Tratamento biológico de dejeto humano com reciclagem de nutrientes e produção de biogás através de biossistemas

Integrados

Histórico

O OIA – O Instituto Ambiental - é uma entidade sem fins lucrativos, criada no Brasil em 1993, com a finalidade de desenvolver técnicas alternativas e biológicas de tratamento de esgotos residenciais com reciclagem de nutrientes de biomassa. Através de biossistemas que incluem vários componentes como biodigestores, filtros naturais com plantas aquáticas, tanques de oxidação/sedimentação, piscicultura, avicultura, agricultura, e sanitários ambientais. Inicialmente as técnicas foram repassadas por cientistas alemães da organização Hamburger Umweltinstitut e. V - HUI. Em 1991, o HUI implantou uma estação básica em Silva Jardim, RJ.

A partir de 1993, O Instituto Ambiental passou a gerir o projeto de Silva Jardim e em 1994 começou a replicar novos projetos. O primeiro biossistema completo implantado em Petrópolis, RJ, foi na comunidade Sertão do Carangola, em parceria com o SEOP – Serviço de Educação e Organização Popular e com a Associação de Moradores local.

Conceito de Biossistema

• Significa a mudança no conceito de modelo produtivo, onde deixa-se de lado a forma linear de produção onde os resíduos são considerados normais e parte-se para um sistema integrado onde tudo tem utilização e pode ser aproveitado;• Esta reformulação conceitual anuncia uma nova revolução onde a espécie humana busca imitar os ciclos sustentáveis da natureza;

• Ao invés de esperar que a terra produza cada vez mais, deve-se aprender a fazer mais com o que a terra já produz;

• A utilização total das matérias-primas, acompanhada do uso de energias renováveis, significa que a utilização dos recursos terrestres podem ser mantidos em níveis de sustentabilidade.

Definições Do Sistema

O tratamento biológico de dejeto humano está definido como reciclagem de nutrientes da biomassa e é conhecido por vários nomes – tratamento ecológico de águas servidas, permacultura, policultura, etc. No entanto, o princípio continua sendo o mesmo: usar processos naturais de purificação de águas servidas com a recuperação de nutrientes para a agricultura e uso de energia renovável. Alguns aspectos desta tecnologia têm sido aplicados por séculos em muitas partes do mundo e estão sendo adaptados para solucionar os desafios de hoje, como a poluição das águas e a perda de solo fértil. Melhoramentos como tanques profundos e integração intensiva permitem um gerenciamento mais eficiente da terra, abrindo assim um número maior de usuários. Processados em biodigestores e filtros de contato, tanques de

oxidação, sedimentação, aeração, peixes e macrófitas, os resíduos, livres de carga poluente, são utilizados na criação de peixes e aves, e na adubação de flores e hortaliças. O biogás é utilizado para cozinhar. Esta tecnologia saneia o habitat humano, agrega valor a cadeia produtiva e preserva o meio ambiente, já que o tratamento devolve a água ao rio em estado de balneabilidade, ser riscos de contaminação à natureza.

Possíveis usuários são: municípios, associações de bairros, residências, agro indústrias, fazendas, restaurantes, hotéis, agências de controle de poluição, agências de assistência a agricultura, organizações ambientalistas, etc. Esta tecnologia é especialmente adaptável a áreas de solos pobres e áreas onde a manutenção da biodiversidade é muito desejada. A principal vantagem desta tecnologia é a sua flexibilidade. Os componentes são adaptados a circunstâncias individuais. O tamanho das estações pode variar de poucos metros quadrados a quilômetros quadrados.

Receitas e vantagens advêm do uso do solo de modo ambientalmente sustentado, da recuperação de fertilizantes, da produção agrícola e animal, do uso de biogás e da remuneração pela purificação da água. As despesas são minimizadas por: uso das águas servidas como fertilizantes, colheitas integradas para o controle de pragas, manutenção da biodiversidade, purificação do esgoto através de processos naturais e redução dos riscos ambientais.

