Tratamentos de efluentes e reuso da água no meio agrícola

Tratamentos de efluentes e reuso da água no meio agrícola

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A escassez de água potável, os conflitos associados aos usos múltiplos e a cobrança pelo uso vem pressionando a tomada de decisões que envolvam o tratamento de água, esgoto e resíduos e o reúso de água. A atividade agropecuária é grande consumidora de água e geradora de resíduos, e o meio agrícola não é contemplado com abastecimento de água potável, coleta e tratamento de esgotos e dejetos. O binômio fossa-poço e a disposição não controlada de dejetos animais em solos é realidade no meio rural brasileiro, ocasionando contaminação ambiental e problemas de saúde pública. Diante deste contexto, este artigo técnico alerta para os contaminantes presentes em esgotos, dejetos animais e efluentes agroindustriais, assim como para as vantagens e desvantagens do reúso na agricultura. Técnicas alternativas, práticas, econômicas e eficazes de tratamento de água, esgotos e dejetos de animais são apresentadas. São discutidos os entraves legislativos e técnicos que dificultam a expansão do reúso da água o meio agrícola no Brasil. Comenta-se sobre o uso da vinhaça em solos agrícolas como sucesso da prática do reúso e as novas normas que regulamentam seu uso no estado de São Paulo. Legislação sobre o reúso da água é apresentada, assim como duas experiências controladas de aproveitamento de efluentes sanitários na irrigação agrícola.

Palavras-chave: saneamento rural, tratamento alternativo, efluentes, contaminantes, reúso de água.

DA ÁGUA NO MEIO AGRÍCOLAEdna Ivani BertonciniEng. Agr., Doutora, Pesquisadora Científica, Pólo APTA Centro Sul, Rodovia SP 127, km 30, Caixa Postal 28, CEP: 13400-970, Piracicaba, SP. ebertoncini@apta.sp.gov.br.

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A ocupação urbana e o adensamento populacional desordenado têm resultado em graves crises de abastecimento de água. Como exemplos, pode-se citar a Região Metropolitana de São Paulo, que apresenta disponibilidade de água de 200 metros cúbicos por habitante por ano, e a cidade de Piracicaba, interior do estado de São Paulo, que apresenta 400 metros cúbicos de água por habitante por ano, índices muito abaixo dos internacionalmente recomendados: 1.500 metros cúbicos de água por habitante por ano.

A falta de tratamento de esgotos e de efluentes industriais e agroindustriais e o desperdício de água na irrigação agrícola contribuem para este cenário de escassez de água. A demanda por água potável e conflitos pêlos usos múltiplos da água, especialmente na região Sudeste do Brasil, vem pressionando a tomada de decisões que envolvam o tratamento de água, esgoto e resíduos, assim como o aproveitamento dos efluentes tratados.

No Brasil, tentativas de gestão das águas iniciaram-se em 1934, com o Código das Águas. Contudo, somente a partir de 1997, com a promulgação da Lei 9433/97, instituiu-se a cobrança pelo uso da água, que consiste no conceito de “usuário pagador” e de “poluidor pagador”, de forma que quem desperdiça e polui paga mais.

A cobrança pelo uso da água está instituída nos

Estados do Ceará, Paraná e Santa Catarina e, em nível federal, para rios que cortam mais de um estado. No estado de São Paulo, a cobrança pelo uso da água está funcionando na Bacia do Rio Paraíba do Sul e na Bacia dos Rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí. No mês de dezembro de 2007, o Departamento de Águas e Energia Elétrica (DAEE) e a Agência Nacional de Águas (ANA) enviaram cobrança aos usuários que captam mais de 100 litros por segundo para irrigação agrícola e mais de 20 litros por segundo para atividades de saneamento, como a lavagem de baias de animais.

A falta de tratamento de esgoto e dejetos animais na zona rural tem forçado a busca por soluções práticas, econômicas e eficientes para tratamento e reúso de águas servidas. Atualmente, a prática do reúso é realidade em alguns países. No Brasil, o reúso tem sido incentivado como forma de minimizar a escassez de água potável e a degradação de mananciais causada pelo despejo direto de esgotos e resíduos. Os entraves à expansão da técnica serão relatados e discutidos.

As propriedades rurais, geralmente, não são servidas pelos sistemas de tratamento de água e esgotos operados por empresas de saneamento. A associação fossa-poço é comum, aumentando os riscos de proliferação de doenças e parasitas por meio da contaminação da água subterrânea. A irrigação e lavagem de verduras, hortaliças e frutas com água de mananciais contaminados com esgotos domésticos e o uso direto no solo de resíduos, como a cama-de-frango e resíduos de suínos e bovinos, são fontes de contaminação do produto agrícola e das águas subterrâneas. Neste informativo serão descritos os principais contaminantes presentes nestes resíduos e os problemas de saúde pública ocasionados pelo contato com água e produtos agrícolas contaminados.

