Transposição do Rio São Francisco 243

Transposição do Rio São Francisco 243

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Rio P araíba do Sul

Reservatório de Vigário Reservatório de Santana

Reservatório de Lages

Rio Guandu

Baía de Sepetiba

Reservatório de P. Coberta

Canal de São Francisco Rio de Janeiro

Em muitos países, a água que abastece importantes centros urbanos vem, em parte ou to- talmente, de rios localizados fora da bacia de drenagem desses centros, graças à transposição de bacias. Essa técnica envolve bacias de drenagem adjacentes ou mesmo distantes. Em países como Estados Unidos, China e Rússia, por exemplo, a

HIDROLOGIA Estudo aponta impactos da transposição de bacias nas áreas que recebem a água Um salto arriscado

A transferência de águas do rio São Francisco para o Nordeste é um tema que há décadas causa polêmica nos meios técnicos e políticos. Mas uma posição sensata deve levar em conta dados apontados por estudos feitos em áreas nas quais o procedimento já tenha sido adotado. No sistema de transposição que envolve as bacias dos rios Paraíba do Sul e Guandu, no Rio de Janeiro, avaliamos as conseqüências da entrada de água, material particulado e espécies químicas (inclusive poluentes) nos ambientes que recebem o recurso extra. Por Mauricio Mussi Molisani, do Instituto de Ciências do Mar da Universidade Federal do Ceará (Labomar-UFC), Luiz Drude de Lacerda, do Labomar-UFC e do Departamento de Geoquímica da Universidade Federal Fluminense, e Björn Kjerfve, da Universidade do Texas A&M.

Mapa da região onde se localiza o sistema de transposição das águas do rio Paraíba do Sul para o Guandu, visando abastecer a região metropolitana do Rio de Janeiro. Em vermelho, locais das estações de bombeamento da água. O gráfico (seção transversal do sistema) indica a altitude vencida pelas águas no processo de transposição

Rio Paraíba do Sul

Reservatório de Santana

Reservatório de Vigário

Reservatório de Ponte Coberta

Baía de Sepetiba

Nível médio do mar

Elev ação (m)

Bacia do Rio PiraíSistema de bombeamento Bacia do Rio Guandu transposição é uma importante alternativa usada para aumentar a disponibilidade de água em regiões onde a demanda é maior que a oferta.

Há consenso de que no Brasil a água, embora abundante, está se tornando cada vez mais escassa devido à deterioração de sua qualidade, entre outros fatores. A transposição de bacias já é uma alternativa que garante

novembro de 2007 • CIÊNCIA HOJE • 65 hídrico é usado em três usinas hidrelétricas, com capacidade de gerar 612 megawatts (MW). Parte da vazão do rio Guandu é captada pela estação de tratamento de água do Guandu (ETA-Guandu), que, após tratá-la, a distribui para a cidade do Rio de Janeiro. O volume restante, liberado para a baía de Sepetiba, é uma fonte adicional de matéria de interesse ambiental para esse ambiente costeiro.

Efeitos na vazão dos rios receptores Ao longo do sistema, foram analisadas séries temporais sobre as vazões turbinadas e feitas estimativas sobre a vazão natural média dos rios receptores. Esses dados foram obtidos a partir de modelos numéricos, visando à comparação entre vazões turbinadas e vazões naturais em cada bacia. A comparação mostra que a vazão turbinada retirada do rio Paraíba do Sul (160 m3/s) e transferida para o sistema é superior às vazões naturais médias oriundas das bacias receptoras: rio Piraí, 13 m3/s; rio Guandu, 20 m3/s. Portanto, a transposição do rio Paraíba do Sul ‘inunda’ as bacias de drenagem desses rios, reduzindo a importância da vazão natural. O fluxo da porção final do rio Piraí é invertido e nesse trecho forma-se o reservatório de Santana. Atualmente a vazão desses rios, sobretudo o Guandu, é regularizada pelo bombeamento do sistema de transposição, reduzindo variações naturais entre as épocas de chuva e seca. Em casos extremos, a transposição introduz variações artificiais, quase sempre diárias, para aumentar a geração de energia elétrica das usinas do sistema.

A transferência de água ao longo do sistema não altera apenas as condições ambientais dos rios envolvidos. Após a captação de água pela ETA-Guandu e pelo parque industrial situado na bacia do rio

Ao abastecimento de cidades como São Paulo (sistema Cantareira), Rio de Janeiro (sistema rio Paraíba do Sul-rio Guandu) e Fortaleza (canal do Trabalhador). Atualmente discute-se muito a integração da bacia do rio São Francisco a outras bacias do Nordeste setentrional.

