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Para reverter o significativo déficit de atendimento à população, o setor de saneamento precisa ser reestruturado e modernizado. Segundo Camargo (2002), pesquisas realizadas pela Organização Européia de Cooperação e Desenvolvimento (OCDE) mostram que o serviço de saneamento no Brasil não é universalizado em decorrência da baixa renda da população e da má gestão dos poucos recursos disponibilizados para o setor. As condições econômicas da população limitam o repasse integral dos custos dos serviços para a tarifa, principalmente nos municípios mais carentes, o que inviabiliza os investimentos necessários à universalização dos serviços de saneamento. Portanto, a reestruturação do setor de saneamento deve ser acompanhada pela abertura de novas fontes de financiamento que permitam o acesso aos serviços ao elevado número de municípios privados de atendimento. Certamente, o desenvolvimento de tecnologias de mais baixo custo poderá impulsionar significativamente o crescimento dos índices de cobertura, possibilitando utilizar os escassos recursos financeiros disponíveis para atender a um maior número de habitantes.

Neste contexto, o Programa de Pesquisa em Saneamento Básico (PROSAB) vem realizando diversos estudos com vistas a identificar e desenvolver alternativas de minimização, tratamento e disposição dos resíduos sólidos gerados no saneamento. O programa busca contribuir com a promoção e adoção de práticas sanitárias que empregam tecnologias simplificadas, de baixo custo e de fácil aprendizado pelos municípios. Esta opção pela simplicidade tem ligação efetiva com os fatos anteriormente expostos, na medida em que grande parcela da população ainda não atendida pelas ações de saneamento está localizada nas periferias das grandes cidades ou em comunidades de pequeno e médio porte.

A publicação deste volume, denominado Digestão anaeróbia de resíduos sólidos orgânicos e aproveitamento do biogás, possibilitará o reconhecimento, por parte do leitor, dos resultados inovadores sobre as tecnologias atuais e as estratégias para a estabilização anaeróbia da fração orgânica dos resíduos sólidos, cuja contribuição é inegável ao saneamento básico e ambiental do País.

Os processos de tratamento de esgotos são, em última instância, mecanismos de separação dos sólidos da água. Enquanto a última retorna para os rios, agora virtualmente isenta das impurezas que carregava, os sólidos retirados precisam ser estabilizados e dispostos de forma a não causar impactos significativos ao meio ambiente ou à saúde da população.

Da mesma forma, os sistemas individuais de tratamento (tanques sépticos) também produzem sólidos que precisam ser dispostos adequadamente. De maneira geral, pouca atenção é dada no Brasil ao destino desses sólidos, que, ao serem recolhidos pelo conhecidos “caminhões limpa-fossa”, acabam sendo lançados, sem nenhum controle, em terrenos nos limites da cidade ou nas redes coletoras de esgotos ou águas pluviais, causando impactos nos cursos d’água, quando estas redes não estão ligadas a estações de tratamento.

Estima-se que o País gere 10.200 toneladas de sólidos por dia, que são descarregados nos esgotos domiciliares. Com os níveis de cobertura e tratamento mencionados anteriormente, pode-se imaginar o retrato da disposição de lodos, conforme mostrado na Figura 1.1.

Da quantidade gerada, metade é recebida pelos sistemas individuais de tratamento, digerida e reduzida para cerca de 2.040 toneladas/dia, que são destinadas a terrenos nos limites da cidade, rios ou redes coletoras. A outra metade é recolhida pelo sistema de esgotamento sanitário, em que aproximadamente 3.825 toneladas/ dia são lançadas diretamente nos cursos d’água. Outras 1.275 toneladas/dia são encaminhadas para as estações de tratamento, nas quais cerca de 255 tonelada/dia são despejadas com o efluente. Os sólidos restantes, acrescidos daqueles gerados no próprio processo pela reprodução microbiana (± 320 toneladas/dia), são digeridos, reduzindo-se a aproximadamente 803 toneladas/dia, as quais também necessitam ser dispostas de forma segura e ambientalmente aceitável. Ou seja, atualmente, a geração de lodo é da ordem de 2.843 toneladas/dia (em massa seca). Se todos os esgotos fossem coletados e tratados, este número seria 3 vezes maior que o atual.

Os sólidos contêm todos os poluentes oriundos das atividades, dos hábitos alimentares e do nível de saúde da população atendida pelas redes coletoras de esgotos ou por sistemas individuais, retratando exatamente as características dessa comunidade.

Produção 10.200 tonSS/d

Coletado 5.100 ton S/d

Sistemas individuais de tratamento 5.100 ton S/d

Para disposição 2.040 ton S/d

Tratamento 1.275 ton S/d

Efluente 255 ton S/d

Lançado “in natura” 3.825 ton S/d

Para disposição 803 ton S/d

Reciclagem agrícola

Aterro

Figura 1.1Simulação do balanço do lodo (em massa seca) gerado no País e sua atual destinação final.

