Reúso De águas Residuárias Na Agricultura Irrigada

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FACULDADE METROPOLITANA DE CAMAÇARI CURSO DE BACHARELADO DE ENGENHARIA AMBIENTAL ERNANE LUZ ROCHA REÚSO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS NA AGRICULTURA IRRIGADA Camaçari - BA 2013 ERNANE LUZ ROCHA REÚSO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS NA AGRICULTURA IRRIGADA Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de Bacharelado em Engenharia Ambiental, Faculdade Metropolitana de Camaçari – FAMEC, como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Ambiental. Orientador: Prof. M.Sc. Manuel Vitor Portugal Gonçalves Camaçari - BA 2013 Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP). R571 ROCHA, Ernane Luz. Reúso de águas residuárias na agricultura irrigada. / Ernane Luz Rocha. – Camaçari, 2013. 35 f.; 29 cm. Monografia (Bacharelado) – Faculdade Metropolitana de Camaçari (FAMEC), Bacharelado em Engenharia Ambiental, 2013. Orientador: Prof. M.Sc. Manuel Vitor Portugal Gonçalves. 1. Reúso. 2. Efluentes Domésticos. 3. Irrigação. I. Faculdade Metropolitana de Camaçari, Bacharelado em Engenharia Ambiental. II. Título. CDD 628.3 ERNANE LUZ ROCHA REÚSO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS NA AGRICULTURA IRRIGADA Trabalho de conclusão de curso apresentado à Faculdade Metropolitana de Camaçari – FAMEC, para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Ambiental. Apresentado em: 24/07/2013 Banca Examinadora: ___________________________________________ Prof.º M.Sc Manuel Vitor Portugal Gonçalves Orientador ___________________________________________ Prof.º M.Sc Linaldo Santos Bezerra Examinador ___________________________________________ Prof.º M.Sc Gildásio Ferreira Félix de Santana Examinador AGRADECIMENTOS Primeiramente a Deus, pois sem ele nada seria possível. A minha avó, Alaíde Pires Rocha (In Memoriam), que não mediu esforços e sempre me deu forças para alcançar meus objetivos e superar minhas dificuldades e minha mãe Zenaide e esposa Marina que sempre cobraram minha graduação. “A Terra pode sobreviver bem sem amigos, mas os humanos se quiserem sobreviver, devem aprender a serem amigos da Terra.” John Muir (1938 – 1914) RESUMO O presente estudo apresenta relevância econômica e socioambiental no setor agrícola, ao passo que a sua demanda por água é um desafio à gestão hídrica sustentável. O reúso de efluentes domésticos tratados na irrigação agrícola representa uma alternativa de baixo custo e um ganho em ecoeficiência à agricultura, a sustentabilidade e a gestão hídrica. Assim sendo dos citados efluentes podem ser redestinados à agricultura, permite a economia de água de boa qualidade, de fertilizantes químicos sintéticos e a redução dos impactos negativos da agricultura. Segundo CUTOLO (2009), o uso racional de efluentes domésticos na agricultura não afeta significativamente a saúde humana. É uma alternativa de gerenciamento para a convivência com a insegurança e a perda da qualidade dos recursos hídricos, principalmente nas regiões semi-áridas do Brasil. Entre os benefícios atribuídos a prática do reúso de efluentes domésticos na irrigação destacam-se a contribuição à recarga das águas subterrâneas e a fertirrigação, por conta do aporte de nutrientes tais como nitrogênio, fósforo e potássio as culturas, desde que sejam respeitados os limites sanitários e ambientais de aplicação desta alternativa. O estudo em questão baseado nas referências bibliográficas demonstra tendência ao crescimento do reúso de efluentes domésticos na irrigação, cabendo ao setor público regulamentar e fiscalizar esse mercado, tornando-o uma poderosa ferramenta de gestão dos recursos hídricos no Brasil. Palavras-chave: Reúso. Efluentes Domésticos. Irrigação. ABSTRACT This study has important economic and environmental in the agricultural sector, while its demand for water is a challenge to sustainable water management. The reuse of treated domestic wastewater in agricultural irrigation is a low-cost and eco-efficiency gains in agriculture, sustainability and water management. Thus the cited effluent can be re-used in agriculture, the economy allows good water quality, synthetic chemical fertilizers and reducing the negative impacts of agriculture. According CUTOLO (2009), the rational use of domestic wastewater in agriculture does not significantly affect human health. It is an alternative management for coping with insecurity and loss of quality of water resources, especially in semi-arid regions of Brazil. Among the benefits attributed to the practice of reuse of domestic wastewater in irrigation highlight the contribution to groundwater recharge and fertigation, due to the supply of nutrients such as nitrogen, phosphorus and potassium cultures, subject to compliance with the limits and sanitary environmental applications of this alternative. This study based on references demonstrates the growing trend of domestic wastewater reuse in irrigation, leaving the public sector to regulate and supervise this market, making it a powerful tool for water resources management in Brazil. Keywords: Reuse. Domestic Wastewater. Irrigation. LISTA DE FIGURAS Figura 01 – Principais bacias hidrográficas do Brasil 15 Figura 02 – A água que você não vê 17 LISTA DE QUADROS Quadro 01 – Modalidades de reúso de água 18 Quadro 02 – Classes das águas de reúso 18 Quadro 03 – Composição dos esgotos domésticos 21 Quadro 04 – Diretrizes da USEPA para o uso agrícola de esgotos sanitários 24 LISTA DE TABELAS Tabela 01 – Composição dos efluentes domésticos que