Benefícios

- combina purificação das águas com agricultura intensiva sustentável;- utiliza terras fracas reduzindo a pressão para desmatamentos;- simplifica a operação devido a processos naturais de purificação e reciclagem;- recicla nutrientes, eliminando a necessidade de buscar fertilizantes e outros

produtos químicos tóxicos de fontes externas;- a vegetação fixa o CO2 e produz oxigênio;- reduz a eutrofização das águas;- preserva a diversidade de espécies e peixes através da manutenção da

vegetação integrada;- reduz os custos líquidos de operação para o município;- produz superávit financeiro, se gerenciado adequadamente;- protege o ambiente reduzindo a responsabilização;- reduz os riscos à saúde pública através da redução de agentes patogênicos a

níveis seguros;- facilita a replicação e manutenção por pessoas da própria comunidade

gerando novos postos de trabalho e renda;- Conta inteiramente com processos naturais de despoluição e com isto evita

custos e aumenta os benefícios;- Gera biogás, energia renovável, a partir de biomassa disponível através de

dejeto humano e animais;- Permite o reuso, tanto da água quanto do biossólido para produção

sustentada de alimentos e recupera solos degradados;- Facilita a limpeza e proteção das águas de rios e córregos com a participação

dos moradores locais, através do interesse direto nos benefícios trazidos pelos biossistemas;

- Aumenta a consciência ecológica da necessidade de se preservar o ambiente para as futuras gerações;

- Estimula a reaprender com a natureza a não produzir resíduos e/ou utilizá-los para gerar novos ciclos produtivos;

Principais vantagens dos biossistemas

A limpeza das águas

Hoje, o OIA contribui com a limpeza de mais de 1 milhão de litros dia de esgoto que seriam lançados in natura nos rios Piabanha, afluente do Paraíba do Sul e Inhomirim, afluente da Baía da Guanabara. Quanto mais poluirmos os solos e as águas mais tempo e dinheiro serão gastos para se ter a água potável para o nosso uso de cada dia. Cuidar da nossa água é tarefa imprescindível de todos, moradores, estado e companhias privadas. Vender a água e não tratar o efluente é crime e hoje quem está sendo penalizada duplamente é a população que paga o produto que usa e paga pela saúde que perde com a falta de tratamento.

A reciclagem dos nutrientes

Através do reaproveitamento do biossólido que sedimenta no fundo dos biodigestores e das estações de reciclagem, cerca de 30 toneladas ano de biossólido estão disponíveis para uso em recuperação de solos degradados e produção de mudas para reflorestamento, bem como para produção de vegetais, frutas e legumes para uso domiciliar. Os sistemas convencionais brasileiros não prevêem a reciclagem dos nutrientes e por isso os corpos receptores recebem altas cargas de nutrientes que facilitam o crescimento desordenado de plantas aquáticas que crescem porque tem excesso de nutrientes sendo descarregados nos rios, lagoas e no mar. Quando geridas adequadamente, as plantas aquáticas são a solução mais econômica para remoção dos nutrientes.

A saúde das populações beneficiadas

Para cada real investido em saneamento são economizados quatro reais que seriam gastos em doenças provocadas por veiculação hídrica. Hoje, até 70% dos leitos hospitalares podem ser ocupados por doenças provadas por água contaminada por esgoto. Por isso não existe investimento a fundo perdido em saneamento. Todo investimento em saneamento, significa retorno de 80% em saúde para as populações atendidas e economia para os cofres públicos do dinheiro pago pela população através dos impostos que podem ser aplicados em outras áreas prioritárias como educação, habitação e novos postos de trabalho.

O reaproveitamento energético

A biomassa concentrada, tanto no biodigestor, quanto nas áreas de reciclagem, permite a produção de biogás, que é utilizado como energia alternativa para cozinhar os alimentos. Em volumes maiores, quando há criação de animais na propriedade, a conversão energética pode manter a propriedade

auto suficiente em energia. Motores a biogás fazem a conversão da energia gasosa em energia elétrica. Motores usados podem ser adaptados para funcionarem a biogás e servirem para múltiplos usos como: aração da terra, bombeamento de fertilizantes orgânicos, irrigação, etc. O biogás, quando mantido sob pressão de 70 libras, possibilita o transporte, via canalização e pode ser usado para aquecimento de caldeiras e produção energética para uso industrial.

