Reutilização e tratamento de águas residuárias pelo método sodis: desinfecção solar da água

0
61
DOI: ESTE ARTIGO AINDA NÃO POSSUI DOI SOLICITAR AGORA!
Classificar o Artigo!
ARTIGO EM PDF

ARTIGO ORIGINAL

CORRÊA, Aline [1]

CORRÊA, Aline. Reutilização e tratamento de águas residuárias pelo método sodis: desinfecção solar da água. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 04, Ed. 05, Vol. 08, pp. 05-16, Maio de 2019. ISSN: 2448-0959

RESUMO

O método SODIS de tratamento de águas residuárias é o fator mais sustentável que podemos avaliar de forma mais viável em meio sustentável. As águas residuárias derivadas do escoamento das industrias como efluentes industriais, passa por um processo de tratamento para remoção de impurezas ETAR (Estação de Tratamento de Águas Residuárias e pelo método SODIS (Desinfecção Solar da Água), após seis horas e durante dois dias consecutivos de aquecimento, dentro de garrafas PET ou tanques de armazenamento horizontais transparentes de no mínimo 10cm de espessura dependendo do consumo industrial e o espaço para tratamento dessa água, mantendo-se sobre o sol em cima de folhas de zinco ou de alumínio que são ótimos refletores de luz nos tanques de água, ajudando no processo de desinfecção da água. A Desinfecção Solar da Água (SODIS) é muito simples, ecologicamente sustentável para águas residuárias, descartas do processo industrial, de baixo custo para obter água tratada a nível potável e reutilizada em processos. O SODIS, usa energia solar para a destruição de microrganismos patogênicos, causadores da contaminação da água. O objetivo desse trabalho é medir os resultados do tratamento de águas residuárias, em água tratada e potável, reutilizada em processos industriais e diminuindo o consumo de água dos rios. Concluiu-se que o consumo de água dos rios por tonelada de cana moída diminui a eficiência, e com a reutilização da água recuperada pelo método SODIS, aumenta a eficiência por reutilizarmos está água que seria descartada pelo processo, sendo que o processo necessita de água em toda sua produção.

Palavras-chave: SODIS, águas residuárias, resíduos industriais, meio ambiente.

1. INTRODUÇÃO

A pesquisa com a desinfecção solar da água foi iniciada pelo Professor Aftim Acra na Universidade Americana de Beirute. O trabalho de Acra motivou a Associação de Sistemas de Energia Rural Integrada (Integrated Rural Energy Systems Association – INRESA) lançar um projeto em rede em 1985. O Instituto de Suporte de Pesquisa (Brace Research Institute) em Montreal organizou um seminário em 1988 para rever os resultados desta pesquisa de campo. Em 1991 uma equipe interdisciplinar composta de engenheiros sanitários, fotoquímicos, bacteriologistas e virologistas da EAWAG/SANDEC elaborou um extenso teste de laboratório para avaliar o potencial do SODIS e desenvolver um método efetivo, sustentável e barato de tratamento de água a nível industrial (MEIERHOFER; WEGELIN, 2002).

O desenvolvimento econômico foi tradicionalmente visto pelas sociedades de muitos países não desenvolvidos, como o caminho mais rápido para melhorar as condições de águas industriais. Com isso surgiu o método SODIS, os estudos sobre essa tecnologia vêm ganhando importância crescente no debate sobre o desenvolvimento econômico e social, especialmente no sentido da viabilização de novas possibilidades tecnológicas voltadas à melhoria das condições de água na área industrial (LOBO et. al., 2013).

Segundo Novais; Dias (2009), um dos conceitos das tecnologias sociais, mais aceitos atualmente é o relacionado a produtos, técnicas ou metodologias replicáveis com características: adaptação a produtores; negação das formas de controle presentes na produção capitalista; objetivo prioritário é a satisfação das empresas que adaptam esse método SODIS em seu processo; incentivo ao potencial e à criatividade de produtores e usuários; viabilidade econômica a formas alternativas de organização produtiva, como cooperativas populares, assentamentos de reforma agrária e agricultura familiar e pequenas ou grandes industrias de acordo com a necessidade industrial.

