UFMG e Copasa desenvolvem sistemas de tratamento de esgoto para pequenas comunidades

A UFMG e a Copasa mantêm há 15 anos, na Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) do Ribeirão Arrudas, em Belo Horizonte, o Centro de Pesquisa e Treinamento em Saneamento (CePTS). Ali funcionam diferentes configurações de sistemas de tratamento que, a um só tempo, são tratados como protótipos e estão prontos para serem utilizados.

Professores, pesquisadores e alunos da Escola de Engenharia estudam sistemas adequados para servir a pequenas comunidades (a partir de 100 habitantes, a um custo de R$ 200 a R$ 400 por habitante), na medida em que demandam poucos recursos e energia e dispensam mão de obra qualificada.

Em área de aproximadamente 10 mil metros quadrados, o Centro abriga sistemas compactos, que têm fabricação facilitada e ocupam pouco espaço, e sistemas naturais – todos eles não mecanizados (ou simplificados). "Privilegiamos a combinação de processos, alguns dos quais já existem isoladamente. Nossas pesquisas servem para definir e aprimorar critérios e parâmetros que fornecemos a outros", informa o professor Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Escola de Engenharia.

Chernicharo lembra que o projeto da estação de tratamento do Onça, que atende 1 milhão de pessoas em Belo Horizonte, resultou em grande parte das pesquisas desenvolvidas no Centro. Além do caráter aplicado dos estudos, apropriados às condições brasileiras, ele possibilitou a formação de dezenas de mestres e doutores, hoje atuando em diversas instituições de ensino.

Considerada uma das mais importantes estruturas do gênero na América Latina, o CePTS abriga unidades de pesquisa alimentadas com uma parcela do esgoto que chega à ETE Arrudas, depois de submetido a tratamento preliminar (remoção de sólidos grosseiros e areia). O objetivo é criar e oferecer novas alternativas e configurações de unidades de tratamento de esgoto e recuperação dos subprodutos do processo – lodo e biogás –, além de otimizar parâmetros de dimensionamento e de operação.

As instalações geridas em conjunto pela UFMG e pela Copasa processam cerca de três litros de esgoto por segundo – para se ter uma ideia, a ETE Arrudas trata 2 mil litros por segundo.

Os chamados sistemas compactos removem praticamente a mesma quantidade de matéria orgânica que os naturais (que utilizam lagoas ou plantas). A remoção da matéria orgânica é importante para evitar a mortandade de peixes. Por outro lado, os sistemas naturais são capazes de eliminar com maior eficiência os patógenos (organismos causadores de doenças).

"Os sistemas compactos ocupam uma área muito menor e podem ser complementados por unidades de desinfecção. Nos dois casos, os processos são integralmente biológicos, não incluem nem uma gota de produto químico", explica Carlos Lemos.

Os estudos realizados no Centro de Pesquisa e Treinamento em Saneamento estão documentados em publicações, como as da série Princípios do tratamento biológico de águas residuárias. São sete livros didáticos, com versões em português (Editora UFMG), inglês e espanhol. Alguns deles figuram entre os mais vendidos do segmento no Brasil e no exterior.

"A série é referência em vários cursos e para projetos em diversos países de clima quente, notadamente na América Latina, na África e na Ásia", informa o organizador da coleção, professor Marcos von Sperling.

A implantação e a expansão contínua do Centro têm contado com apoio de órgãos e entidades como CNPq, Capes, Fapemig, Finep e Funasa, além de empresas privadas.

Sistemas
O sistema mais utilizado no CePTS é um reator UASB (reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo, na sigla em inglês). O esgoto é distribuído no fundo da estrutura, onde atravessa massa de microrganismos. O processo de conversão da matéria orgânica gera biogás (que pode ter aproveitamento energético), lodo excedente (resultado do crescimento da massa microbiana e que pode ser transformado em insumo agrícola) e o esgoto tratado, que pode, sob certas condições, ser destinado ao reúso. O efluente final está livre de 70% da matéria orgânica.

Na maioria das aplicações no CePTS, utiliza-se uma etapa de pós-tratamento desse efluente anaeróbio, para incorporar a remoção de outros poluentes (principalmente nutrientes e patógenos). Os nutrientes contidos no esgoto doméstico, como o nitrogênio e o fósforo, fazem o papel de adubo nas águas dos rios, estimulando o crescimento descontrolado de algas e plantas aquáticas; os patógenos, por sua vez, são bactérias, vírus, protozoários e vermes que podem causar danos à saúde dos animais e das pessoas.