não contêm resíduos industriais. Dados primários obtidos a partir de MARTINELLI (2011, p. 43) 21 Tabela 02 – Volumes de esgotos domésticos urbanos produzidos e tratados e o percentual de tratamento de esgoto doméstico urbano 22 Tabela 03 – Período de sobrevivência de patógenos nos efluente em função da temperatura 25 Tabela 04 – Relação entre o aumento da produtividade agrícola (ton./ha/ano) e a destinação de efluentes domésticos na irrigação 27 LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 01 – Setor da comparação entre as demandas consuntivas no País 16 Gráfico 02 – Composição dos resíduos do esgoto doméstico 21 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ANA Agência Nacional de Águas ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica BNDES Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social CNRH Conselho Nacional de Recursos Hídricos CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente EUA Estados Unidos da America ETE Estação de Tratamento de Esgotos EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária FAPEMA Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Cientifico e Tecnológico do Maranhão IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística MI Ministério da Integração Nacional NBR Norma Brasileira NEERI Instituto Nacional de Pesquisas de Engenharia Ambiental OMS Organização Mundial da Saúde PNSB Pesquisa Nacional de Saneamento Básico RBRH Revista Brasileira de Recursos Hídricos SENIR Secretaria Nacional de Irrigação UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket USEPA United States Environmental Protection Agency UTE Usina Termoelétrica WHO World Health Organization SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO............................................................................................................. 12 1.1 JUSTIFICATIVA........................................................................................................... 13 1.2 PROBLEMA ................................................................................................................. 13 1.3 HIPÓTESE ................................................................................................................... 13 1.4 OBJETIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS ..................................................................... 13 1.5 METODOLOGIA .......................................................................................................... 14 2 REÚSO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS NA AGRICULTURA IRRIGADA ........................ 15 2.1 A ÁGUA E SUA UTILIZAÇÃO ..................................................................................... 15 2.2 MODALIDADES DE REÚSO DE ÁGUA ...................................................................... 18 2.3 REÚSO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS ........................................................................... 18 2.4 O ESGOTO DOMÉSTICO E SUAS CARACTERÍSTICAS .......................................... 20 2.5 POLUIÇÃO DOS CORPOS HÍDRICOS POR ESGOTOS DOMÉSTICOS ................. 23 2.6 QUALIDADE DA ÁGUA DE REÚSO PARA IRRIGAÇÃO ........................................... 23 2.7 UTILIZAÇÃO DO REÚSO NA AGRICULTURA........................................................... 25 3 CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................................ 29 REFERÊNCIAS .................................................................................................................. 30 ANEXOS ............................................................................................................................. 32 12 1 INTRODUÇÃO A Engenharia Ambiental é regulamentada no Brasil desde o ano 2000 pela Resolução 447 do Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia. O papel do engenheiro ambiental é atuar na preservação e na recuperação da qualidade ambiental da água, do ar e do solo a partir de diagnósticos, manejo, tratamento, etc. Entre suas funções, compete projetar e dimensionar processos de tratamento de efluentes líquidos, a exemplo dos esgotos domésticos, bem como elaborar propostas e alternativas para a reutilização destes e gestão hídrica sustentável. O uso constante e excessivo de água para atender o crescimento populacional e a expansão da economia produz um elevado volume de água residuária, torna crítica à poluição dos corpos d'água, que por sua vez, perdem qualidade. A urbanização e a industrialização ampliam a demanda pela água, aumentam o desperdício e os custos de gerenciamento deste recurso fundamental a saúde ecossistêmica e ao desenvolvimento humano local e sustentável. O Esgoto Doméstico é uma combinação de excretas de humanos e animais, a exemplo das fezes e urina, bem como efluentes resultantes de lavagens, banhos e cozimento, além de esgoto proveniente do comércio e de algumas indústrias. Fazem parte da composição desse esgoto a água, sólidos orgânicos como nutrientes, proteínas, carboidratos e lipídeos e inorgânicos, amônia, nitrato e ortofosfatos, além de outros elementos e microrganismos. Saliente-se que alguns desses constituintes presentes no esgoto doméstico representam risco à saúde humana e aos recursos hídricos. Os tipos de tratamentos mais usados para o reúso de efluentes domésticos são: fossas sépticas, tanques imhoff, filtros biológicos, lagoas de estabilização, lagoas anaeróbias, lagoas aeróbias, lagoas facultativas, lagoas de maturação, lagoas aeradas e por lodos ativados. O grau do tratamento dos esgotos depende da qualidade exigida para água de irrigação. Esta, por sua vez depende da legislação que regula o uso do esgoto na agricultura. 