O conceito ganhou grande difusão com Ernst Friedrich Schumacher, um economista nascido na Alemanha, mas com carreira profissional desenvolvida na Inglaterra, com a obra “O Negócio é Ser Pequeno”, publicado no Brasil em 1983. Nesse processo evolutivo, destaca-se também a discussão sobre o tema das “tecnologias apropriadas”, nas décadas de 1960 e 1980, além de diversos outros que conceitos que precederam a noção de tecnologias sociais (RODRIGUES; BARBIERI, 2008).

É importante ressaltar que as tecnologias sociais não estão comprometidas apenas com a inclusão social, mas também com o ideário da sustentabilidade ambiental (OTTERLOO, 2009; FERNANDES; MACIEL, 2010).

No conjunto de iniciativas relacionadas à inclusão social e à sustentabilidade ambiental, encontra-se a reciclagem e a reutilização de efluentes industriais, além do abastecimento de água potável. Apesar de ser um tema com amplo debate nacional e internacional, ainda são poucos os estudos relacionados à avaliação econômica das iniciativas de Tecnologias sociais (LOBO et. al, 2013).

O presente artigo tem como objetivo realizar uma avaliação reutilização de águas residuárias a nível potável para uso industrial pelo método SODIS, para um projeto futuro de “Águas Industriais, Limpa e Saudável”, este trabalho é parte de um esforço de pesquisa mais amplo, que envolveu e abrangeu, além do aspecto econômico, eixos tecnológicos (avaliação das etapas de planejamento, implantação e gestão da tecnologia e da qualidade da água produzida pela tecnologia implantada (SODIS) e contribuição para o alcance dos objetivos do milênio.

2. REUTILIZAÇÃO E TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUARIAS PELO MÉTODO SODIS: DESINFECÇÃO SOLAR DA ÁGUA

As características do projeto em questão representa uma experiência que usa água proveniente do descarte de industrias, que são águas residuárias sendo reutilizada no processo, pela escassez de água que engloba todo o processo, mesmo com geração de condensados provenientes do vapor da indústria que não é suficiente para manter o processo e pela quantidade de água retirada dos rios que é equilibrada pelo IBAMA. O tratamento de águas residuárias passa por um processo de estação de tratamento de águas residuárias (ETAR) para retirada de impurezas como terra entre outros e em seguida passa por um processo de desinfecção da água (SODIS – acrônimo de Solar Water Disinfection) tanto para ser utilizada no processo como para consumo dos funcionários. O sistema SODIS é uma tecnologia empregada para desinfecção de água por meio da radiação solar, referendada por órgãos internacionais como a Organização Mundial de Saúde e o Fundo das Nações Unidas para a Infância. Essa tecnologia utiliza dois componentes da radiação: os raios UV-A (responsáveis pela modificação do DNA dos microrganismos) e os infravermelhos que promovem a elevação da temperatura da água para aniquilar os microrganismos sensíveis ao aquecimento (LOBO et. al., 2013).

Segundo Lobo et. al., (2013), a água residuária proveniente da limpeza do processo que escoa pelas canaletas industriais, segue seu percurso até chegar em um reservatório para sua decantação e filtração na Estação de Tratamento de Águas Residuárias (ETAR), após o tratamento dessa água em água filtrada, essa água é transferida para reservatórios de fibra de vidro ou de material polietileno com capacidade de mil litros com 10cm de espessura na horizontal ou maiores de acordo com a capacidade da indústria mais mantendo a espessura ideal, a água por meio de tubulações leva essa água a reservatórios de plásticos ou de vidros dependendo da capacidade de liberação de verba das empresas, em empresas pequenas pode se usar garrafas plásticas do tipo PET são mais viáveis pintadas de preto a meia cana ou colocadas em cima de folhas de zinco ou de alumínio que são ótimas refletoras de raios UVA. Essas garrafas são expostas ao sol por seis horas consecutivas com o objetivo de eliminar os organismos patogênicos existentes. Trata-se de uma tecnologia simples, mas que requer certos cuidados para seu bom e correto funcionamento, para evitar a penetração de detritos no reservatório, dejetos de pássaros, deve-se ainda manter as garrafas plásticas sempre limpas e bem fechadas, e sob exposição direta ao sol durante o tempo necessário à desinfecção.