Uma das formas de pós-tratamento do efluente do reator UASB é o filtro biológico percolador, unidade compacta que conta com estruturas verticais preenchidas com brita ou material sintético, como o plástico. Os microrganismos crescem ali aderidos a esse meio suporte e absorvem matéria orgânica, que utilizam como alimento. Os pesquisadores da UFMG têm obtido bons resultados em testes para a utilização de espuma de poliuretano como meio suporte no filtro percolador.

Outras modalidades de geração de efluentes de melhor qualidade (com no máximo 10% de matéria orgânica restante) são associações dos reatores UASB com sistemas naturais, como lagoas de polimento e wetlands. As lagoas são especialmente eficientes na remoção dos patógenos e da amônia. As algas, presentes em grande quantidade nessas lagoas, produzem oxigênio e elevam o pH, condições essenciais para os mecanismos de remoção. A configuração de lagoas rasas em série proporciona maior eficiência. Com o objetivo de proporcionar a eliminação parcial de algas e contribuir para a redução complementar de sólidos em suspensão e matéria orgânica do efluente final, a última lagoa conta com filtro grosseiro de pedras.

As wetlands são sistemas alagados construídos, ou filtros plantados, com escoamento vertical ou horizontal subsuperficial. No sistema horizontal, o esgoto pré-tratado escoa de forma contínua, e seu percurso possibilita a remoção complementar de matéria orgânica, sólidos e nutrientes. No sistema vertical, o esgoto não passa por tratamento prévio e é aplicado de forma intermitente sobre a superfície do leito plantado. Os leitos das unidades são constituídos de escória siderúrgica ou de brita.

Os pesquisadores da UFMG ressaltam os esforços dirigidos ao máximo aproveitamento do biogás e do lodo. Composto em sua maior parte de metano (constituinte energético) e dióxido de carbono, o biogás coletado, depois de passar por um filtro que remove gás sulfídrico, é comprimido e armazenado. O lodo excedente dos reatores UASB é aquecido com o calor gerado pela queima do biogás, o que inativa organismos patogênicos e possibilita sua utilização como adubo agrícola.

Linhas diferentes
Thiago Bressani Ribeiro, aluno do Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG, está finalizando seu trabalho de mestrado no CePTS. Ele pesquisa a utilização de espuma de poliuretano como material suporte para filtro biológico no sistema UASB.

A espuma favorece a colonização de microrganismos que atuam na remoção de nitrogênio amoniacal, que tem forte impacto negativo no ambiente, e possibilita simplificação operacional do sistema de tratamento. Diversos pesquisadores têm trabalhado no aprimoramento do sistema, em parceria com duas empresas paulistas, e a transferência de tecnologia está próxima.

"As estações de tratamento possuem grandes tanques, os decantadores secundários, que implicam custo elevado. A eliminação de grandes estruturas gera economia, que é extremamente importante para atender a sistemas descentralizados, apropriados para pequenas comunidades", explica Thiago.

Ele salienta que, no Centro, os pós-graduandos têm oportunidade de vivenciar situação muito próxima à real. "O CePTS agrega em sua estrutura várias tecnologias e alternativas simplificadas de tratamento do esgoto. Além disso, é valioso conviver com pessoas de diferentes linhas de pesquisa", diz o estudante, mencionando outra vantagem do Centro: ele está implantado em uma grande estação de tratamento, com fluxograma complexo, o que oferece perspectiva de comparação.

O diretor de Planejamento e Gestão de Empreendimentos da Copasa, Ronaldo Matias de Sousa, afirma que a empresa valoriza a parceria com os pesquisadores da UFMG, considerados referência na área de saneamento, e tem interesse em ampliar o trabalho conjunto com a Universidade.

"As pesquisas têm contribuído significativamente para a universalização do tratamento de esgoto em Minas Gerais. O esforço conjunto tem como grande qualidade a busca de soluções tecnológicas eficazes e de baixo custo", diz o diretor, lembrando que técnicos da Copasa têm aprofundado conhecimentos e se formado mestres e doutores com base nos estudos desenvolvidos no CePTS.

(Itamar Rigueira Jr./Boletim 1.916)