Basicamente, três aspectos do lodo precisam ser considerados para sua disposição segura:

•O nível de estabilização da matéria orgânica •A quantidade de metais pesados

•O grau de patogenicidade

A estabilização da matéria orgânica e a redução do nível de patogenicidade do lodo podem ser feitas por três mecanismos. No primeiro, pela via biológica, os microrganismos estabilizam a matéria orgânica biodegradável presente no lodo utilizando oxigênio com aceptor final de elétrons (digestão aeróbia) ou na ausência de oxigênio (digestão anaeróbia). A redução da patogenicidade pode se dar pelo estabelecimento de competição entre os diversos microrganismos. No segundo mecanismo, pela via química, a estabilização e a higienização são atingidas mediante a oxidação química da matéria orgânica e dos microrganismos. Finalmente, o terceiro mecanismo, via térmica, utiliza o calor para estabilizar termicamente a matéria orgânica e eliminar os microrganismos presentes no lodo.

Dos três mecanismos mencionados, a digestão anaeróbia, processo estudado no âmbito da rede Lodo – PROSAB 3, apresenta vantagens significativas em relação às outras alternativas, principalmente nos seguintes aspectos:

•Menor custo de operação •Menor custo de implantação

•Processo gerador de biogás, podendo ser utilizado como fonte de energia.

•Maior facilidade operacional

Por outro lado, a digestão anaeróbia por si não atinge a completa estabilização da matéria orgânica nem níveis suficientes de eliminação de microrganismos para que o lodo possa ser reciclado sem restrições, o que obriga a adoção de processos térmicos ou químicos complementares, que também foram objeto de estudo nessa rede. Porém, em razão do baixo custo do processo biológico anaeróbio, é sempre uma alternativa a ser adotada na primeira etapa de estabilização da matéria orgânica e de redução de patógenos.

Ainda, em relação ao tema lodos de esgoto, as publicações Lodo de esgotos: tratamento e disposição final (coordenador: Marcos von Sperling e outros), volume 6 da série Princípios do tratamento biológico de águas residuárias – UFMG, e Resíduos sólidos do saneamento: processamento, reciclagem e disposição final (coordenador: Cleverson Vitório Andreoli), da série PROSAB, oferecem informações complementares e úteis ao melhor aproveitamento dos capítulos apresentados neste volume.

A problemática dos resíduos sólidos orgânicos do saneamento deve ser também analisada na vertente lixo, ou da geração dos resíduos sólidos urbanos (RSU). Como anteriormente apontado, a geração diária de RSU é da ordem de 230 mil toneladas (IBGE, 2000). Segundo essa mesma fonte, do total de resíduos sólidos urbanos coletados, aproximadamente 21% (porcentagem em peso) é destinado a vazadouros a céu aberto, os denominados Lixões. Esses locais não possuem qualquer infra-estrutura para a contenção dos poluentes contidos nos resíduos sólidos e nos líquidos, bem como para o destino dos gases gerados; não apresentam procedimentos operacionais capazes de impedir a proliferação de vetores transmissores de enfermidades ou de restringir o acesso de pessoas, sendo, portanto, condenáveis sob os aspectos técnico e social. Cerca de 37% são lançados em aterros controlados, 36%, em aterros sanitários, enquanto 2,8% desses resíduos são tratados em usina de compostagem. O restante (3,2%) é classificado para reciclagem em estações de triagem, tratado por incineração e/ou destinado a outros fins.

Os resíduos sólidos urbanos são constituídos basicamente por matéria orgânica putrescível, papel/papelão, podas de árvores e gramados, plástico, vidro, material metálico ferroso e não ferroso, ossos e demais tipos de resíduos muitas vezes denominados de material inerte, dependendo dos critérios de caracterização física ou gravimétrica.

Pode-se afirmar que a origem e as características dos RSU estão condicionadas a uma série de fatores, desde as condições climáticas da região, que influenciam diretamente a qualidade e a quantidade dos resíduos sólidos, até a densidade populacional e suas condições sociais e econômicas. O poder aquisitivo da população, por exemplo, pode ser um dos fatores que influencia a composição gravimétrica dos RSU, bem como sua produção per capita.

Os últimos dados divulgados pela Pesquisa Nacional de Saneamento Básico

(IBGE, 2002), ainda que não tenham sido considerados aptos a retratar com rigor a realidade mais preocupante da limpeza pública no Brasil, revelam um quadro atual bastante deficitário. O equacionamento da questão dos RSU não é de solução rápida e fácil, pois passa certamente pela educação da população em seu sentido pleno, uma vez que é ilusória a idéia da simples conscientização quanto aos aspectos de saúde pública, saneamento e meio ambiente, sem o entendimento da ampla condição humana e de cidadania, bem como pelo desenvolvimento e ampliação de programas sustentáveis e duradouros para recuperação de vários de seus materiais constituintes potencialmente recicláveis (Libânio, 2002).

Apesar das inúmeras experiências bem-sucedidas na recuperação de materiais dos RSU, o montante total reaproveitado ainda não faz frente ao volume de lixo gerado. Deve-se reconhecer que, por mais antipática e casual que possa parecer a idéia de aterrar os resíduos sólidos, é sempre necessário considerá-la para a destinação final de significativas quantidades de materiais não recuperáveis.