O SODIS melhora a qualidade microbiológica da água e é fácil de entender, pois os únicos recursos requeridos são a luz solar, a qual é de graça, e garrafas plásticas como a PET, e não requer infraestrutura grande e cara e ainda é facilmente reutilizável em projetos de auto aplicação. O SODIS reduz a necessidade de fontes de energia tradicionais como lenhas e gás/querosene e de captação de água dos rios e mananciais próximos as indústrias e reduz a devastação florestal, um dos maiores problemas ambientais dos países em desenvolvimento, e também diminui a poluição do ar criada pela queima de fontes convencionais de energia. As vantagens financeiras são gastas inicialmente, que podem ser reduzidos quando o consumo de água dos rios diminuir, conforme a desinfecção pelo SODIS aumentando a eficiência industrial, com pequenos recursos financeiros que são requeridos, despesas como produtos químicos e energias tradicionais como gás, querosene e lenha são também reduzidas para o aquecimento da água para matar os microrganismos existentes, recursos limitados são exigidos para a obtenção de garrafas de plástico transparentes ou tanques de armazenamento com 10cm de espessura de água pelo método SODIS para não ocorrer a turvação da água (MEIERHOFER; WEGELIN (2002).

Não podem resistir a temperaturas elevadas e não têm nenhum mecanismo de proteção contra radiação UV, podem ser usadas temperatura e radiação UV para a inativação dos agentes patogênicos. Uma pesquisa mostrou a destruição pelo SODIS de bactéria patogênicas e vírus e fungos. Uma das poucas exceções é a salmonela, que requer condições ambientais favoráveis (por exemplo provisão apropriada de nutrientes) para sobreviver, é importante notar que o SODIS não produz água esterilizada ou desmineralizada organismos diferentes dos agentes patogênicos como por exemplo algas, são bem adaptadas às condições ambientais das garrafas de SODIS e podem até mesmo crescer lá. Estes organismos, porém, não oferecem perigo a saúde humana. Como o SODIS não produz água estéril, é necessário usar parâmetros adequados para avaliar sua eficiência. Mas não podem ser usados tais métodos analíticos para testes de rotina sob condições de campo quando os mesmos forem demorados e caros, nem todas as bactérias de coliformes podem ser usadas como um indicador para a qualidade sanitária da água natural destratada, uma vez que elas são abundantemente encontradas no ambiente, também, a contagem total de bactérias não é um parâmetro adequado para a avaliação da eficiência do SODIS, como em organismos inofensivos, por exemplo bactérias ambientais ou algas, podem crescer durante a exposição de luz solar de uma garrafa do SODIS, podendo utilizar o kit de teste de campo para examinar a qualidade da água (MEIERHOFER; WEGELIN, 2002).