13 1.1 JUSTIFICATIVA A pressão exercida pelo uso constante dos recursos hídricos justifica a realização deste estudo sobre o reúso de efluentes domésticos na agricultura, uma oportunidade a gestão hídrica e a sustentabilidade da agricultura pela minimização da contaminação dos corpos receptores, economia de produção de água potável e redução do custo pelo aporte de matéria orgânica e de nutrientes essenciais às culturas agrícolas. 1.2 PROBLEMA Qual o impacto do uso de efluentes domésticos tratados na irrigação agrícola? 1.3 HIPÓTESE A prática do reuso dos efluentes domésticos na agricultura poderá ser aplicada se as características do efluente disponível atenderem os requisitos de qualidade exigidos pela aplicação na qual se pretende usar o efluente como fonte de abastecimento. Para isso, é necessária uma avaliação das características do efluente disponível e dos requisitos de qualidade exigidos para a aplicação que se pretende, podendo então, o efluente ser encaminhado nas condições em que se encontra da estação de tratamento até às áreas cultivadas. 1.4 OBJETIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS Demonstrar a necessidade e importância da utilização de efluentes domésticos tratados na agricultura, um passo importante e estratégico na gestão ambiental dos recursos hídricos para alavancar o desenvolvimento sustentável. Para isto, esta pesquisa abrange os seguintes objetivos específicos:
Mostrar os principais padrões de qualidade da água para o uso na irrigação;
Estimar as potencialidades da alternativa do reúso da água para atendimento complementar da demanda hídrica do setor agrícola;
Identificar as necessidades do uso da água de reuso; 14
Identificar oportunidades de ganhos em ecoeficiência e sustentabilidade para a gestão hídrica, a partir do uso racional de águas superficiais e subterrâneas;
Apresentar uma alternativa de redução do lançamento de efluentes domésticos em cursos de água e a melhora da qualidade das águas naturais. 1.5 METODOLOGIA O estudo foi realizado através de técnicas de coleta de dados por documentação indireta subdividindo-se em pesquisa documental e pesquisa bibliográfica. A Pesquisa documental abrange a sistematização de informações a partir de documentos (leis, portarias, legislações, etc.) disponíveis em arquivos públicos, bibliotecas, sites da internet. Enquanto que a Pesquisa bibliográfica foi desenvolvida entre os anos de 2012.2 a 2013.2: livros, artigos, revistas técnicas, jornais, etc. 15 2 REÚSO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS NA AGRICULTURA IRRIGADA 2.1 A ÁGUA E SUA UTILIZAÇÃO O Brasil possui uma situação confortável comparada com outros países em relação aos recursos hídricos. Entretanto, cerca de 80% de sua disponibilidade hídrica se concentra na Região Hidrográfica Amazônica, conforme Figura 01, onde se encontra menor contingente populacional (ANA, 2012, p. 27). Figura 01 – Principais bacias hidrográficas do Brasil. Fonte: Murilo Cardoso, 2012. O crescimento demográfico, principalmente na área urbana, por conta do êxodo rural, as formas de uso do solo e a revolução técnico-científica industrial provocaram impactos ambientais negativos as componentes ambientais, como as águas naturais. No âmbito dos recursos hídricos, a poluição das águas naturais e o aumento da demanda equivalem ao custo de oportunidade1 do modelo de desenvolvimento vigente. O uso sustentável dos recursos naturais é uma oportunidade de superação do dilema entre a conservação e crescimento econômico, questão política crucial à 1 O custo de oportunidade é definido como a melhor maneira alternativa que tem de ser sacrificada quando escolhemos fazer algo (DALY & JOSUA, 2004: p.43). Este deve ser considerado em relações aos limiares e a resiliência dos diversos sistemas ambientais. 16 sustentabilidade das sociedades humanas (RUSCBEINSKY, 2004). Por conta disso, a sociedade civil organizada tem cobrado uma atenção ao consumo racional e sustentável do capital natural. No âmbito dos recursos hídricos, uma maior importância tem sido atribuída ao reúso da água em termos quantitativos e qualitativos. Estudos divulgados pela Agência Nacional de Águas (ANA) aponta a irrigação como maior responsável pelo consumo de água, detendo 72% da vazão total, tendo 2010 como ano-base. Portanto, este setor deve ser considerado como de maior importância em termos de reuso de efluentes tratados. A irrigação é estratégica para agricultura e a principal usuária de água, a qual segundo o Censo Agropecuário 2006 (IBGE) a área irrigada compreendeu 4,45 milhões de hectares e comparando-se com os dois últimos censos agropecuários, houve um aumento de 39,0% no número de estabelecimentos que declararam utilizar irrigação e 42,0% no total da área irrigada no País. O valor estimado de área irrigada em 2010 foi de 5,4 milhões de hectares, 20% superior ao estimado para 2006 (ANA, 2011). O Gráfico 01 apresenta a demanda consuntiva2, a qual parte da água captada é consumida no processo produtivo, não retornando ao curso de água fonte. O setor agrícola possui a maior vazão consumida e maior relevância quanto à demanda hídrica. Gráfico 01 – Setor da comparação entre as demandas consuntivas no País. Vazão Retirada Toral: 2.373 m3/s Urbano Rural Irrigação Industrial Animal Vazão Consumida Total: 1.212 m3/s Urbano Rural Animal Irrigação Industrial 7% 1% 9% 19% 24% 11% 1% 49% 7% 72% 1A 1B 1A. Percentuais por setores econômicos da vazão retirada total; e 1B. Vazão consumida total no País. Fonte: ANA, 2012 2 O principal uso não consuntivo de água no Brasil é a do setor de hidroeletricidade. Neste setor, em novembro de 2008 chegaram à quantidade 1.042 Usinas Termoelétricas (UTE’s) (ANEEL, 2008). 