Para o reaproveitamento de águas residuárias na agricultura é necessário que o seu tratamento seja eficaz. Técnicas de tratamento, eficazes, práticas, econômicas e recomendadas ao meio rural serão abordadas neste informativo.

Finalmente, será discutida a legislação que regulamenta a qualidade de efluentes tratados, visando ao reúso na irrigação, lavagem de baias de animais ou mesmo descarte nos corpos de água. Experimentos pilotos e monitorados utilizando irrigação de culturas, como o milho e café, com efluentes sanitários serão relatados e discutidos.

Demanda de água na agricultura

A área irrigada no Brasil está em torno de três milhões de hectares, que representa apenas 1,9% dos 155,0 milhões de hectares cultivados. A região Sul apresenta 35% da área irrigada, seguida da região Sudeste com 30%, Nordeste com 24% e as regiões Centro-Oeste e Norte, juntas, com 1% do total.

Os Cadernos Setoriais dos Recursos Hídricos

(Ministério do Meio Ambiente, 2006) citam que a agricultura brasileira consome 69% da água dos mananciais, seguindo-se o abastecimento doméstico (21%) e a atividade industrial (10%). Dados semelhantes foram obtidos pelo Banco Mundial (1994), indicando que a agricultura consome 69% da água, enquanto que o consumo residencial e industrial é de 23% e 8%, respectivamente. Desperdícios de água na irrigação agrícola ocorrem devido ao uso de métodos de irrigação que favorecem perdas de até 60% da água por evaporação, como a inundação, os sulcos rasos, o pivô central e a aspersão. Contudo, deve-se considerar que a produtividade é aumentada com a irrigação, reduzindo a necessidade de expansão da fronteira agrícola.

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O excesso de água colocado no solo contribui para o transporte de fertilizantes e pesticidas, poluindo águas superficiais e subterrâneas. Dentro do conceito “poluidor pagador”, a propriedade pode ser taxada pela disposição de contaminantes oriundos da atividade agrícola via recarga da água subterrânea e/ou lançamento em corpos de água. A agricultura, como grande depositária de produtos químicos e orgânicos sobre corpos de água, seria um dos setores mais afetados por essa nova gestão dos recursos hídricos (Martins et al., 2001).

Agroindústrias, como as usinas produtoras de açúcar e álcool, são grandes tomadoras de água. Dados da safra de 2005 indicam que na Bacia do Rio Capivari, SP, houve um consumo de água de 12 bilhões de metros cúbicos, para o processamento da cana-de-açúcar cultivada em 6.0 hectares (Instituto de Economia Agrícola, SAA/SP). Na Bacia dos Rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí, a Usina Ester no município de Cosmópolis, ocupa o primeiro lugar como tomadora de água da bacia (Comitê PCJ, 1993-2003).

Por outro lado, para cada litro de álcool produzido há geração de 10 a 13 litros de vinhaça. A produção de vinhaça brasileira está em torno de 200 bilhões de litros, empregada quase que na sua totalidade para irrigação da cultura da cana-de-açúcar. oA Resolução CONAMA N 54 (2005) define efluentes líquidos de agroindústrias tratados ou não como água residuária, e o reúso da água como sendo a utilização de águas residuárias. Assim, o uso de vinhaça em solos brasileiros configura-se como maior exemplo de reúso da água, talvez até em nível mundial.

A vinhaça é constituída de 98% de água e 2% de sólidos. A parte sólida compreende material orgânico facilmente degradável em solos e teores de potássio na faixa de 0,1 a 0,2%. A irrigação da cana na dose de 100.0 litros de vinhaça por hectare resulta em economia no uso de fertilizantes potássicos da ordem de 75 a 100 dólares por hectare e proporciona a irrigação da cultura e aumento de produtividade, constituindo um exemplo de sucesso de reúso da água no setor canavieiro.

A pecuária confinada é outra atividade que consome grande volume de água, gerando resíduos, especialmente nos casos em que a limpeza de baias é efetuada por meio de lavagem. O caso da suinocultura talvez seja o mais grave. Nas granjas de suínos, o consumo de água para dessedentação dos animais e lavagem de baias varia de 7 a 45 litros de água para cada animal por dia. A água de lavagem das baias é impregnada de fezes, urina, restos de ração, pêlos, fármacos e hormônios utilizados na criação dos animais.