Afirma Meierhofer; Wegelin (2002), a eficiência do processo do SODIS depende diretamente da quantidade de luz solar disponível, a radiação solar que é distribuída de modo desigual e varia em intensidade de um local geográfico para outro dependendo de latitude, estação e o tempo do dia a variação geográfica da radiação solar as regiões mais favoráveis ao SODIS ficam situadas entre a latitude 15°N e 35°N (como também 15°S e 35°S). As diferenças sazonais de radiação solar são importantes para a aplicação da desinfecção solar da água, antes da implementação do SODIS em lugares específicos, as intensidades sazonais de radiação precisam ser avaliadas são necessárias uma intensidade de radiação solar total de pelo menos 500 W/m² durante 6 horas, para que o SODIS tenha efeito, e a intensidade de radiação solar também está sujeita a variações diárias com nebulosidade crescente, menos energia de radiação disponível, em dias nublados a intensidade da radiação UV-A é reduzida a um terço da intensidade registrada durante um dia sem nuvens. Durante dias muito nublados, as garrafas de SODIS têm que ser expostas durante dois dias sucessivos para alcançarem a dose de radiação exigida e assegurar a inativação completa do agente patogênico. A eficiência do SODIS depende da quantidade de energia solar disponível em exposições das garrafas ao sol por 6 horas se o céu estiver limpo ou até 50% nublado ou a garrafa ao sol por 2 dias consecutivos se o céu estiver mais da metade nublado, em uma temperatura da água de pelo menos 50°C, 1 hora de exposição é tempo suficiente e durante os dias de chuvas contínuas, o SODIS não tem efeito satisfatório.

Segundo Meierhofer; Wegelin (2002), A turvação e oxigenação da Água as partículas suspensas na água reduzem a penetração de radiação solar e protegem os microrganismos de serem irradiados. A desinfecção eficiente do SODIS fica reduzida em água turva, no método SODIS requer água relativamente clara não fervida com uma turvação menor que 30 NTU (Unidade de turvação nephelometrica). Se a turvação da água for maior que 30 NTU, precisará de um pré-tratamento antes de ser exposta. Partículas maiores e sólidos podem ser eliminados pelo armazenamento da água não fervida por um dia deixando as partículas se sentarem no fundo. Depois a água deve ser decantada, materiais sólidos podem ser separados por filtração, usando uma camada de areia ou um pano. A turvação também pode ser reduzida por floculação ou sedimentação usando o sulfato de alumínio ou Moringa oleífera com sementes esmagadas. Se a turvação de água não puder ser reduzida por quaisquer meios de pré-tratamento, os microrganismos precisarão ser inativados através da temperatura em lugar da radiação UV-A (pasteurização solar ou ebulição de água), SODIS torna-se mais eficiente em água que contém níveis altos de oxigênio, a luz solar produz uma alta reação na formação de oxigênio (radicais livres de oxigênio e peróxidos de hidrogênios) na água, as moléculas de reativas reagem com estruturas celulares e matam os agentes patogênicos . A aeração da água pode ser obtida ao se chacoalhar uma garrafa com ¾ por 20 segundos, antes dela estar completamente cheia e exposta ao sol, as garrafas só deveriam ser chacoalhadas no início do processo do SODIS, expostas ao sol, elas não devem ser mexidas, pois isso poderia reduzir a eficiência do processo, a eficiência do SODIS depende da quantidade de energia solar disponível e exposição das garrafas ao sol por 6 horas se o céu estiver limpo ou até 50% nublado, a garrafa ao sol por 2 dias consecutivos se o céu estiver mais da metade nublado, a temperatura da água de pelo menos 50°C, 1 hora de exposição é tempo suficiente, durante os dias de chuvas contínuas, o SODIS não tem efeito satisfatório.

3. MATERIAIS E MÉTODOS

A metodologia consistiu em mensurar a relação entre os custos que envolveram a implantação do projeto “Água na Industria, Limpa e Saudável” e a estimativa monetária dos seus benefícios às indústrias, a fim de medir sua eficiência e verificar se os benefícios decorrentes compensam os custos envolvidos. Tomou-se como ponto de partida a proposta metodológica apresentada por trabalho desenvolvido pelo Ministério da Saúde e a Organização Pan-americana de Saúde, para quem um dos objetivos da avaliação econômica é verificar se os recursos sociais estão sendo bem aplicados, no sentido de que a sociedade recebe em benefícios mais do que os recursos que sacrifica no empreendimento (WALTNER, 2000).

