Plastic Contamination in Waste-to-Resource Agriculture

Resumo Técnico: Contaminação por Plásticos na Agricultura de Resíduo-para-Recurso

Definição do Problema
A transição para uma agricultura sustentável exige o uso de recursos recuperados de resíduos, como águas residuais tratadas para irrigação e fertilizantes derivados de resíduos orgânicos, para fechar os ciclos de água e nutrientes. No entanto, estas correntes recicladas atuam como vetores de contaminantes, especificamente microplásticos (MPs) e mesoplásticos. Embora a presença de MPs em águas residuais e compostagem seja reconhecida, a contribuição específica destes aportes agrícolas para a contaminação do solo, a influência das práticas de gestão (como a mobilização do solo/aragem) e os riscos comparativos de diferentes fertilizantes orgânicos permanecem insuficientemente quantificados. Este estudo aborda a lacuna no entendimento da ligação entre fontes de poluição específicas e a extensão da acumulação de plásticos nos solos agrícolas.

Metodologia
A investigação empregou uma abordagem multifacetada para quantificar a contaminação por plásticos em diferentes matrizes agrícolas:

• Solo Irrigado com Águas Residuais: Um sistema de salgueiro evapotranspiratório (EWS) em Ajdovščina, Eslovénia, serviu como um modelo semicontrolado. O sistema recebia principalmente águas residuais municipais tratadas via infiltração subsuperficial (profundidade de 50 cm) durante cinco anos. As amostras de solo foram recolhidas na zona de profundidade de 30–60 cm (adjacente à infiltração) para isolar os plásticos derivados das águas residuais das fontes superficiais. Uma amostra de controlo consistiu no solo utilizado para construir os leitos.
• Solo Fertilizado com Composto: Um ensaio de campo de duas décadas na Universidade de Liubliana comparou solos fertilizados com composto de resíduos orgânicos municipais contra solos fertilizados com fertilizante mineral NPK (controlo). O estudo examinou dois regimes de mobilização do solo: aragem de inversão convencional (T) e sementeira direta/sem mobilização (NT). O solo foi amostrado em duas profundidades (0–10 cm e 10–20 cm).
• Fertilizantes Orgânicos: Foi realizada uma análise direta em dois tipos de composto (um derivado de orgânicos separados na fonte e da fração de resíduos sólidos municipais, o outro apenas de orgânicos separados na fonte) e de biomassa de algas de um lago de alta taxa (HRAP) que trata águas residuais municipais.
• Protocolo Analítico: As amostras foram processadas para separar as partículas de plástico em frações grosseiras (>2 mm) e finas (<2 mm). As partículas grosseiras foram isoladas manualmente e identificadas via espectroscopia ATR-FTIR utilizando o software Open Specy. As partículas finas (<2 mm) foram isoladas via separação por densidade (ZnCl₂) e oxidação (reagente de Fenton/NaOH). Embora as partículas <2 mm não tenham sido individualmente verificadas por FTIR devido a restrições de volume, as suas contagens foram ajustadas utilizando fatores de correção derivados das taxas de identificação da fração >2 mm. Brancos de procedimento confirmaram a ausência de contaminação cruzada.

Principais Resultados

• Irrigação com Águas Residuais: A irrigação com águas residuais predominantemente tratadas aumentou a contaminação por plástico no solo em aproximadamente 75% para partículas >2 mm e 10% para candidatos a MP <2 mm em comparação com o controlo. Polietileno (PE) e polipropileno (PP) foram os polímeros dominantes. Morfológica, o solo irrigado com águas residuais apresentou uma predominância de filmes (65%), enquanto o solo de controlo foi dominado por fragmentos (43%).
• Efeitos do Composto e da Mobilização do Solo: A aplicação de composto elevou significativamente os níveis de plástico. Em solo sem mobilização, o composto aumentou a contaminação em 119%; em campos com aragem, o aumento foi de 255%. A mobilização do solo foi um fator crítico, causando a maior acumulação de plásticos (32 partículas/kg de peso seco) na camada de 10–20 cm quando combinada com a aplicação de composto. Isto sugere que a mobilização incorpora e protege os plásticos da degradação superficial.
• Distribuição de Polímeros e Morfologia: PE, PP e poliestireno (PS) foram os polímeros mais comuns em todas as amostras. No solo fertilizado com composto, o PE estava significativamente elevado e os filmes eram a morfologia dominante, sugerindo contaminação por sacos de plástico não biodegradáveis utilizados na recolha de resíduos. Em contraste, os solos de controlo apresentaram uma maior prevalência de fibras nas camadas mais profundas.
• Contaminação de Fertilizantes Orgânicos:
  • Composto: Ambos os tipos de composto exibiram alta contaminação, com 504–1.074 partículas >2 mm e 1.148–2.071 candidatos a MP <2 mm por kg de peso seco. O Composto A (resíduos mistos) apresentou maior conteúdo de PE e prevalência de filmes do que o Composto B (orgânicos separados na fonte).
  • Lama de Algas: Não foram detetadas partículas >2 mm na lama de algas, mas candidatos a MP (<2 mm) estavam presentes, predominantemente como fragmentos. Isto é atribuído ao ambiente de intemperismo agressivo (exposição UV e pH elevado até 11) dentro do HRAP, que degrada as partículas maiores.
• Estimativas de Aporte: Com base nas taxas de aplicação de azoto, a aplicação de composto poderia introduzir cerca de 1,4 × 10⁷ a 2,7 × 10⁷ partículas de plástico (>2 mm e <2 mm) por hectare por ano. A lama de algas, quando normalizada pelo conteúdo de azoto, mostrou um alto potencial para aporte de MP, comparável aos lodos de esgoto (biosólidos).

Significado e Alegações
O estudo estabelece vias claras e específicas de origem para a poluição por plástico na agricultura, destacando que, embora as estratégias de resíduo-para-recurso sejam essenciais para a sustentabilidade, estas introduzem riscos significativos de contaminação por plástico.

• Identificação da Fonte: A investigação identifica o descarte de resíduos orgânicos em sacos de plástico não biodegradáveis como uma fonte primária de filmes de PE no composto, e a irrigação com águas residuais como um vetor de filmes e fibras.
• Impacto da Gestão: Demonstra que as práticas de mobilização do solo alteram significativamente a distribuição vertical dos plásticos, concentrando-os em camadas de solo mais profundas (10–20 cm) onde são protegidos da degradação ambiental, potencialmente levando à acumulação a longo prazo.
• Avaliação de Risco: Os resultados indicam que os fertilizantes orgânicos (composto e lama de algas) representam uma via mais significativa para o aporte de MP do que a irrigação com águas residuais isoladamente.
• Implicações Políticas: Os autores defendem uma mudança do mitigação de "fim de linha" para o controlo "a montante". Isto inclui melhorar a separação de origem dos bio-resíduos, aumentar a triagem e peneiração em instalações de compostagem e implementar controles de qualidade mais rigorosos para fertilizantes derivados de tratamento de águas residuais.

O artigo conclui que abordar estes riscos é crucial para salvaguardar a saúde do solo e garantir a viabilidade a longo prazo das práticas agrícolas circulares, enfatizando a necessidade de mais investigação sobre toxicidade e o desenvolvimento de intervenções a montante.