A geração de novos postos de trabalho

A reciclagem de nutrientes, consorciada com a purificação das águas, gera uma fonte nova de trabalho com possibilidade de geração de renda, a partir da produção de adubo orgânico, cultivos integrados, criação de peixes e aves, na comercialização, difusão e capacitação de novos agentes. Em geral estes novos postos de trabalho costumam ser locais, diminuindo os custos de sua geração. A implantação dos biossistemas também impulsiona a geração de trabalhos na área da construção civil, equipamentos, técnicos e trabalhadores comuns.

A produção sustentada de alimentos

Com os nutrientes reciclados, a produção de alimentos torna-se mais fácil e pode ser mantida continuadamente sem que insumos externos sejam necessários. Uma boa rotatividade de cultivos, ou cultivos quase naturais, com pouca intervenção, ajudam a manter o equilíbrio ecológico. Na experiência piloto do Sertão do Carangola, algumas toneladas de alimentos são produzidas anualmente a custos muito baixos, especialmente na piscicultura e hortifruticultura. Anualmente, centenas de alevinos são doadas aos moradores que já construíram seus pequenos tanques nos fundos dos quintais, onde os alevinos crescem e, quando os peixes atingem o tamanho adulto, servem como alimento a família, a custo zero. Na estação crescem mais alevinos que repovoam os tanques dos moradores, sempre que necessário, sem custos.

A integração comunitária

As pessoas envolvidas no dia a dia do biossistema integrado, são da própria comunidade. Isto facilita a integração e gera uma melhor compreensão dos processos produtivos que se originam na estação. As equipes de saúde que atuam na comunidade fazem constantes visitas a estação e conduzem novas pessoas até o local para conhecerem de perto como tudo funciona. Educadores locais fazem aulas de educação ambiental dentro e nos arredores da estação. Estudantes universitários costumam fazer aulas práticas aos finais de semana, interagindo com a comunidade. Mães adquirem produtos naturais para seus filhos, conscientes da importância de livrarem dos agroquímicos. Um grupo de adolescentes que vivia pela ruas, sem ocupação, hoje, frequentam a estação diariamente e, são os responsáveis pela manutenção de uma horta que produz para si próprios e suas famílias e, o excedente é levado ao mercado para venda no atacado. Pescadores da comunidade fazem coleta de peixes direto na estação

para lazer e alimentação. Tem também moradores que retiram produtos da estação para revenderem dentro e fora da comunidade.

Projetos desenvolvidos pelo OIA no Brasil

Pesquisa

O biossistema do Sertão do Carangola foi estudado durante seis anos consecutivos, inicialmente por engenheiros da companhia de Saneamento Básico de SP - SABESP, com financiamento da Comunidade Européia, analisando parâmetros físico químicos, bacteriológicos e microbiológico dos alimentos produzidos pela estação. Em seguida por pesquisadores da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - EMBRAPA, que analisaram a eficiência do biossólido produzido pela estação no cultivo de couves com resultados muito interessantes entre eles: a não presença de ovos de helmintos em nenhuma amostra do produto, a redução da taxa de coliformes fecais a zero, após 54 dias de sua aplicação no solo e a constatação da não incidência de metais pesados no lodo de esgoto doméstico. Por fim a Fundação Oswaldo Cruz - FIOCRUZ e a Universidade Federal Rural do RJ - UFRRJ, pesquisaram durante dois anos todos os produtos, biossólido, água e aves, bem como exames microbiológicos em voluntários da comunidade.

Petrópolis

Em Petrópolis, na Região Serrana, o OIA implantou biodigestores ao longo do Rio Piabanha, afluente do Rio Paraíba do Sul nas comunidades de Vicenzo Rivetti, Sertão do Carangola, Vila Leopoldina e Barra Mansa.