O estudo de projetos de transposição já implantados no país permite avaliar possíveis impactos ambientais e orientar futuros empreendimentos. Um desses trabalhos foi realizado no sistema de transposição do rio Paraíba do Sulrio Guandu, construído a partir de 1950 com o objetivo de aumentar a disponibilidade de água para a crescente população da cidade do Rio de Janeiro e região metropolitana. O aumento da população nos últimos 60 anos (de 2,2 para 1 milhões de pessoas) excedeu a limitada oferta de água dos rios da região metropolitana, exigindo sua ampliação.

O sistema de transposição integra a bacia do rio

Paraíba do Sul à bacia do rio Guandu; o primeiro deles fornece água para o sistema. Um importante rio do país, o Paraíba do Sul corta os estados mais industrializados e populosos da federação, onde as diversas formas de ocupação e uso do solo causam acentuada degradação da vegetação e da qualidade de sua água. A bacia de drenagem, com cerca de 57 mil km2 e vazão média de 244 m3/s, é influenciada pelo clima subtropical. Ao longo de seu curso, observam-se importantes modificações hidrológicas, em decorrência da transposição e da construção de barragens.

Já a bacia do rio Guandu, o ambiente receptor da água transferida, estende-se por 1.400 km2, entre a serra das Araras e a planície costeira limitada pela baía de Sepetiba, no Rio de Janeiro. A bacia é influenciada pelo clima subtropical e seu solo é ocupado de forma variada: algumas partes têm cobertura vegetal preservada e outras abrangem desde áreas rurais até regiões densamente povoadas, com importantes parques industriais. O lançamento de esgoto sanitário sem tratamento nos rios e as atividades de mineração de areia afetam as condições ambientais e a qualidade da água captada pela estação de tratamento. A vazão natural média do rio é de 20 m3/s.

O esquema de transposição consiste em um sistema de bombeamento que transfere águas do rio Paraíba do Sul para reservatórios situados na bacia do rio Piraí, após vencer uma altitude de 43 m ao longo da serra das Araras. A partir do reservatório de Vigário, a água é vertida por gravidade para a bacia do rio Guandu. Ao longo do trajeto, o fluxo

Etapas da transposição rio Paraíba do Sul: reservatório de Santa Cecília, onde são captadas as águas do rio Paraíba do Sul (A); sistema de bombeamento que transpõe a água para o reservatório de Santana (B); sistema de bombeamento que transfere a água para o reservatório de Vigário (C); a água armazenada no reservatório de Vigário é vertida por gravidade para o rio Guandu (a imagem inclui uma das usinas hidrelétricas do sistema) (D)

Guandu, o volume final da transposição deságua na baía de Sepetiba através do canal de São Francisco (um braço do rio Guandu), aumentando em três vezes a descarga fluvial na baía: de 41 m3/s para 129 m3/s. O aumento de até oito vezes na vazão do rio Guandu, após a transposição, o torna responsável por 86% do aporte de água na baía, aumentando a importância dessa bacia e de suas condições ambientais no transporte fluvial para a zona costeira.

A transposição e os sedimentos Para verificar a influência da transposição no transporte de material particulado em suspensão, estimamos, a partir de um modelo numérico, a carga de sedimentos originalmente transportada pelas bacias. Os dados foram comparados com a carga transportada pelas vazões turbinadas, medidas com base na relação entre as vazões e a concentração de sedimentos em suspensão obtida de séries temporais.

Enquanto o rio Paraíba do Sul é responsável pelo fluxo de água, determinado principalmente pelo volume hídrico transposto, os rios receptores respondem pela maior parte da carga de sedimentos transportada ao longo do sistema. A água transposta carreia em torno de 590 mil toneladas/ano de sedimentos para as bacias receptoras, enquanto a carga transportada originalmente por essas bacias foi estimada em 1,93 milhão de toneladas/ano. Desse total, cerca de 1,6 milhão de toneladas/ano (6% do total transportado) ficam retidas nos reservatórios. Essas taxas de retenção são calculadas com base no balanço entre a carga de entrada e saída nos reservatórios, que depende das características físicas dos reservatórios, de processos hidrológicos e, principalmente, da ocupação e uso do solo. A ocupação desordenada pode intensificar a erosão e o transporte de sedimentos pelos rios, aumentando a retenção de material nos reservatórios e reduzindo a capacidade de armazenamento e vida útil, o que pode comprometer todo o sistema de transposição.

A transposição aumenta não só o aporte de água para o rio Guandu e para a baía de Sepetiba, mas tam- bém o volume de sedimentos nesse rio. O acréscimo que observamos foi de 270 mil toneladas/ano. Essa carga adicional, associada à ampliação da capacidade de transporte do rio, causada pelo aumento da vazão regularizada, explica alguns impactos já constatados na baía de Sepetiba. A taxa de sedimentação na baía, após a implantação do sistema de transposição, aumentou 2,3 vezes. A continuidade desse processo pode intensificar o assoreamento da baía.

