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Na Suíça, pesquisadores repensam a gestão de águas residuais

Fonte

ETH Zurique | Instituto Federal de Tecnologia de Zurique

Data

sexta-feira, 30 junho 2023 11:45

Áreas

Cidades. Desigualdade Socioambiental. Engenharia Ambiental. Engenharia Hídrica. Gestão Ambiental. Gestão de Resíduos. Qualidade da Água. Saneamento. Saúde. Sociedade. Sustentabilidade. Tecnologias. Toxicologia.

Longe da vista, longe da mente: nos sistemas de esgoto, o descarte de dejetos humanos usa grandes quantidades de água doce para expulsá-los das casas e cidades o mais rápido que as tubulações possam carregá-los. Os sistemas urbanos modernos de água são amplamente considerados como uma das maiores conquistas do século passado. Eles fornecem água potável, canalizam águas residuais para estações de tratamento e desviam as águas pluviais das áreas urbanas. “Como resultado, desfrutamos de condições de vida secas e higiênicas, dois dos pilares da saúde pública em áreas urbanas densamente povoadas”, disse o Dr. Max Maurer, professor de Sistemas Hídricos Urbanos no Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurique), na Suíça, e também do Instituto Federal Suíço de Ciências Aquáticas e Tecnologia (Eawag), que faz parte do Domínio ETH.

Para conseguir isso, os países industrializados construíram uma vasta quantidade de infraestrutura. Só na Suíça, se colocados de ponta a ponta, os 200.000 quilômetros de tubulações de água e esgoto dariam a volta ao globo cinco vezes. A extensa rede de esgotos subterrâneos transporta águas residuais para cerca de 800 estações de tratamento centralizadas.

Essa abordagem da infraestrutura hídrica provou seu valor em países industrializados – e por décadas também foi considerada uma referência para o resto do mundo. “Mas a verdade é que os sistemas convencionais de água urbana não são mais sustentáveis”, disse o professor Max Maurer.

De lixo a recurso

O Dr. Kai Udert, professor do Instituto de Engenharia Ambiental do ETH Zurique e cientista sênior do Eawag, é igualmente cético em relação à infraestrutura hídrica convencional. “Usamos água potável para diluir fezes, urina e água levemente suja de banheiros e cozinhas e transportá-los para o sistema de esgoto – isso é um absurdo!”, disse o pesquisador.

O professor Kai Udert, especialista em engenharia de processos, vê o esgoto não como um resíduo malcheiroso que precisa ser descartado, mas sim como um recurso valioso que deve ser explorado adequadamente. Sua explicação de por que precisamos adotar uma nova abordagem é simples: “As águas residuais são um dos últimos fluxos de resíduos lineares”, diz o professor Udert. “Nós descartamos tudo da mesma forma, independentemente de estar limpo ou sujo. Isso é ineficiente e cria todos os tipos de problemas que as pessoas tentam resolver há anos.” Por exemplo, os sistemas convencionais desperdiçam não apenas grandes quantidades de água e energia, mas também nutrientes valiosos que, se não forem realimentados no ciclo, acabam prejudicando o meio ambiente.

Enquanto isso, os desafios estão crescendo: a indústria de águas residuais está lutando para lidar com as mudanças climáticas, a infraestrutura está envelhecendo rapidamente, a população está em expansão e a urbanização é crescente, bem como uma nova pressão sobre as estações de tratamento para remover micropoluentes.

Os pesquisadores argumentam que é hora de repensar. Eles estão pedindo uma mudança de paradigma, passando várias das usinas centralizadas para um sistema descentralizado de tratamento de águas residuais baseado em infraestrutura modular de água. Isso daria um meio mais eficiente e eficaz de gerenciar os recursos hídricos urbanos.

Reator de biogás e pasteurizador

A Dra. Elizabeth Tilley compreende muito bem a importância dos sistemas de saneamento descentralizados que não requerem abastecimento de água. No entanto, em muitas regiões do mundo, são necessários conceitos fundamentalmente novos para que funcionem. Elizabeth Tilley começou sua carreira de pesquisa no Eawag e concluiu seu doutorado como parte do projeto de reciclagem de nutrientes Vuna na África do Sul, liderado pelo Dr. Kai Udert. Hoje, ela é professora de Engenharia de Saúde Global no ETH Zurique, onde ela e seu grupo de pesquisa trabalham para desenvolver soluções acessíveis e socialmente aceitáveis para a proteção da saúde humana e do meio ambiente.

Cerca de 2,3 bilhões de pessoas em todo o mundo usam sistemas de saneamento local, como latrinas. Elas servem como uma barreira inicial para patógenos relacionados a excrementos, mas o esvaziamento regular da latrina cria seu próprio conjunto de problemas. Se o lodo for simplesmente despejado no meio ambiente ou deixado sem tratamento, o risco de propagação de patógenos – e o potencial para surtos de doenças como a cólera – é alto.

Há uma necessidade urgente de tecnologias descentralizadas que sejam robustas, acessíveis e fáceis de operar. Uma tecnologia promissora é um reator anaeróbico de biogás que é essencialmente um grande balão de borracha. Isso trata o lodo fecal até certo ponto, embora não o suficiente para torná-lo seguro para descarte. No lado positivo, no entanto, o processo produz um subproduto útil na forma de um gás rico em metano (biogás), que pode ser usado para cozinhar – assim como o propano ou o gás natural.

Juntamente com a empresa de engenharia queniana Opero e um fornecedor mexicano de reatores de biogás, a Dra. Elizabeth Tilley e sua equipe decidiram descobrir se poderiam usar o biogás derivado do lodo para abastecer um pasteurizador que aqueceria o efluente a uma temperatura suficientemente alta para matar todos os patógenos. O projeto foi financiado pelo ETH Zutique.

Expectativas para o futuro

Os professores Max Maurer e Kai Udert acreditam que em breve haverá estações de tratamento modulares em áreas urbanas e reatores compactos para tratar águas residuais em residências. O projeto de pesquisa COMIX, coliderado pelo Dr. Max Maurer, examinou recentemente o uso potencial de tecnologias modulares no setor suíço de gestão de água. Os resultados sugerem que a proporção de estações de tratamento de águas residuais descentralizadas pode aumentar de 2,5% para 50% em longo prazo.

Os pesquisadores também veem uma oportunidade para a Suíça acelerar os esforços para tornar sua infraestrutura hídrica favorável ao clima. Isso lhe daria a vantagem necessária para se posicionar como um mercado líder para o desenvolvimento e teste de sistemas modulares de água. Ao longo dos anos, a Suíça acumulou uma vasta experiência em todos os aspectos da gestão de recursos hídricos, graças também às suas universidades de ciência aplicada, à indústria e às instituições do domínio ETH. “Ainda assim, esse conhecimento permaneceu amplamente inexplorado”, destacou o professor Maurer.

Seria necessário um esforço conjunto de pesquisa, indústria e setor público para conduzir os projetos-piloto necessários para demonstrar a viabilidade desse conhecimento aplicado e, então, criar um mercado inicial.

Acesse a notícia completa na página do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (em inglês).

Fonte: Michael Keller, ETH Zurique. Imagem: sistema de esgoto transporta águas residuais para a estação de tratamento em Zurique. A água da chuva é conduzida através de tubulação separada. Fonte: Professor Dr. Max Maurer, ETH Zurique.