Em convênio com a ong francesa PARTENAIRES, e financiado pela Comunidade Européia, o OIA desenvolveu um programa ambiental na comunidade de Vila São Francisco, situada às margens de Estrada Velha da Serra da Estrela, com interação permanente junto aos orgãos públicos. O programa consistiu na implantação de seis biossistemas estrategicamente localizados, sendo cinco no interior da comunidade Vila São Francisco e o sexto na comunidade de Vila Inhomirim, situada no final do mesmo talvegue.

Com apoio da APA/Petrópolis e financiado por um TAC – Termo de Ajustamento de Conduta do Ministério Público Federal, o OIA implantou outras quatro estações ao longo da Serra Velha da Estrela, despoluindo afluentes da Baía da Guanabara, sendo um na Vila Canaã, um no Caminho do Ouro, um na Lopes Trovão, e um no Meio da Serra.

Contratado pela Fundação Cultural Petrópolis, o OIA implantou o primeiro biossistema composto por biodigestor, caixa de compensação e uma “espinha de peixes” canal filtrante no Palácio de Cristal em Petrópolis, RJ.

Atendendo às solicitações de moradores, empresários donos de pousadas e ao Centro General Ayrosa, o OIA implantou cinco biossistemas na comunidade da Manga Larga em Itaipava, cuidando do segunda maior bacia de águas desta região, com recursos privados.

A companhia Águas do Imperador, concessionária de águas do Município de Petrópolis, financiou a implantação, através do OIA, de duas unidades na Rua Ó, Bairro Independência, atendendo a 500 pessoas e tratando 100 000 litros de água diariamente que iriam verter diretamente na Baía da Guanabara.

Sertão do Carangola

O projeto desenvolvido na comunidade Sertão do Carangola, a 12 km do centro de Petrópolis – RJ, consiste na implantação de um biodigestor para atender cerca de 200 pessoas oriundas de 10 famílias, uma creche municipal e um centro comunitário. O biodigestor foi construído por técnicos de Changdu – China, especializados em biogás. Todo o gás produzido é utilizado na cozinha do Centro Comunitário. O biossólido depositado em sua câmara é periodicamente retirado, desidratado ao sol e aproveitado como adubo orgânico para horta. A água flui para a estação de reciclagem de nutrientes.

Na estação de reciclagem de nutrientes, o esgoto in natura de 200 famílias é captado e canalizado até um Tanque de Sedimentação construído em alvenaria e com três metros de profundidade. Neste local, a água fica estagnada durante algum tempo, permitindo a ação de microrganismos na quebra das moléculas e a eliminação de agentes causadores de verminoses e doenças. O esgoto, já com aspecto bastante diferente, passa para outros dois Tanques de Oxidação, onde o processo de reciclagem continua pela ação de plânctons e de microalgas, que se multiplicam devido à alta concentração de nutrientes e com o auxílio do ar e do sol. A água, então, segue para o próximo tanque, onde há o criatório de peixes adequados à concentração de nutrientes, tais como pacus, tambaquis, carpas e tilápias. Daí, a água em estado mais purificado passa para cinco Tanques de Macrófitas. Estas plantas aquáticas (lemna, pistia, salvinia, azola) servem de alimento para peixes, patos e outros animais e se encarregam de absorver nutrientes mineralizados ainda presentes na água. A água, então sai dos tanques e é devolvida ao rio em estado de balneabilidade. O acúmulo de macrófitas retiradas do tanque produzem composto orgânico para a horta e o pomar, onde se cultivam verduras e legumes, e frutas em geral.

Baixada Fluminense

Em parceria com o SEOP, o OIA implantou vários biossistemas em comunidades da Baixada Fluminense, sendo dois no município de Magé, nas comunidades de Ponte Preta e Cachoeira Grande (na área agrícola) na sede da Associação dos Pequenos Produtores Rurais e da Agenda 21 Local, dois em Duque de Caxias, no Centro Monte Marciano em Parque Paulista e na Creche e Abrigo Lar de Vasti em Parada Angélica, e um em Belford Roxo, no centro comunitário do bairro Schangrilá.