17 Segundo CUTOLO (2009, p. 15) a escassez de recursos hídricos leva a ponderar que as atividades agrícolas devem ser consideradas como prioritárias para o reuso de efluentes domésticos passiveis de tratamento. O homem necessita de água para seu metabolismo e sobrevivência e o que produzimos precisa muito mais. A Figura 02 demonstra o quanto de água potável é necessário para produzir itens do nosso cotidiano que já compramos prontos. Figura 02 – A água que você não vê. Fonte: Planeta Sustentável, Editora Abril, 2011. Em 04 de maio de 2011 a Presidenta Dilma Rousseff cria a Secretaria Nacional de Irrigação (SENIR), com políticas específicas para este setor, aprovada pelo Decreto 7.472/2011. O objetivo principal da SENIR é configurar um sistema de gestão para a agricultura irrigada, com o desenvolvimento de regiões menos favorecidas, eficiência na produção agrícola e erradicar a pobreza com a geração de emprego e renda. (MI, 2011). 18 2.2 MODALIDADES DE REÚSO DE ÁGUA SANTOS (2006, p. 2) sugere um conjunto de terminologias para descrever as diversas possibilidades de reúso de água. (Quadro 01). Quadro 01 – Modalidades de reúso de água. Aproveitamento Reúso indireto não planejado Descrição Ocorre quando a água já utilizada é descarregada no meio ambiente, portanto sendo diluída, e novamente utilizada a jusante de maneira não intencional. Ocorre quando os efluentes, depois de convenientemente tratados, são Reúso indireto descarregados de forma planejada nos cursos d’águas superficiais ou planejado subterrâneas, para serem utilizados a jusante de forma intencional e controlada, no intuito de algum uso benéfico. Reúso direto Ocorre quando os efluentes, depois de convenientemente tratados, são planejado encaminhados diretamente ao local de reúso. Fonte: Modificado de SANTOS, 2006. Além das modalidades descritas no Quadro 01, as águas de reúso apresentam sua classificação conforme Quadro 02, baseadas nos usos, conforme ABNT NBR 13969/1997. Quadro 02 – Classes das águas de reúso. Classe Reúso Lavagem de carros; e Outros usos que requerem o contato direto do usuário com a Classe 1 água, com possível aspiração de aerossóis pelo operador, incluindo chafarizes. Lavagens de pisos, calçadas e irrigação dos jardins; Classe 2 Manutenção dos lagos e canais para fins paisagísticos, exceto chafarizes. Classe 3 Reúso nas descargas dos vasos sanitários. Reúso nos pomares, cereais, forragens, pastagens para gados; e Classe 4 Outros cultivos através de escoamento superficial ou por sistema de irrigação pontual. Fonte: ABNT NBR 13969, 1997. 2.3 REÚSO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS Devido à escassez cada vez mais de água potável, bem mais precioso e necessário a toda vida existente na Terra, o homem tem se preocupado em desenvolver tecnologias de como lidar com tal situação, tendo como uma promissora solução o seu reúso, pois utilizaríamos de água de qualidade inferior (efluentes domésticos) para usos que a tolerem. A água de reúso é imprópria para o consumo humano devido aos riscos associados à saúde, mas os seus usos atendem diversos propósitos tais como, geração de energia, lavagem de ruas, torres de resfriamento, lavagem de veículos, 19 combate a incêndio, irrigação de campos de esportes, parques, jardins, cemitérios, agricultura, etc. A estratégia de reúso3 da água é uma promissora alternativa a demanda hídrica que permite o ganho ambiental e econômico, ou seja, de ecoeficiência, para a gestão sustentável dos recursos hídricos, uma vez que se utiliza complementariamente a água de qualidade inferior, a exemplo dos efluentes domésticos, para fins que a tolerem. Uma grande vantagem da utilização de técnicas para tais fins é a preservação e minimização da água potável, deixando-a exclusivamente para atendimento de necessidades que exigem sua potabilidade, como o consumo humano e dessedentação de animais. Em 1973 a Organização Mundial da Saúde (OMS) publicou suas primeiras diretrizes sanitárias sobre o uso de águas residuárias, constantemente atualizadas (WHO, 1973; WHO 1989; WHO, 2006a, b apud SANTOS, 2006 p. 5). A Resolução nº 54 do Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH), de 28 de novembro de 2005 estabelece modalidades, diretrizes e critérios gerais para a prática de reúso direto não potável de água, e dá outras providências. Toda e qualquer forma de reúso de efluentes deverá passar por algum tipo de tratamento. SANTOS (2006, p. 63-73) apresentou uma proposta de agrupamento para as tecnologias de tratamento de efluentes. Esta proposta abrange os seguintes grupamentos, partindo das mais simples às mais mecanizadas:
Lagoas de Estabilização: Lagoa Facultativa; Lagoa Anaeróbia + Lagoa Facultativa; Lagoa Aerada Facultativa; e Lagoa Aerada de Mistura Completa + Lagoa de Decantação;
Disposição de efluentes no solo: Escoamento Superficial; e Terras Úmidas Construídas;
Reatores anaeróbios: Sistema Tanque-Séptico + Filtro Anaeróbio (TS+FAn); e Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente e Manta de Lodo (UASB);
