Cientistas de Brasil e Holanda empregam algas na gestão de resíduos gerados no tratamento de esgoto
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Uma parceria entre pesquisadores brasileiros e holandeses está mostrando que é possível transformar a chamada água negra – fração mais “pesada” do esgoto doméstico, composta basicamente de uma mistura pouco diluída de fezes e urina que vem do vaso sanitário – em uma espécie de fazenda de algas.
Ao crescer com a ajuda dos nutrientes desse efluente, as algas unicelulares do gênero Chlorella ajudam a despoluir o líquido e, ao mesmo tempo, produzem quantidades apreciáveis de biomassa, que poderia ser usada in natura ou processada como adubo.
Os resultados do trabalho até agora foram apresentados no início de setembro, durante workshop realizado na Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP, com a presença de pesquisadores dos dois lados do Atlântico. Do lado brasileiro, a parceria recebe financiamento da Fapesp, enquanto a contrapartida europeia do fomento vem da Organização Holandesa para Pesquisa Científica (NWO). Com duração de quatro anos, o projeto colaborativo está programado para terminar em janeiro de 2018.
Segundo Luiz Antonio Daniel, professor do Departamento de Hidráulica e Saneamento da EESC e um dos coordenadores da parceria, o objetivo é resolver o problema de gestão de resíduos que hoje é gerado pelo próprio processo de tratamento de esgoto.
Ele explica que as fezes e a urina despejadas pelas descargas dos vasos sanitários têm entre seus principais componentes o carbono da matéria orgânica, nitrogênio e fósforo. Se forem lançados nos mananciais em grande quantidade, tanto o nitrogênio quanto o fósforo podem provocar eutrofização, ou seja, o crescimento excessivo de microrganismos aquáticos (em especial algas), levando a desequilíbrios potencialmente sérios da comunidade de seres vivos na água – além de carregar, é claro, possíveis organismos causadores de doenças.
“No processo de tratamento de esgoto mais comum hoje, é necessário usar produtos químicos para remover o fósforo da água, e o que sobra é um lodo que tem pouca aplicabilidade – de acordo com a legislação em alguns Estados brasileiros, não se pode usá-lo como fertilizante na agricultura, por exemplo”, explica Daniel. “O lodo, então, acaba indo para aterros sanitários, ou seja, é preciso um gasto considerável apenas para se livrar dele.”
De volta ao ciclo fechado
Nem sempre foi assim, porém. Em sua apresentação durante o workshop, a holandesa Grietje Zeeman, Professora Emérita da Universidade de Wageningen, mostrou fotos do sistema de coleta de dejetos humanos em barris, que vigorou em seu país nos séculos 19 e 20 (e que só foi desativado totalmente no começo dos anos 1980).
Fezes e urina recolhidas em contextos domiciliares ajudavam a adubar as plantações da Holanda daquela época. “Com o nosso sistema de hoje, que pode ser chamado de flush and forget [algo como ‘dar descarga e esquecer’], esse ciclo de reaproveitamento de nutrientes foi rompido. A nossa ideia é fechar o ciclo novamente”, explica Zeeman.
Para alcançar essa meta, o primeiro passo é descentralizar consideravelmente a coleta de esgoto, de modo a evitar que ocorra uma grande diluição da água negra – e dos nutrientes carregados pelas fezes e urina.
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“Não seria necessário descentralizar excessivamente, com um sistema de tratamento de esgoto para cada residência ou prédio – podemos pensar em unidades que sirvam a alguns milhares de habitantes, até cerca de 10 mil”, estima Daniel.
“Como cerca de 50% dos municípios brasileiros têm menos de 10 mil habitantes, e apenas um quarto deles possui sistemas de tratamento de esgoto, seria possível preparar muitos locais para adotar esse conceito desde o início.”
Nos reatores testados pela equipe, as algas Chlorella se valem do nitrogênio e do fósforo da água negra, bem como dos micronutrientes presentes nos dejetos humanos, para se multiplicar. O passo seguinte – recolher as camadas de micróbios que cresceram no líquido – pode ser feito de duas maneiras, conta o pesquisador da USP.
“Na Holanda, eles usam muito a sedimentação, na qual um polímero faz as algas sedimentarem e elas podem ser coletadas do fundo do reator. Aqui, temos trabalhado com a flotação: injetamos ar comprimido no líquido, formam-se bolhas na superfície contendo as algas que sobem para a superfície, e o braço de um raspador mecanizado vai recolhendo essa biomassa e a leva para uma canaleta”, disse Daniel.
Justamente por terem absorvido o nitrogênio e o fósforo da água negra, as algas são ricas nesses elementos, que são essenciais para a adubação em escala industrial aplicada hoje. Para aproveitar esse potencial, também é preciso trabalhar em métodos eficientes de secagem da biomassa, explica Daniel – se forem armazenadas na forma úmida, as células das algas podem acabar se rompendo, “derramando” justamente os nutrientes que deveriam ser aproveitados no fim do processo.
A parceria com a equipe da Holanda, segundo o pesquisador brasileiro, tem sido muito útil do ponto de vista comparativo. Levando em conta as diferentes condições climáticas de cada país, é possível pensar em maneiras de otimizar a produção de algas dependendo do contexto.
“Lá, por exemplo, eles não têm sol o ano inteiro, como temos por aqui, nem o calor intenso do Brasil, que às vezes até atrapalha o crescimento das algas”, exemplifica Daniel. “Por isso mesmo, o modelo de reator holandês que nós testamos na USP acaba esquentando demais. Para chegar a uma escala maior, devemos fazer vários ajustes.”
Otimizar todo o processo para que ele funcione em escala industrial é o próximo passo dos estudos. Testes de campo devem ser realizados na Estação de Tratamento de Esgoto do Monjolinho, em São Carlos.
Uma vantagem do uso das Chlorella no processo é que as algas já estão presentes na natureza e não necessitam de modificações genéticas para cumprir seu papel. Portanto, não deve haver problemas relacionados à liberação do esgoto tratado em rios e lagos.
“Se você deixar uma amostra de esgoto ao ar livre, naturalmente ela vai ser colonizada – vai ficar verde”, explica Daniel. Para ele, é importante passar a encarar a água negra e outros eflúvios como potenciais recursos.
Mais informações sobre o workshop Recovering nutrients and carbon from concentrated black water – a sustainable decentralized approach for wastewater treatment, que marcou as mais recentes discussões do projeto, podem ser acessadas no site da EESC.
Reinaldo José Lopes / Agência Fapesp, com edição do Jornal da USP (Leia aqui o texto original)