Em Suruí, o OIA iniciou o programa de limpeza e recuperação do Rio Suruí, em Magé, o qual deságua nos fundos da Baía da Guanabara. Nesta área, estamos colaborando na implantação de uma Estação Piloto em propriedade recém inaugurada Escola Estadual de Agroecologia CEIA – Centro de Ensino Integrado Agroecológico Barão Langsdorff. O projeto piloto prevê a construção de uma estação de tratamento de esgotos associada com tanques de peixes. A estação será um centro de pesquisa e difusão de tecnologias alternativas, para estudantes, pesquisadores, pequenos produtores rurais e outros interessados. Em cooperação com a equipe do Serviços Associados de Comunicação e Ação Popular – Jornal Popular –trabalhamos há mais de 5 anos na organização de pequenos produtores rurais da região, por uma agricultura sustentável.

Projetos desenvolvidos pelo OIA no exterior

Espanha

Através de Parceria com o Centro de Estudios de Metaeconomia de Madrid, Espanha, o OIA construiu o primeiro biossistema na região de Extremadura, na sede de estudo e pesquisa do CEM, no município de Segura de Toro. Este projeto irá possibilitar a troca de informações sobre tecnologias sustentáveis e a capacitação de jovens estudantes dos vários continentes em empreendedores destas tecnologias ambientais.

Alemanha

Através da Parceria Bonn Petrópolis Potsdam, os membros da equipe do OIA participaram das duas edições do “Seminário Internacional da Agenda 21” seguido de estágio nos principais equipamentos públicos e privados que trabalham reciclagem, coleta seletiva, energia renovável, tratamento de água e tratamento de esgoto na cidade de Bonn e adjacências.

Cuba

Integrantes da Universidade de Oriente de Santiago de Cuba visitaram o escritório de trabalho do OIA em Petrópolis, conheceram o projeto piloto e estabeleceram um acordo para desenvolvimento em conjunto de um projeto em Guamá, aos pés da Serra Maestra.

Nicarágua

Com a cooperação do Centro de Estudios de Metaeconomia, no final de 2003, a equipe do OIA pode levar a tecnologia dos biossistemas para este país e

instalar, com financiamento das empresas de exportação de café, duas unidades, que irão atender a 1000 pessoas que permanecem alojadas nas fazendas durante a colheita. Em 2004 novos projetos serão executados buscando sanear o habitat humano nos alojamentos, produzir biogás para cozinhar os alimentos que são oferecidos aos trabalhadores diminuindo o impacto no corte de lenha, reciclar nutrientes para o cultivo de café que já é cultivado na sombra da floresta em meio aos pássaros e animais e todo processado manualmente. Fará parte do projeto do OIA em parceria com o CEM, acompanhar o desenvolvimento integrado da escola local inserido-a nos temas da Agenda 21.

Haiti

Um centro de atendimento para 250 crianças receberá um biodigestor com a finalidade de sanear o habitat e fornecer energia e gás de cozinha no ano de 2004. Será financiado por um empresário americano, mantenedor do centro infantil. Junto com a construção será treinada uma equipe local para posterior replicação da tecnologia em seu país.

Parceiros do OIA

Os principais parceiros de O Instituto Ambiental - OIA ao longo destes dez anos de existência foram a ong – Hamburger Umweltinstitut e. V. – HUI, que transferiu os principais componentes das tecnologias aplicadas pela OIA; o Chengdu Energy – Environment International Corporation – CEEIC, que transferiu a tecnologia dos biodigestores construindo duas unidades em conjunto sendo uma em Petrópolis e outra em Changdu, na China; o Enviro Options, companhia sul africana, que implantou o primeiro sanitário ambiental que separa líquido de sólido e não utiliza água; o Serviço de Educação e Organização Popular – SEOP, que introduziu os biossistemas em seus centros comunitários; a Fundação Banco do Brasil – FBB, que escolheu a experiência de tratamento biológico de esgotos do Sertão do Carangola como exemplo de tecnologia social para o lançamento do Prêmio de Tecnologia Social; o Instituto Centro CAPE que coordenou a elaboração do Manual de Biossistema Integrado de Petrópolis; o Centro de Estudos de Metaeconomia – CEM, onde o biossistema construído pelo OIA servirá como uma das referências para lideranças empreendedoras da América Latina, América Central, Caribe e África, no treinamento em microtecnologias sustentáveis; e a Fundação ZERI que continuamente permite intercâmbios entre as várias iniciativas de Emissão Zero que estão sendo implantadas ao redor do planeta, especialmente através de consultorias com o Professor George L. Chan, do Progama ZERI, junto a ONU; a Coopergen – Cooperativa de Trabalho, na construção dos biossistemas e capacitação de mão de obra especializada.