O uso direto desta água em solos agrícolas tem causado problemas de contaminação do solo com metais pesados, como o cobre e zinco, além do sódio, que estão presentes na ração animal. Contudo, a maior preocupação seria a contaminação do solo e água subterrânea com nitrato e patógenos. Os dejetos de suínos apresentam concentrações elevadas de microrganismos como os coliformes termotolerantes (10 milhões em 100 mililitros de efluente), até 3.0 ovos de helmintos e 1.0 cistos de protozoários em um grama de dejeto seco (Nishi et al., 2000). No oeste de Santa Catarina estima-se que 85% das fontes de água estão contaminadas por coliformes termotolerantes oriundos do lançamento direto de dejetos suínos em cursos de água (Lohmann et al., 1999). Valores elevados de nitrato na água de consumo humano estão associados à ocorrência de metahemoglobinemia infantil. O nitrato causa oxidação da hemoglobina normal à metahemoglobina, que não é capaz de transportar oxigênio para os tecidos. Em organismos adultos, tais compostos são responsáveis por elevados índices de câncer de estômago. A legislação brasileira (Ministério da Saúde, 2004) estabelece valores máximos de 10 miligramas por litro de nitrogênio na forma de nitrato para água de consumo humano. Nos Estados Unidos estimou-se que 75.0 crianças abaixo de 10 anos estavam expostas ao consumo de água contaminada com nitrato (U.S.EPA,

1999). Atividades agropecuárias, como a suinocultura, representam elevado potencial poluidor, sendo necessário licenciamento ambiental para seu ofuncionamento (Resolução CONAMA N 237, artigo 3º, 1997). O licenciamento ambiental da atividade das granjas é concedido mediante a comprovação de tratamento eficiente dos dejetos, e o reúso dos efluentes pode ser efetuado, desde que sua qualidade esteja dentro das normas ambientais vigentes.

No Brasil, 65% das internações hospitalares de crianças menores de 10 anos estão associadas à falta de coleta e tratamento de esgotos (BNDES, 1998). Nos países em desenvolvimento, estima-se que 80% das doenças e mais de um terço das mortes estejam associados ao contato e uso de águas contaminadas (Galal-Gorchev, 1996).

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A coleta e tratamento de esgotos, no Brasil, não abrangem as zonas rurais, deixando por conta do proprietário rural a destinação dos dejetos, que quase sempre se dá por meio de fossa negra. No mercado há inúmeras técnicas de tratamento de água e dejetos que podem ser empregadas com sucesso. Contudo, o custo de aquisição de equipamentos, os insumos utilizados e a elevada manutenção dos sistemas inviabilizam sua implantação no meio rural. Técnicas alternativas de tratamento de água, esgoto e dejetos desenvolvidas para a zona rural foram apresentadas por profissionais das áreas de saneamento e agrícola, em workshop promovido pelo Pólo APTA Centro Sul, em maio de 2005, em Piracicaba, SP, e serão discutidas neste texto (APTA, 2005). Nos Estados Unidos, técnicas alternativas de tratamento de esgoto são utilizadas com sucesso em 25% das moradias antigas e 40% das novas moradias (Prochaska & Zouboulis, 2003).

Coleta e armazenamento de água de chuva

A coleta e armazenamento de água de chuva pode proporcionar o abastecimento da propriedade agrícola nos meses de escassez de água. A estrutura necessária para a coleta de água de chuva é pequena, com custo relativamente baixo. A coleta de água de telhados pode ser feita com calhas de bambu de três espécies do gênero Dendrocalamus (D. giganteus, D. laevis e D. latiflorus), conhecidas como bambu gigante, que cortado longitudinalmente substitui os canos de PVC. O bambu é um material resistente, e as varas podem ser tratadas por meio da imersão em suspensões contendo água e cal na proporção de um quilo de cal virgem para cada três litros de água, deixando-as imersas por período mínimo de 10 dias. As varas tratadas devem ser parafusadas no beiral de telhados e conectadas a tanque para armazenamento da água. A água armazenada será inicialmente tratada pela decantação do material suspenso e posteriormente desinfetada para consumo seguro nos meses de seca.

O bambu pode ser cultivado facilmente na propriedade rural. A Unidade de Pesquisa e Desenvolvimento de Tatuí (UPD de Tatuí, Pólo APTA Capão Bonito) possui banco de germoplasma de aproximadamente 70 espécies de bambus identificadas, que podem ser fornecido para a produção de mudas.

Os principais contaminantes de água no meio rural consistem de argilas suspensas, matéria orgânica, patógenos originados de fossas sépticas, além de pesticidas e fertilizantes utilizados nas culturas agrícolas. Argila, matéria orgânica e patógenos podem ser eliminados por meio de processos de tratamento. Pesticidas, fármacos e hormônios dissolvidos na água raramente são eliminados, mesmo por processos de tratamentos de água utilizados pelas companhias de abastecimento público. Processos de decantação, filtração e desinfecção são utilizados na seqüência para o tratamento de água.

Coagulação e decantação com sementes de Moringa oleifera Lam.

