| BANHEIRO ECOLÓGICO |
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| Enviado em Thu 18 Dec 2008 por tomaz ahau (3054 leituras) |
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CENTRO UNIVERSITÁRIO SENAC PEA_V – Projeto de Engenharia Ambiental Engenharia Ambiental – 8º Período 1 BANHEIRO ECOLÓGICO, PRODUZINDO ADUBO E PRESERVANDO O MEIO AMBIENTE Fernando Lobato Bozza Filho; Luiz Eduardo Pereira de Oliveira; Marcos Bolognini Barbosa; Patrícia Aguiar Pimentel. Endereço: Rua Tucumã, 177, apartamento 131. Bairro – Jardim Europa, São Paulo SP - CEP: 01455010- País Brasil- Tel: +55 (11) 30315206 - e-mail: marbbar@gmail.com RESUMO O presente trabalho estuda como alternativa ao sistema sanitário convencional o uso de um sanitário ecológico, que previne a contaminação ambiental através de um tratamento a seco. Tendo em mente todo o ciclo do esgoto sanitário e toda a problemática atual da água, buscamos identificar quais os problemas relacionados às fezes e à urina, quais os tipos de microorganismos que apresentam riscos à saúde humana, tecnologias de tratamento alternativas, indicadores de eficiência de tratamento e de segurança no seu uso e precauções na aplicação deste composto. Por ser um material rico em nutrientes as excretas são um recurso muito valioso que podem ser reincorporado no ciclo das plantas, onde estas se alimentam dos nutrientes do solo que foram disponibilizados pelos microorganismos. Após nos alimentarmos devolvemos este material para o solo e os microorganismos se alimentam da matéria orgânica, disponibilizando novamente alimento para as plantas criando um sistema dinâmico e sustentável. O artigo traz quais são as rotas de transmissão de doenças através das excretas como a contaminação cruzada, o contato direto ou indireto. Os fatores que influenciam na redução dos patogênicos como, temperatura, tempo e pH. E os tipos de tratamento que podem ser aplicados e como devem ser executados para obter o composto de melhor qualidade apresentando menor risco. Foram feitas análises em laboratórios e exames de toxicidade a fim de se comprovar os valores reais e os mostrados em bibliografias dos compostos de locais na cidade de São Paulo que utilizam este tipo de sanitário. PALAVRAS-CHAVE: Microorganismos, excretas, tratamento, risco e agricultura AGRADECIMENTOS Gostaríamos de agradecer às nossas famílias pelo apoio e ajuda no desenvolvimento do trabalho, ao professor Alexandre Saron pelo seu interesse em nosso projeto e auxilio em todos os momentos, aos orientadores do PEA, a Todo o pessoal do laboratório de design industrial, ao Leandro do laboratório de química ambiental do SENAC e à Débora do laboratório de microbiologia do SENAC. Agradecemos também ao grupo Solares que nos forneceram o espaço para a construção do banheiro, a Casa dos Hólons que nos forneceu amostras dos compostos para análise e ao engenheiro agrônomo Danilo Cândia Barbosa. INTRODUÇÃO Apenas 0,1% do esgoto de origem doméstica é constituído de impurezas de natureza física, química e biológica, e o restante é água, o contato com esses efluentes e a sua ingestão é responsável por cerca de 80% das doenças e 50% das internações hospitalares, segundo a World Health Organization. Um estudo do Programa das Nações Unidas indica que apenas 27,3% do esgoto gerado no Brasil recebe algum tipo de tratamento, sendo o restante despejado "in natura" constituindo-se uma grande fonte de degradação do meio ambiente e de proliferação de doenças. Por isso, a eliminação do esgoto proveniente dos sanitários tradicionais representa uma grande vantagem em prol da saúde publica e do meio ambiente. Um sanitário compostável pode fechar o ciclo natural dos nutrientes, transformando um risco à saúde nos dias de hoje em um composto seguro e com excelente valor nutricional para a agricultura, sem ocasionar problemas com odores ou vetores de doenças. O sanitário ecológico usa o método da compostagem das fezes com cinzas e serragem, eliminando a necessidade de água potável como meio de transporte para levar as fezes para um sistema de despejo ou tratamento convencional, alem de reduzir a necessidade de insumos agrícolas. Este sistema se bem implantado resolve o problema de saneamento básico sem depender da ajuda do governo a baixos custos e com muita eficiência. O problema com a utilização de banheiros secos começa na barreira cultural observada com mais freqüência nas sociedades urbanas. Costumamos