Com isso, a avaliação do impacto econômico, aqui apresentada, limitou-se aos custos diretos e indiretos das industrias, que foram evitados com a viabilização do novo sistema, e aos dispêndios decorrentes da implantação do mesmo, o levantamento das informações realizou-se mediante pesquisa de campo o questionário teve o propósito de levantar ou imputar custos relacionados aos três componentes investigados das despesas industriais relacionadas ao abastecimento de água pelo antigo sistema os questionários respondidos. As entrevistas foram desenvolvidas em indústrias residentes em diferentes localidades da área de estudos O levantamento de campo. somente se concretizou após a aprovação dos aspectos. Os resultados do trabalho não têm representatividade estatística em razão do número de casos e do método de seleção dos respondentes, o que confere um caráter exploratório à pesquisa. Pode-se obter, contudo, uma razoável indicação dos custos envolvidos e benefícios estimados da iniciativa, onde houve a implantação do sistema SODIS. Em relação aos custos de implantação dos sistemas SODIS nas indústrias, foram consultados notas fiscais e recibos relativos às despesas decorrentes da aquisição de material hidráulico e madeira e da contratação de mão-de-obra, para a implantação da tecnologia (LOBO et al., 2013).

A classificação da qualidade da água, para o risco relacionado a diferentes níveis de contaminação com coliformes fecais deve ser levado em consideração o local e as circunstâncias em relação ao risco referente a um determinado aumento de contaminação de acordo com a utilização dessa água se for em nível de processo ou número de pessoas que irão ingerir a água nas indústrias e que são atendidas por um sistema de água em relação ao processo dependendo onde será utilizado não haverá problemas. Então com o tamanho crescente de um sistema de provisão de água os critérios de qualidade são mais altos e o método SODIS, é um método de desinfecção de água usado a nível doméstico que provê uma determinada família mais agora podemos utilizá-la em processos para suprir a falta de escassez de água se necessário. Os critérios para este sistema de ponto-de-uso também não deveriam ser muito restritos, classificado como: de baixo risco a presença de 1-10 coliformes fecais ou E. coli por 100ml em suprimentos de água, sendo de médio risco uma concentração entre 10 -100 ml (MEIERHOFER; WEGELIN 2002).

Em industrias de pequeno porte para uso continuo dessa água pelo sistema de tratamento de águas SODIS, podemos utilizar garrafas plásticas como PET ou PVC, são ótimos condutores de luz na UV-A alcance visível do espectro solar, o PVC (Tereftalato de Polietileno) ou PVC (Polivinilcloridico) , ambos os materiais contêm aditivos como estabilizador UV para aumentar a estabilidade ou proteger seu conteúdo da oxidação e radiação UV, é recomendado utilizar garrafas PET em vez de PVC devido a ter muitos aditivos, e nas de vidro de 2mm de espessura não transmite nada de luz UV-A e a radiação UV diminui à medida que aumenta a profundidade da água a 10 cm e uma turvação moderada de 26 NTU, a radiação UV-A é reduzida em 50%, os recipientes usados para o SODIS é adequado garrafas PET deitadas na horizontal. As garrafas de PVC têm um brilho azulado, é encontrado especialmente nas bordas de pedaços de garrafas quando estas são cortadas e ao aquecer o PVC, o cheiro da fumaça é forte, enquanto o cheiro da PET é doce, a PET derrete mais facilmente que o PVC (MEIERHOFER; WEGELIN, 2002).

  • Vantagens da PET: muito leve; relativamente inquebráveis; transparentes; não arranham; não deixam gosto e quimicamente estável; Desvantagens da PET: Resistência limitada ao aquecimento (deformação acima de 65ºC) e Arranhões e outros efeitos das intempéries
  • Vantagens do vidro: não arranham; não contêm nenhuma foto produto e resistentes ao aquecimento; Desvantagens do vidro: quebra-se com facilidade; bastante pesada e custo mais alto.