A sedimentação de materiais orgânicos e argila suspensos pode ser acelerada pelo uso de produtos químicos, como o sulfato de alumínio e polímeros, substâncias amplamente utilizadas no sistema de tratamento de água das cidades. Contudo, o custo destes produtos é elevado e quando mal dosados deixam resíduos na água, podendo causar problemas de saúde, como o Mal de Alzheimer (Schintu et al., 2000), relacionado ao consumo de água com residual de alumínio. Como alternativa a estes coagulantes podem-se utilizar as sementes da planta Moringa, que, trituradas e colocadas em contato com a água suja, coagulam os materiais suspensos. Outra vantagem do tratamento de água com sementes de Moringa é que estas agem em qualquer valor de pH da água, enquanto que o sulfato de alumínio é eficiente apenas em uma faixa restrita de valor de pH, necessitando de outros insumos para a correção de pH. A planta Moringa oleifera Lam. pertence à família

Moringaceae, composta de um gênero (Moringa) e quatorze espécies conhecidas. Nativa do Norte da Índia, é uma espécie de crescimento rápido, alcançando até 12 metros de altura, sendo amplamente cultivada nos trópicos. A produção de sementes ocorre durante todo o ano e um hectare plantado gera 3.0 kg de sementes, capaz de tratar 30 milhões de litros de água ou efluentes com turbidez acima de 100 UNT (unidade nefelométrica de turbidez). Os taninos vegetais, constituídos por polifenóis, presentes na semente da planta são responsáveis pela coagulação e sedimentação dos contaminantes. Tais compostos são produzidos pelas plantas superiores e reconhecidos pela coloração escura das folhas quando esmagadas e por seu sabor adstringente (Kumari et al., 2006).

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Figura 1. Aspecto de bosque de Moringa e tratamento de água no Pólo APTA Centro Sul - Piracicaba.

A - Bosque de Moringa B - Aspecto da vagem

C - Aspecto da vagem

As sementes de Moringa são aproveitadas para extração de óleo e fabricação de cosméticos. As folhas são utilizadas como suprimento alimentar para crianças desnutridas e pessoas debilitadas, pois apresentam sete vezes mais vitamina C que a laranja, três vezes mais potássio que a banana, e quatro vezes mais cálcio e vitamina A que o leite e a cenoura, além de possuírem 27% de proteína (Amaya et al., 1992).

O uso da semente no tratamento de água em larga escala é praticado em Malawi, na África, e em escala domiciliar no Sudão e Indonésia. Recomenda-se a adição de 2,0 (dois) gramas de sementes trituradas de Moringa para cada 20 litros de água contaminada. A água deve ser agitada rapidamente a cada dois minutos e, após, lentamente a cada 10-15 minutos. Após uma hora, observa-se a remoção de 9% das bactérias intestinais presentes na água (Folkard & Sutherland, 2004). Estudos recentes revelam a remoção eficaz de metais pesados de águas tratadas com sementes de Moringa (Kumari et al., 2006), indicando o potencial da semente para estudos de remediação de águas e efluentes contaminados.

No Brasil, alguns grupos de pesquisa estudam e recomendam o uso de sementes de Moringa no tratamento de água e das folhas no tratamento da desnutrição. Entre os trabalhos podem-se citar os da Embrapa Tabuleiros Costeiros, em Aracaju, Sergipe, que possui programa de distribuição de sementes, e estudos do grupo Prof. Dr. José Euclides Stipp Paterniani da Feagri, Unicamp, com o uso de semente de Moringa no tratamento de esgotos e efluentes (Paterniani, 2005).

Na fazenda do Pólo APTA Centro Sul,

Piracicaba, SP, implantou-se em 2007 um bosque com 100 plantas de Moringa (Figura 1), que se encontra em plena produção. O objetivo deste plantio é gerar estudos para tratamento de água, esgotos e efluentes com diferentes níveis de contaminação e conduzir pesquisas para o uso das folhas da planta na alimentação humana e animal (Bertoncini et al., 2008).

Desinfecção da água no meio rural

Após a remoção de materiais sólidos, é necessária a desinfecção da água de abastecimento, para eliminação de bactérias indicadoras de contaminação fecal, de modo que atenda aos parâmetros de potabilidade de água prescritos na Portaria 518/2004 (Ministério da Saúde, 2004).

No mercado há diversos desinfetantes utilizados para desinfecção da água, mas, historicamente, o cloro tem sido o desinfetante mais utilizado. Pesquisas recentes mostram que alguns vírus e protozoários como a Giardia sp e o Cryptosporidium sp (Tchobanoglous, 2003) sobrevivem mesmo após o tratamento da água com elevadas doses de cloro, causando preocupações aos serviços de tratamento de água e de saúde pública.

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