chamá-la de fecofobia ou medo dos próprios dejetos. É só observar os sistemas sanitários convencionais que praticamente escondem os dejetos utilizando odorizadores de vaso e um visual totalmente limpo, mascarando a nossa própria realidade. A idéia de se utilizar o próprio dejeto, para qualquer que seja o fim, é realmente algo assustador para uma sociedade desavisada de suas próprias mazelas futuras. Já no meio rural as pessoas são acostumadas a lidar com as fezes dos animais, conhecem o potencial da matéria orgânica e a funcionalidade de se acompanhar os ciclos biológicos da natureza. Outra possível barreira à implantação dessa tecnologia no meio urbano é a necessidade de uma localização de fácil acesso externo e que seja voltado para o norte a fim de se obter um bom tratamento termofílico. Após o tratamento e maturação do composto é necessária a retirada do composto e de preferência seu uso como adubo, o que requer área verde ou local para disposição no solo. DEJETOS OU RECURSOS As fezes e urina humanas podem ser utilizadas como adubo (fertilizante) em cultivos devido ao seu alto teor de nutrientes. Estes produtos geralmente não estão contaminados com substâncias tóxicas da indústria química, mas ainda sim devem ser tratados para reduzir os índices de patógenos para um nível seguro. Pode haver hormônios nos dejetos, porém o seu uso em terras para agricultura não proporciona tantos danos ambientais como em corpos d’água. Em questão de higiene, tanto o tratamento de águas residuárias como de dejetos in natura podem reduzir os riscos à exposição de patógenos de formas distintas. Por isso é uma boa prática no manejo e tratamento de fezes e urina, levando em consideração as analises e resultados conhecidos de manejos já implantados, a estratégia de separação da fase liquida e sólida. Algumas das vantagens de separar estas fases são: • Menos Volume – Se a urina for separada das fezes o volume será menor e facilitará a redução do volume e peso das fezes pelo processo de desidratação e compostagem. • Menos Cheiro – mantendo-se as fezes e urina separadas o cheiro será menor por não haver a decomposição anaeróbia, consequentemente melhorando as condições de uso do banheiro e manejo dos dejetos. • Prevenção da contaminação e dispersão de patógenos – Uma parcela de fezes mais seca reduz o risco de vazamento, dispersão e infiltração caso haja algum furo ou vazamento de material para o solo, água e o entorno. • Manuseio das fezes de forma mais fácil – As fezes secas propiciam uma redução dos patógenos. Consequentemente facilitarão uma maior redução por outros métodos de tratamento secundários, facilitando o manejo dos dejetos. Um individuo normalmente excreta em torno de 10(elevado a 11) a 10(elevado a 13)/g de microorganismos nas fezes. Estes organismos na sua grande maioria não apresentam riscos à saúde. A urina normalmente é estéril na bexiga, mas acaba sendo contaminada na saída do canal urinário. A urina possui em torno de 10 (elevado a 3)microorganismos/ml em condições normais, e estes também não apresentam nenhum risco em sua grande maioria. Os patogênicos em sistemas sanitários que apresentam risco geralmente são transmitidos através da rota de transmissão das fezes, onde os patogênicos excretos nas fezes infetam a pessoa através da ingestão, através das mãos, comida ou água. Tabela 1: Rota de Transmissão das Fezes Banheiros secos geralmente não têm vias de contato com águas superficiais nem subterrâneas. Exceto em casos em que a construção é inadequada ou mal localizada, como em casos onde exista afloração de água ou solo muito úmido e que favoreça o transporte de microorganismos, é muito difícil que haja problemas deste tipo. Em casos de local inapropriado como foi citado, elevar o banheiro e coletar a excreta acima do nível do solo geralmente evita o transporte destes microorganismos. Poços escavados no chão são soluções alternativas e devem ser bem elaboradas para não contaminar a água subterrânea. Quando ocorrem chuvas fortes a água infiltrada e o pode OCASIONAR uma contaminação cruzada. Por isso uma câmara acima do nível do solo é mais recomendada do ponto de vista de saúde. É sempre aconselhável se conhecer a área aonde vai se construir um banheiro como deve ser em toda obra de construção civil. O contato direto e indireto com as excretas pode ocorrer antes do tratamento, durante o tratamento incluindo o seu manuseio, ou quando o material é