Equipe do OIA

Francisco Pontes de Miranda – Diretor ExecutivoNatacha Monai Vaucher – Mestre em BiologiaRicardo Eira da Rocha – Mestre em Agroecologia Marisa Bastos Fukuda – Zootenista e PiscicultoraValmir Fachini – Coordenador de Difusão

Jorge Fernando G. Pires - Arquiteto – Coordenador de ProjetosEduardo Magalhães – Coordenador LocalDouglas Mulhall – Jornalista e EscritorMárcio Mendes Pimentel – Produtor Orgânico Katja Hansen – Engenheira Biológica

Contato no RJ

Estr. União e Industria, 13786 – ItaipavaCep 25750-226 - Petrópolis – RJTelefone: (24) 22223391Arq. Jorge FernandoE-mail: gerencia@aditivospetropolis.com.br

Francisco Pontes de Miranda – Diretor ExecutivoTelefone: (21) 2239 3350E-mail: arcalama@dh.com.br

Contato em SC

Valmir FachiniAv. Nereu Ramos, 434Cep.: 89190-000 – Taió – SCTelefone/Fax: (47) 562 0291E-mail: fachini@compuland.com.br

Home page

www.oia.org.br

Análise do biodigestor

•Parâmetros Entrada Saída•DBO 1166 75,9 mg/l•DQO 2730 150 mg/l•N - Nitrato 0,51 0,39 mg/l NO3•N - Nitrito 2,12 0,14 mg/l NO2•Resíduos T 2425 316 mg/l•RNFT 1710 14 mg/l•Sólidos Sed. 70 0,2 mg/l•Fósforo Total 2,47 1,66 mg/l P

Coliformes fecais no efluente•Laboratório entrada saída 100 ml•Caempe 5,4x10-5 3,48x10-2••Ecolabor 4,0x10-4 20••Sabesp 2,4x10-6 1,0x10-2 ••Fiocruz > 1800 240

BIODIGESTOR EM RESIDENCIA NA MANGA LARGA – ITAIPAVA

UTILIZAÇÃO DO BIO-GÁS

BIODIGESTOR EM RESIDENCIA DE ALTO PADRÃO

NO COND. VALE DA BOA ESPERANÇA

BIODIGESTOR EM RESIDENCIA NA MANGA LARGA

ITAIPAVA

CONCRETAGEM DO DOMO E 1A. FIADA

DE ALVENARIA

INíCIO DA 1A. FIADA DA CÚPULA

1A. FIADA DA CÚPULA

FECHAMENTO CÚPULA

VISTA DO CONJUNTO

BIODIGESTOR, CAIXA DE

COMPENSAÇÃO E FILTRO

VISTA INTERNA DA CÚPULA

ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DO SERTÃO

DO CARANGOLA

VISTA DO TANQUE DE OXIDAÇÃO E

PRODUÇÃO DE ALGAS

VISTA DO TANQUE DE PLANTAS AGUÁTICAS

– MACRÓFITAS -

VISTA DO TANQUE DE CRIAÇÃO DE PEIXES

-TILÁPIAS -

ESCOLA AGRICOLA DE SURUÍVISTA DO

CONJUNTO BIODIGESTOR,

CAIXA DE COMPENSAÇÃO E

FILTRO

MANGA LARGARIACHO

PRESERVADO COM A INSTALAÇÃO DE 4 BIODIGESTORES EM

SEU CURSO