Qualquer tipo de recipiente acima de PET ou de VIDRO não pode exceder uma profundidade de 10 cm de água as garrafas PET são ideais podem ser bem fechadas, e de baixo custo e fáceis de manusear e são bem duráveis. Em relação a aplicação em campo SODIS foi testado sob diferentes condições laboratoriais inapropriadas ou demonstra-se eficiência muito menor, a nível do usuário. Isso se dá em razão por que o SODIS tem sido exaustivamente testado quanto a sua eficiência microbiológica sob uma gama muito grande das condições de campo mais a uso necessário em menor escala ele é um método ótimo para suprir escassez de águas industriais a partir da ETAR – Estação de Tratamento de Águas Residuárias e a seguir o tratamento de água a nível potável pelo SODIS essa água se não for utilizada pode retornar aos rios e mananciais e com isso diminui o impacto ambiental e aumenta a eficiência industrial. Trabalho esse realizado para ampliar estudos futuros sobre este método incrível SODIS (MEIERHOFER; WEGELIN, 2002).

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os setores industriais causam danos significativos sobre o meio ambiente em relação a utilização de águas de mananciais e rios, próximo as indústrias, e com isso, concluímos que a reutilização de águas residuárias, seria necessário para o consumo no processo industrial, que é escasso de água. Sobre esse assunto isso seria uma das maneiras mais sensatas para diminuir o consumo de efluentes indústrias para a lavoura, onde o excesso de água é maior que a capacidade de tiragem e utilização, com isso aumentando o fluxo de água desnecessárias para a lavoura, e essa água podendo ser reutilizada no processo para produção, por isso veio a ideia de reutilização dessa água no processo, com a decantação e filtragem pela ETAR e desinfecção de água pelo método SODIS a nível potável para consumo humano e utilização em todos os setores industriais, e com isso os próximos estudos podem ser pesquisados maneiras de melhorias para implementação diversas de reutilização de águas residuárias descartadas do processo gerado pelas indústrias.

5. REFERÊNCIAS

FERNANDES R. M, MACIEL A. l. Tecnologias sociais: experiências e contribuições para o desenvolvimento social e sustentável. Porto Alegre: Fundação Irmão José Otão; 2010. Acesso em: 05 out. 2018.

LOBO, M. A. A. et. al. Avaliação econômica de tecnologias sociais aplicadas à promoção de saúde: abastecimento de água por sistema SODIS em comunidades ribeirinhas da Amazônia. Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento e Meio Ambiente Urbano, Universidade da Amazônia (UNAMA). Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará. Belém PA, 2013. Acesso em: 01 out. 2018.

MEIERHOFER R.; WEGELIN M. DESINFECÇÃO SOLAR DA ÁGUA GUIA DE APLICAÇÕES DO SODIS. Instituto Federal Suíço de Ciência e Tecnologia Aquática (EAWAG) Departamento de Saneamento e água para países em desenvolvimento (SANDEC). Dübendorf, outubro 2002.

NOVAES H. T, DIAS R. Contribuições ao marco analítico-conceitual da tecnologia social. Tecnologia social: ferramenta para construir outra sociedade. IG- UNICAMP. Campinas – SP, 2009. Acesso em: 03 out. 2018.

OTTERLOO A. Tecnologias sociais: caminhos para a sustentabilidade. Brasília: Rede de Tecnologia Social; 2009. Acesso em: 04 out. 2018.

RODRIGUES I.; BARBIERI J. C. A emergência da tecnologia social: revisitando o movimento da tecnologia apropriada como estratégia de desenvolvimento sustentável. Revista de Administração Pública. Rio de Janeiro, 2008. Acesso em: 02 out. 2018.

WALTNER T. D. The end of medicine: the beginning of health. Futures. 2000. Acesso em: 06 out. 2018.

[1] Pós-Graduação em Engenharia da Produção e Gerenciamentos de Projetos

Enviado: Novembro, 2018

Aprovado: Maio, 2019

DEIXE UMA RESPOSTA

Please enter your comment!
Please enter your name here