Desta forma, tendo em vista a inadequação de outras técnicas para tratamento e disposição final desses resíduos, pelas restrições de ordem técnica ou econômica, o aterramento do lixo urbano responde, e certamente responderá ainda por bastante tempo, pela destinação final de quase a totalidade dos resíduos coletados no País.

Mesmo em países desenvolvidos como os Estados Unidos, detentores de tecnologias avançadas e consideráveis somas de recursos financeiros para investimento em infra-estrutura, equipamentos e programas de minimização de geração de resíduos, os aterros sanitários constituem a solução preferencial para a destino final dos RSU coletados. Valores comparativos da destinação dos RSU entre Brasil e Estados Unidos são apresentados na Figura 2.2 (IBGE, 2002, adaptada por Libânio, 2002).

Figura 2.2Comparação entre a destinação final dos resíduos sólidos urbanos coletados no Brasil e nos Estados Unidos (IBGE, 2002, adaptada por Libânio, 2002).

Tal constatação pode ser explicada uma vez que, independentemente da forma de gestão dos resíduos sólidos, a técnica de aterramento ainda se mostra imprescindível, seja para dispor do volume de resíduos excedente à capacidade instalada de tratamento (incineração, compostagem, por exemplo) ou recuperação (triagem, reuso, etc.), seja para dispor dos rejeitos gerados nesses processos, como mostra o esquema da Figura 2.3 (Libânio, 2002).

O processo anaeróbio, responsável pela estabilização da fração orgânica nos aterros, é ainda alvo de pesquisas direcionadas à melhor compreensão das reações biológicas de hidrólise e fermentação de polímeros de diferentes origens presentes nos RSU, bem como do metabolismo intermediário e conseqüente metanogênese do sistema de reação como um todo. As respostas oriundas das descobertas experimentais têm procurado auxiliar o manejo e otimização dos aterros, notadamente na solução do líquido lixiviado nesses sistemas, ou chorume, originado durante a etapa hidrolíticofermentativa de compostos orgânicos como a celulose, as hemiceluloses, proteínas e lipídeos. No âmbito da rede Lodo – PROSAB 3, buscou-se avaliar os efeitos do chorume na estabilização dos RSU ou apenas em sua fração orgânica, optando-se por diferentes estratégias.

Figura 2.3Esquema sobre a relevância da técnica de aterramento, no atual quadro de alternativas de tratamento e disposição final dos resíduos sólidos (Fonte: Libânio, 2002).

Em relação ao tema resíduos sólidos, sugere-se a leitura das publicações Resíduos sólidos provenientes de coletas especiais: eliminação e valoração (coordenador: Francisco R. A. Bidone), Metodologias e técnicas de minimização, reciclagem e reutilização de resíduos sólidos urbanos e Alternativas de disposição de resíduos sólidos urbanos para pequenas comunidades (organizadores: Armando B. de Castilho Jr. e outros), da série PROSAB. Os volumes oferecem informações complementares e úteis ao melhor aproveitamento dos capítulos apresentados neste volume.

Os projetos de pesquisa envolvendo o tratamento anaeróbio de resíduos orgânicos foram agrupados em três temas – lodo, resíduos sólidos orgânicos e biogás. A organização dos trabalhos foi conduzida como apresentado na Figura 2.4, focalizando inicialmente os processos de estabilização do lodo de estação de tratamento, de sistemas individuais de fossas sépticas e de resíduos sólidos urbanos. Esses processos foram estudados tanto no tocante à produção de biogás como buscando a melhor configuração dos reatores, avaliando-se os impactos causados pelo retorno dos lodos secundários descartados (esgotos) e dos lixiviados (lixo) na operação dos reatores anaeróbios, bem como a atividade microbiana metanogênica específica.

Para aumentar a biodisponibilidade da matéria orgânica contida nos lodos, foram pesquisados os processo de hidrólise térmica e química. Embora as pesquisas não tenham chegado a conclusões definitivas, resultaram em avanços significativos a respeito dos limites e potencialidades desses processos.

A higienização térmica do lodo, utilizando o biogás ou a energia solar como fonte energética, mostrou excelentes perspectivas, passíveis de utilização imediata para pequenos e médios sistemas de tratamento de esgotos. Da mesma forma, avanços foram observados na solução dos problemas de geração e tratamento dos odores gerados nos processos anaeróbios de tratamento.

Todos os estudos apresentaram contribuições significativas ao estado da arte do tema e contribuíram para o desenvolvimento da tecnologia nacional da digestão anaeróbia de resíduos sólidos orgânicos.

Lodo de ETEs

Lodo de fossas

Estabilização Hidrólise

Secagem e higienização térmica usando biogás

Secagem e higienização solar

Resíduos sólidos urbanos

Estabilização Percolado

Produção de biogás

Odor

Figura 2.4Representação esquemática da rede de pesquisa digestão anaeróbia de resíduos sólidos orgânicos e aproveitamento do biogás.

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