seres humanos, de substâncias químicas lançadas em compartimentos ambientais. A análise dos limites da Resolução CONAMA 498/20 mostrou uma pontuação de impacto (PI) pelo menos 5 ordens de grandeza maior para o cenário de avaliação ecotoxicológica do que para os demais, sendo o elemento zinco o principal representante desta categoria (48,2%). O mercúrio responde por 54% do potencial de impacto toxicológico humano no cenário mais crítico dentre os avaliados. A análise dos lodos reforçou os resultados da avaliação do documento legal, levando ao entendimento de que limites como os do zinco, mercúrio, cromo e outros poderiam ser mais restritivos para garantir maior segurança ecológica e humana à prática da reciclagem; também foram apontadas substâncias potencialmente impactantes e sem monitoramento legal, como ferro e alumínio. Ademais, foi possível estabelecer relação entre as características do sistema de esgotamento sanitário de uma ETE e levantar alternativas e diretrizes que possam contribuir para a produção de um lodo mais próprio para a conversão em biossólidos e posterior reciclagem em solos
Title in English
Evaluation of the toxicological potential of inorganic substances in biosolid recycling
Keywords in English
Circular economy
Sewage sludge
Toxicological evaluation
USEtox
Abstract in English
Within the urban metabolism, sewage sludge is a residue of core interest due to its currently throughput and its growth expectancy, as sanitation services tends towards universalization. Because it is mostly composed of water, organic matter and contain nutrients essential for plants growth, there is an opportunity for its reinsertion in the biological cycle of resources as crop fertilizer. However, the presence of contaminants in the sludge prompts contamination risks related to such practice, to humans and ecosystems. The Brazilian Federal Resolution CONAMA 498/2020 lists the appropriated methods and criteria for sewage sludge disposal, and sets the maximum concentrations allowed for a number of toxic substances considering the application of biosolid (name given to treated sludge) in soils. This work intends to evaluate the toxicological impact potential offered by the practice in two contexts: firstly, regarding these established thresholds, and, secondly, regarding the concentration of substances in the sludge produced in three different Wastewater Treatment Plants (WWTP). With this, it is expected to reveal possible opportunities for improvement in the regulatory framework and identify actions that could facilitate the circular economy. The USEtox a tool that estimates the potential toxicological impact of chemical substances released into environmental compartments in ecosystems and human beings was used for the calculation of the Characterization Factors of inorganic substances. The analysis of the thresholds on Resolution CONAMA 498/20 showed an impact score (IS) at least 5 orders of magnitude higher for the ecotoxicological assessment scenario than the human related IS, having zinc as the main representative of this category (48.2 %). Mercury accounts for 54% of the potential human toxicological impact in the most critical scenario. The analysis of the sewage sludge reinforces the results of the evaluation of the legal document that limits such as for zinc, mercury, chromium and others could be more restrictive as to offer greater ecological and human safety regarding the practice of biosolid recycling. Substances without legal thresholds that might pose potential toxicological risks were also highlighted, such as iron and aluminum. Furthermore, the results enabled the establishment of a connection between the characteristics of the sewerage system of an WWTP and designing alternatives and guidelines that may contribute to the development of a purer sludge for its conversion into biosolids and subsequent recycling in soils
 
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Publishing Date
2022-07-25
 
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