Reatores anaeróbios + pós-tratamento: Reatores UASB + Filtro Biológico Percolador; Reatores UASB + Lodos Ativados; Reatores UASB + Biofiltro Aerado Submerso; e Reatores UASB + Lagoas de Polimento. 3 O reúso ou reaproveitamento é um processo pelo qual as águas servidas passam por um tratamento ou não, a depender de sua utilização, para o mesmo ou outros fins. 20 2.4 O ESGOTO DOMÉSTICO E SUAS CARACTERÍSTICAS O esgoto doméstico, também chamado de efluente doméstico, segundo a norma brasileira NBR 9648 (ABNT 1986) é o “despejo líquido resultante do uso da água para higiene e necessidades fisiológicas humanas”. O mesmo é gerado a partir das águas provenientes para o abastecimento humano tendo sua medida dada pela taxa de consumo per capita. Para MARTINELLI (2011, p. 37), é usual a taxa de 200L/hab./dia variável segundo hábitos e costumes locais. A composição dos esgotos sanitários podem conter os mais variados organismos patogênicos e em concentrações elevadas, dependendo de sua origem podem também conter agentes químicos (SANTOS, 2006, p. 17). Segundo dados do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES, 1998), 65% das internações hospitalares de crianças menores de 10 anos estão associadas à falta de saneamento básico. O esgoto doméstico é um líquido com composição variada, a qual é estimada, quando não contem resíduos industriais, conforme apresentada pela Tabela 01. Tabela 01 – Composição dos efluentes domésticos que não contêm resíduos industriais. Dados primários obtidos a partir de MARTINELLI (2011, p. 43). Material Água Sólidos sedimentáveis Sólidos não sedimentáveis Substâncias dissolvidas Total Fonte: Modificado de MARTINELLI, 2011. Percentual (%) 99,87 0,04 0,02 0,07 100 O Gráfico 02 mostra o conteúdo relativo de sólidos sedimentáveis e não sedimentáveis e de substancias dissolvidas dos efluentes domésticos, que não contêm resíduos industriais. 21 Gráfico 02 – Composição dos resíduos do esgoto doméstico. Sólidos Sedimentáveis Sólidos Não Sedimentáveis Substâncias Dissolvidas 31% 54% 15% Fonte: MARTINELLI, 2011. Para MARTINELLI (2011, p. 189), cerca de 75% desses sólidos são constituídos de matéria orgânica em processo de decomposição onde proliferam microrganismos. Podem ainda ocorrer poluentes tóxicos como fenóis e metais pesados. O Quadro 03 apresenta uma ideia da constituição qualitativa dos esgotos domésticos: Quadro 03 – Composição dos esgotos domésticos. Tipos de substâncias Sabões Origem Lavagem de louças e roupas Detergentes (podem ser ou não biodegradáveis) Lavagem de louças e roupas Cloreto de sódio Cozinhas e urina humana Fosfatos Detergentes e urina humana Sulfatos Carbonatos Urina humana Urina humana Ureia, amoníaco e ácido úrico Urina humana Gorduras Cozinhas e fezes humanas Substâncias córneas, ligamentos da carne e fibras vegetais não digeridas Fezes humanas Porções de amido (glicogênio, glicose) e de proteicos (aminoácidos, proteínas, albumina) Urobilina, pigmentos hepáticos etc. Mucos, células de descamação epitelial Vermes, bactérias, vírus, leveduras etc. Observações A maioria dos detergentes contém o nutriente fósforo na forma de polifosfato. Cada ser humano elimina pela urina de 7 a 15 gramas/dia. Cada ser humano elimina, em média, pela urina, 1,5 gramas/dia. Cada ser humano elimina de 14 a 42 gramas de ureia por dia. Vão se constituir na porção de matéria orgânica em decomposição, encontrada nos esgotos. Fezes humanas Idem Urina humana Idem Fezes humanas Idem Fezes humanas Idem 22 Continuação Quadro 03. Tipos de substâncias Origem Observações Areia: infiltrações nas redes Outros materiais e de coleta, banhos em substâncias: areia, plásticos, cidades litorâneas, parcela cabelos, sementes, fetos, de águas pluviais etc. madeira, absorventes Demais substancias são femininos etc. indevidamente lançadas nos vasos sanitários Água 99,9% Em termos elementares, o esgoto doméstico contém: C H O N P S etc. Outros Carbono Hidrogênio Oxigênio Nitrogênio Fósforo Enxofre microelementos Fonte: MARTINELLI (2011, p. 190). Dependendo de sua origem os esgotos podem também conter agentes químicos, alguns de toxidade relevante e outros de padrão de ocorrência e significado à saúde ainda pouco conhecido (os chamados químicos emergentes, tais como os disruptores endócrimos e os resíduos farmacêuticos). (SANTOS, 2006, p. 17). Segundo a Pesquisa Nacional de Saneamento realizada em 2008 pelo IBGE, pouco mais da metade dos municípios brasileiros (55,2%) tinham serviço de esgotamento sanitário por rede coletora (PNSB, 2010, p. 40). Geralmente seu destino final, denominado como corpo receptor, na maioria dos casos, dar-se em cursos d’água, lagoas, oceano e até mesmo diretamente no solo. Os baixos índices de coleta e tratamento dos esgotos contribuem para o agravamento dos problemas relacionados com a incidência de doenças de veiculação hídrica além de comprometer a qualidade das águas superficiais inviabilizando o uso deste recurso (ANA, 2012, p. 67). A Tabela 02 demonstra o percentual de esgoto tratado em relação ao volume de esgoto produzido no Brasil. Tabela 02 – Volumes de esgotos domésticos urbanos produzidos e tratados e o percentual de tratamento de esgoto doméstico urbano. Indicador 2000 2008 3 Volume de esgoto produzido (m /dia)* 24.830.162 28.249.154 3 Volume de esgoto tratado (m /dia) 5.137.171 8.460.590 Percentual de esgoto tratado em relação 20,67 29,94 ao volume de esgoto produzido (%) Fonte: IBGE: Censo Demográfico (2000); Contagem da População de 2007 e PNSB (2000 e 2008). Nota: * estimado com base na população urbana do País em 2000 e em 2008. A população de 2008 foi estimada a partir da Contagem da População de 2007. 