Transferência de poluentes Um aspecto relevante da análise dos impactos da transposição – estudo apoiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), por meio do programa Institutos do Milênio – é a transferência de poluentes para as bacias receptoras. O volume de água e a carga de sedimentos carreiam espécies químicas, inclusive poluentes. Como exemplo, caracterizamos o transporte de mercúrio (Hg), um contaminante já observado em concentrações acima do limite aceito pela legislação brasileira em alguns trechos do rio Paraíba do Sul.

Durante o ano de 2002, coletamos amostras de água e sedimentos ao longo do sistema de transposição, visando obter concentrações de Hg dissolvido ou associado ao sedimento em suspensão. Tais concentrações foram multiplicadas pelas vazões e pela carga de sedimentos para calcular os fluxos de Hg. Os balanços de massa indicam que a transposição transfere para as bacias receptoras cerca de 460 kg de Hg por ano, 90% dos quais associados aos sedimentos em suspensão. Quase toda a carga de Hg transferida é sucessivamente retida pelos reservatórios, seguindo o padrão descrito para o transporte de sedimentos.

Ao longo do sistema há um aporte adicional de

Hg oriundo de outras fontes, como queima de combustíveis fósseis e disposição inadequada de rejeitos resultantes de atividades humanas. O destino final do Hg emitido é o solo das bacias, que se torna, então, um reservatório do poluente; a erosão, por sua vez, é uma via de entrada de Hg nos rios do sistema. A carga de mercúrio do rio Paraíba do Sul é diluída pelo aporte das bacias e pela retenção nos reservatórios, fazendo com que a presença da substância na baía de Sepetiba, que atinge 712 kg/ano, seja determinada sobretudo pela erosão do solo das bacias receptoras; 46 kg/ano (6,5%) vêm do Paraíba do Sul.

Todo projeto de transposição gera conflito entre as partes envolvidas, tanto a que doa quanto a que recebe água, quase sempre em conseqüência das alterações na qualidade desse recurso. No sistema Paraíba do Sul-Guandu, as principais fontes de impacto ambiental causado pela transposição são a ocupação e o uso do solo, alterações do regime de vazão nas bacias receptoras e falta de controle das emissões de rejeitos provenientes de atividades humanas.

Variação ao longo do tempo das taxas de sedimentação (em miligrama de sedimento por cm/ano) na baía de Sepetiba (RJ). O aumento a partir de 1950 (início da transposição) decorre, entre outros fatores, da ampliação da carga de sedimentos, em conseqüência da transposição do rio Paraíba do Sul

Taxa de sedimentação

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A produção anual de cachaça no Brasil é de cerca de 1,3 bilhão de litros. Há no país em torno de

30 mil produtores, dos quais cerca de 8 mil estão em Minas Gerais. A bebida é produzida pela fermentação espontânea do caldo de cana-de-açúcar (com o uso do chamado ‘fermento caipira’) ou pelo emprego de fermentos industriais, como os utilizados na panificação ou na produção de álcool (etanol). Sua graduação alcoólica – a parcela de álcool no total da mistura – fica entre 38% e 48%.

A fermentação espontânea é a prática mais usada no país e é típica da cachaça de alambique (figura 1). O alambique, em geral feito de cobre, é o aparelho de destilação, no qual o caldo de cana-de-açúcar fermentado, conhecido como ‘vinho’ de cana, é destilado para a obtenção da cachaça. Na fermentação espontânea, os microrganismos presentes no caldo de cana, nos equipamentos (moendas e dornas) ou trazidos por insetos que visitam as áreas de produção são os responsáveis pelo processo. Esses microrga-

MICROBIOLOGIA Estudo da levedura envolvida no processo ajuda a melhorar qualidade da bebida

Cachaça: os segredos da fermentação

Bebida alcoólica mais popular do Brasil, a cachaça vem se sofisticando nos últimos anos, com a ampliação de marcas e o aprimoramento da qualidade. Na produção da cachaça de alambique, a fermentação tem um papel especial. Esse processo complexo envolve principalmente a levedura Saccharomyces cerevisiae. Identificar linhagens desse fungo mais resistentes e produtivas pode ajudar a melhorar o aroma e o sabor da bebida e evitar alterações de sua qualidade ao longo da safra. Por Carlos A. Rosa, do Departamento de Microbiologia da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Fátima C. O. Gomes, do Departamento de Química do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, e Carol L. C. Silva, Fernanda Badotti, Cristina R. Viana e Roberta A. C. Araújo, doutorandas do Programa de Pós-graduação em Microbiologia da UFMG.

Figura 1. Os alambiques de cobre, onde o vinho de cana resultante da fermentação é destilado para a obtenção da cachaça, são os mais usados, principalmente pelos pequenos produtores novembro de 2007 • CIÊNCIA HOJE • 67

nismos transformam a sacarose do caldo de cana em etanol, gás carbônico e compostos secundários. Tais compostos – ésteres, aldeídos, álcoois superiores e outros – proporcionam o sabor e o aroma característicos da popular cachaça.

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