23 2.5 POLUIÇÃO DOS CORPOS HÍDRICOS POR ESGOTOS DOMÉSTICOS Quando o esgoto doméstico é lançado in natura no meio aquático, o mesmo afeta a sobrevivência dos seres vivos aquáticos, diminuindo o oxigênio dissolvido, exalando gases malcheirosos e a contaminação de animais e humanos quando em contato com essa água, inviabilizando também o seu uso para dessedentação de animais. A Tabela 74 da Pesquisa Nacional de Saneamento Básico (PNSB) 2008 (ver Anexo 01), o Brasil possuía 3.909 pontos de lançamentos em cursos d’água permanentes, 886 em cursos d’água intermitentes, 153 no mar e 524 em lagoas (PNSB, 2010). Os despejos destes esgotos nos corpos hídricos ocasionam a eutrofização do meio aquático, processo pelo qual a grande carga de matéria orgânica (nutrientes) lançada, tais como nitrogênio, fósforo e potássio, ocasiona o crescimento excessivo de plantas aquáticas, gerando uma camada densa na superfície da água impedindo a penetração da luminosidade. Este processo impede a realização da fotossíntese nas camadas mais profundas, reduzindo o oxigênio dissolvido e impactando a respiração de peixes e animais aquáticos e por consequência a morte dos mesmos. 2.6 QUALIDADE DA ÁGUA DE REÚSO PARA IRRIGAÇÃO A qualidade da água para agricultura contempla um conjunto de características físicas, químicas e biológicas. Habitualmente as análises que se realizam na água são: pH (acidez ou alcalinidade), a salinidade tal como condutividade elétrica ou total de sais dissolvidos, íons: sódio, cálcio, magnésio, cloretos, sulfatos, carbonatos e bicarbonatos, além dos nutrientes tais como nitrato (NO3− ), amônia (NH3), fosfato (PO4-3) e potássio, boro e razão de absorção de sódio (ALMEIDA, 2010). No Brasil não possui uma norma especifica para o uso de águas provenientes de Estação de Tratamento de Esgotos (ETE’s) para a irrigação na agricultura. 24 Para MARTINELLI (2011, p. 518), “o exame da qualidade de água para agricultura irrigada deve levar, principalmente, em consideração”: 1) Efeitos no solo e sobre o desenvolvimento da cultura; 2) Efeitos sobre os equipamentos; 3) Efeitos sobre a saúde do irrigante e do consumidor de produtos irrigados. Apesar de não termos normas para este tipo de uso, devemos seguir os padrões estabelecidos pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), Resolução 430, de 13 de maio de 2011, onde dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes e a Resolução CONAMA 357, de 17 de março de 2005 que dispõe sobre a classificação dos corpos d’água. SANTOS (2006) utilizou critérios de qualidade para o reúso agrícola, com base nas diretrizes adotadas pela United States Environmental Protection Agency (USEPA) nos Estados Unidos da America (EUA) e recomendadas pela OMS. O critério da USEPA exige para a irrigação irrestrita, ou a irrigação por aspersão em qualquer situação, um padrão de qualidade de efluentes semelhante ao padrão de potabilidade da água (SANTOS, 2006, p. 34). Quadro 04 – Diretrizes da USEPA para o uso agrícola de esgotos sanitários. Tipo de irrigação e cultura Culturas alimentícias não processadas comercialmente Irrigação superficial ou por aspersão de qualquer cultura, incluindo culturas a serem consumidas cruas Culturas alimentícias processadas comercialmente Irrigação superficial de pomares e vinhedos Silvicultura e irrigação de áreas com acesso restrito público Culturas não alimentícias Pastagens para rebanhos de leite, forrageiras, cereais, fibras e grãos Fonte: SANTOS, 2006. Processo de tratamento Secundário + filtração + desinfecção Secundário + desinfecção Secundário + desinfecção A análise microbiológica da água de rotina não deve ser baseada no isolamento e na identificação de microrganismos patogênicos, mas na detecção de microrganismos cuja presença na água indica à possível presença de microrganismos patogênicos. Para PELCZER et al (1997) os microrganismos indicadores da qualidade da água, a exemplo dos coliformes (Tabela 03), sugere a presença de patógenos por conta da poluição por materiais fecais de origem humana ou de outros animais homeotérmicos. 25 Tabela 03 – Período de sobrevivência de patógenos nos efluente em função da temperatura. Organismos Tempo médio de sobrevivência no ambiente (dias) 1 Temperatura Clima temperado (10 – 15ºC) Clima tropical (20 – 13ºC) < 100 < 20 Vírus Bactéria: Salmonela < 100 < 30 Cólera < 30 <5 2 Coliformes fecais < 150 < 50 Protozoário: Cistos de ameba < 30 < 15 Helmintos: Ovos de ascaris 2 – 3 anos 10 – 12 meses Ovos de tênias 12 meses 6 meses Fonte: DAMASCENO, 2003. 1 Quando exposto diretamente ao sol, o período de sobrevivência é mais curto. 2 Os coliformes fecais são bactérias comensais de intestino humano e utilizadas como organismos patogênicos indicadores. A bactéria Escherichia coli, pertencente ao grupo dos coliformes termotolerantes, é o microrganismo indicador da qualidade da água usado pelos Estados Unidos, porque abrange características de um indicador ideal de poluição (PELCZAR, et al.,1997). Outras bactérias indicadoras são Streptococcus faecalis e Clostridium perfringens, pertencentes à flora normal do intestino humano e de outros animais homeotérmicos. Obriga-se ao reúso de efluentes, ou esgotos, na irrigação de culturas agrícolas tratamento prévio nas ETE’s para que sejam evitadas fontes de poluição dos solos, dos corpos hídricos e patógenos causadores de problemas sanitários e de saúde ambiental. Deste modo, evita-se igualmente a eutrofização4 dos corpos hídricos, pois os microrganismos são os principais responsáveis pela degradação da matéria orgânica e pela decomposição de substâncias químicas indesejáveis (PELCZAR et al, 1997). A alternativa do reúso de esgotos domésticos na agricultura irrigada representa uma alternativa da engenharia ambiental, no contexto da prevenção a saúde e da economia de recursos, ao gerenciamento hídrico e para o saneamento. 2.7 UTILIZAÇÃO DO REÚSO NA AGRICULTURA O reúso de efluentes domésticos não é um conceito novo, pois relatos demonstram sua prática desde a Grécia Antiga com utilização na irrigação. Este 4 Processo normalmente de origem antrópica (provocado pelo homem), ou raramente de ordem natural, tendo como princípio básico a gradativa concentração de matéria orgânica acumulada nos ambientes aquáticos. 26 conceito tem aumentado principalmente nas regiões áridas e semi-áridas devido a precipitação não cobrir as demandas para o cultivo irrigado. Além de manter a qualidade ambiental e reduzir a demanda de água potável, oferece também à comunidade uma oportunidade de diminuir a descarga destes efluentes nos corpos hídricos. Durante as duas últimas décadas, o uso de esgotos para irrigação de culturas aumentou, significativamente, devido aos seguintes fatores (HESPANHOL, 2002):
Dificuldade crescente de identificar fontes alternativas de águas para irrigação;
Custo elevado de fertilizantes;
A segurança de que os riscos de saúde pública e impactos sobre o solo são mínimos, se as precauções adequadas são efetivamente tomadas;
Os custos elevados dos sistemas de tratamento, necessários para descarga de efluentes em corpos receptores;
A aceitação sócio-cultural da prática do reuso agrícola; e
Reconhecimento, pelos órgãos gestores de recursos hídricos, do valor intrínsico da prática. Para a utilização dos efluentes domésticos tratados na irrigação de agricultura, devemos levar em conta suas características microbianas e bioquímicas segundo as normas de saúde pública. Deve-se levar em consideração também o tipo de cultura, tipo do solo e forma pela qual se consumirá o produto. Na maioria dos casos, utiliza-se o tratamento biológico e remoção de sólidos grosseiros. Se não utilizado de forma controlada esta prática, poderão ocasionar efeitos diversos nas plantas, incluindo alterações nas concentrações de nutrientes, no rendimento e na qualidade das culturas (SANTOS, 2006, p. 222). MARTINELLI (2011, p. 524) cita ainda que, “alguns países dispõem de diretrizes e/ou normas para o uso de efluentes na agricultura” como: os Critérios do Estado da Califórnia, nos EUA; as Diretrizes de Engelberg, Suiça; as Normas para o Estado de Israel; as definições de risco para irrigação em regiões áridas do Peru e suas concentrações máximas recomendadas. 27 SANTOS (2006, p. 42) recomenda alguns requisitos de qualidade da água de interesse agrícola que devem ser considerados: I. O potencial fertilizante dos esgotos sanitários, procurando-se o melhor balanço possível entre a demanda e a oferta de água e nutrientes; II. Os efeitos da qualidade da água sobre o solo e as plantas, tais como o potencial de salinização e de comprometimento da capacidade de infiltração do solo, ou a toxidade à íons específicos; III. O potencial de contaminação da água subterrânea; e IV. Os problemas nos sistemas de irrigação. Segundo HESPANHOL (2002), “estudos efetuados em diversos países demonstraram que a produtividade agrícola aumenta significativamente em sistemas de irrigação com esgotos adequadamente administrados” conforme Tabela 04. Tabela 04 - Relação entre o aumento da produtividade agrícola (ton./ha/ano) e a destinação de efluentes domésticos na irrigação. Irrigação efetuada com Trigo a 8 anos ( ) 3,34 3,45 Feijão a 5 anos ( ) 0,90 0,87 Arroz a 7 anos ( ) 2,97 2,94 Batata a 4 anos ( ) 23,11 20,78 Algodão a 3 anos ( ) 2,56 2,30 Esgoto Bruto Efluente primário Efluente de lagoa de 3,45 0,78 2,98 22,31 2,41 estabilização Água + NPK 2,70 0,72 2,03 17,16 1,70 Fonte: HESPANHOL, 2002. a ( ) – Numero de anos para cálculo da produtividade média. Resultados experimentais efetuados em Nagpur, India, pelo Instituto Nacional de Pesquisas de Engenharia Ambiental (NEERI), que investigou os efeitos da irrigação com esgotos, sobre as culturas produzidas. Sistemas de reúso de efluentes domésticos adequadamente planejados e administrados trazem benefícios ambientais e de condições de saúde pública, entre as quais (HESPANHOL, 2002):  Evita a descarga de esgotos em corpos de água;  Preserva recursos subterrâneos, principalmente em áreas onde a utilização excessiva de aquíferos provoca intrusão de cunha salina ou subsidência de terrenos;  Permite a conservação do solo, através da acumulação de “húmus” e aumenta a resistência à erosão; 28  Contribui, principalmente em países em desenvolvimento, para o aumento da produção de alimentos, elevando, assim os níveis de saúde, qualidade de vida e condições sociais de populações associadas aos esquemas de reúso. HESPANHOL (2002) cita também os métodos básicos de irrigação aplicados aos esgotos tratados:
Por inundação ou por canais laterais, molhando praticamente toda a superfície do solo;
Por sulcos, molhando apenas uma pequena parte da superfície do solo;
Por aspersores, fazendo com que o solo e as culturas sejam molhados de maneira semelhante ao que ocorre durante chuvas;
Por irrigação sub-superficial, na qual apenas uma pequena porção do solo é molhada, mas permitindo a saturação do sub-solo; e
Por irrigação localizada (gota a gota, exsudação em mangueiras plásticas e “bubbler”), na qual a água é aplicada a cada planta, individualmente, e a uma taxa ajustável. Não podemos deixar de esquecer que a irrigação através do reúso possui outros propósitos tais como: realizar o tratamento complementar do efluente, valorizar este subproduto e aproveitar os nutrientes contidos neste efluente (SANTOS, 2006, p. 212). Embora o reúso de efluentes domésticos esteja relacionado ao aproveitamento dos recursos hídricos, estudos de Viabilidade Técnica e Econômica deverão ser realizados de modo a verificar qual o custo para tal implantação. Sempre haverá um investimento inicial para que atinjam tais benefícios. Pesquisas e estudos realizados mostram resultados da irrigação com reúso, onde o mesmo iguala-se ou foram superiores à irrigação convencional com adubação química (SANTOS, 2006, p. 225-227). Experimentos realizados na Universidade Federal do Ceará na cultura de melancias foram avaliados em termos de qualidade microbiológica, qualidade físicoquímica e sabor. Todos os frutos testados apresentaram ausência de coliformes e Salmonella, não foi comprometida a qualidade dos frutos, pelo contrario, foi proporcionado melhor sabor devido a valores elevados de sólidos solúveis totais e pelo fato de menor a acidez total, mais doce é o fruto. (SANTOS, 2006, p. 231-233). 29 3 CONSIDERAÇÕES FINAIS Durante a pesquisa, verificou-se que a poluição dos mananciais compromete o nível das águas de forma qualitativa, restringe o uso para abastecimento humano, animal, e até mesmo industrial, limitando o seu uso para irrigação e pesca, além de inviabilizar o seu uso para lazer, esporte e recreação. Segundo as referências consultadas, o reúso de efluentes tratados na agricultura possui um papel fundamental no gerenciamento dos recursos hídricos como um substituto para atendimento da grande demanda hídrica do setor agrícola e de nutrientes dissolvidos para as culturas. Esta estratégia pode fomentar a redução do custo de produção e o aumento da produção pelo aporte de matéria orgânico e nutriente, essenciais ao desenvolvimento das plantas. Esta alternativa pode representar um mecanismo de desenvolvimento mais limpo (MDL) se compuser o planejamento integrado dos recursos hídricos e socioambiental e econômico do setor agrícola. Entretanto, um programa de reúso dos efluentes domésticos exige um tratamento em ETE e rígido controle da qualidade para as especificidades agrícolas, programa de gerenciamento ambiental e investimento inicial. Programas de sucesso do reúso de efluentes domésticos na agricultura são conhecidos em países a exemplo dos Estados Unidos, da Suíça, Israel e do Peru. No Brasil, o sucesso e a aceitação ambiental e socioeconômica desta promissora alternativa de engenharia para o gerenciamento hídrico e saneamento, depende de pesquisas científicas e experiências piloto em escalas local e regional, da sua regulamentação técnico-normativa e integração na política nacional do meio ambiente. O programa de reúso de efluentes domésticos pode apresentar extrema relevância nas regiões semi-áridas do país, em especial como tecnologia social de convivência com a semi-aridez, especialmente em anos de seca meteorológica. Portanto, a assunção desta estratégia de engenharia pode ser importante para o desenvolvimento humano local, a segurança alimentar e a segurança hídrica nacional. Esta pesquisa contribuiu para a discussão de uma promissora oportunidade para o gerenciamento hídrico e para o saneamento, de relevância científica, econômica e ambiental. Para tanto, recomenda-se uma revisão mais ampla das experiências internacionais sobre a aceitação e a viabilidade socioeconômica, técnica e ambiental. 30 REFERÊNCIAS AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS (BRASIL). Conjuntura dos recursos hídricos no Brasil: informe 2012. Ed. Especial. Brasília: ANA, 2012. ____________. Conjuntura dos recursos hídricos no Brasil: informe 2011. Brasília: ANA, 2011. ALMEIDA, Otávio Álvares de. Qualidade da água de irrigação. Cruz das Almas: Embrapa Mandioca e Fruticultura, 2010. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9648: Estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário. Rio de Janeiro: ABNT, Nov. 1986. ____________. NBR 13969: Tanques Sépticos – Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos – Projeto, construção e operação. Rio de Janeiro: ABNT, Set. 1997. ATLAS de Energia Elétrica do Brasil / Agência Nacional de Energia Elétrica. 3. ed. Brasília: ANEEL, 2008. CONSERVAÇÃO e Reúso de Água: Manual de Orientações para o Setor Industrial. São Paulo: FIESP / CIES. v.1. CUTOLO, Silvana Audrá. Reúso de águas residuárias e saúde pública. São Paulo: Annablume; Fapesp, 2009. DAMASCENO, Lisânea Mycheline Oliveira. Fertirrigação com efluente doméstico tratado no cultivo de gérbera com e sem suplementação mineral. Campina Grande, 2008. 120 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Campina Grande, 2008. HESPANHOL, Ivanildo. Potencial de Reuso de Água no Brasil. Agricultura, Industria, Municípios, Recarga de Aquíferos. RBRH - Revista Brasileira de Recursos Hídricos, São Paulo, v. 7, n. 4, p. 75-95, out./dez. 2012. INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Censo Agropecuário 2006. Brasil, Grandes Regiões e Unidades da Federação. Rio de Janeiro: IBGE, 2009. ____________. Pesquisa Nacional de Saneamento Básico 2008. Rio de Janeiro: IBGE, 2010. MARTINELLI, Alexandre [et.al]. Esgoto Sanitário: coleta, transporte, tratamento e reúso agrícola. 2 ed. São Paulo: Blucher, 2011. PELCZAR Jr, M. J; CHAN, E. C. S; KRIEG, N. R. Microbiologia: conceitos e aplicações. Volume 2. 2ª ed. SP: Pearson Education do Brasil, 1997. 31 RUSCHEINSKY, A. (ORG). Sustentabilidade: uma paixão em movimento. Porto Alegre: Sulina, 2004. In: No conflito das interpretações: o enredo da sustentabilidade. SANTOS, Maria de Lourdes Florêncio dos. Tratamento e utilização de esgotos sanitários. Rio de Janeiro: ABES, 2006. 32 ANEXOS Anexo 01 – Tabela 74 da Pesquisa Nacional de Saneamento Básico (PNSB) 2008.