usado, aplicado no solo. A contaminação da comida pode ocorrer direto do uso ou praticas não higiênicas na cozinha. Mesmo se as culturas plantadas com este tipo de adubação forem cozinhadas antes do consumo. Isto devido à superfície poder estar contaminada e transferir patogênicos para as comidas e líquidos. Algumas medidas devem ser tomadas para minimizar a exposição como sistemas fechados, EPIs para manusear o composto e ferramentas adequadas. Diferentes tipos de tratamentos de excreta são barreiras para reduzir a quantidade de patogenos, levando a um produto mais seguro para se manusear como fertilizante, mas cabe dizer que o tratamento não é considerado necessário quando algumas barreiras são adotadas, incluindo proteção adequada da fazenda e dos trabalhadores, como cobrir os dejetos com 25 cm de solo e não plantando culturas de consumo das raízes, como cenoura e diversas outras plantas (WHO, 1989). A exposição ao tempo reduz a umidade e mata os patogênicos através da luz UV. Alem disso, no solo, acontece à competição entre os microorganismos existentes e os introduzidos que acelera sua redução no meio por não ser um ambiente favorável. O tempo funciona como uma “barreira” na redução dos microorganismos patogênicos para a agricultura, esta é de adicional importância, especialmente para culturas em que as plantas poderão ser consumidas cruas. Em sumo é importante este período de aguarde antes do plantio. Um tempo aconselhável segundo Joseph Jenkins é um mês de aguarde antes do plantio. FATORES QUE INFLUENCIAM NA ELIMINAÇÃO DOS PATOGÊNICOS Após a evacuação, a concentração de patogênicos intestinais geralmente reduz com o tempo pelas condições externas e pela concorrência e declínio populacional. Protozoários e vírus são incapazes de crescer em um ambiente fora do hospedeiro, por isso seu numero sempre irão diminuir, já as bactérias podem se multiplicar se encontrarem condições ambientais favoráveis. Helmintos talvez precisem de um tratamento térmico antes de ser eliminados. A habilidade de um microorganismo sobreviver no meio ambiente é definido como a sua capacidade de sobreviver e se adaptar às mudanças nas condições ambientais. Todos estes fatores que determinam a mortandade dos patógenos podem ser usados separados ou combinados com o tempo como métodos de tratamento para produzir fertilizantes seguros da excreta. TRATAMENTO DAS FEZES Armazenamento: O armazenamento das fezes conforme o tempo vai causando a inativação dos patogênicos sem nenhum tipo de tratamento. O tipo de microorganismo e as condições de armazenamento que determinam o tempo de redução ou eliminação. Os fatores temperatura ambiente, PH e misturas e competição biológica também irão afetar o tempo de inativação. Como as condições de armazenamento variam muito fica difícil estabelecer um tempo padrão para que se atinjam condições seguras de manuseio. O armazenamento é a forma mais simples de tratamento de fezes, a inativação dos patogênicos é lenta, e pode levar meses para a redução das bactérias e anos para inativação de ovos de helmintos até se tornar um fertilizante seguro. A estocagem simples em temperatura ambiente não deve ser considerada uma pratica segura a menos que este dure muitos anos como mostrado na Tabela 2. A pratica de apenas cobrir as fezes com solo ou serragem também é uma pratica não muito segura, porém ao se combinar barreiras o armazenamento pode se tornar algo aplicável. Tabela 2: Tempo de inativação dos microorganismos sem tratamento Se formos considerar apenas o armazenamento uma zona de segurança se estabelece com um ano, pensando-se na inativação dos helmintos de acordo com WHO (1989) Strauss e Blumenthal (1990) sugeriram que um ano sob condições tropicais (28-30°C) consiste em uma margem segura. TRATAMENTO DAS FEZES O tratamento térmico é uma das maneiras mais efetivas de matar os patogênicos e é o método mais utilizado para tratar o lodo de estações de esgoto. Na figura 1 a inativação dos patógenos é plotada em função da temperatura e tempo. Esta cria uma zona de segurança, um ponto ótimo de funcionamento do processo. Por exemplo com temperaturas superiores a 55°C sendo atingidas por uns dias, uma inativação muito eficiente ocorre. Figura 1: Zona segura de tratamento térmico x tempo (Feachem et al., 1983) Para tratar as fezes, um tratamento térmico a 50°C por um período de 14 dias ou a compostagem em pilhas com aeração por um período de um mês de 50 – 60°C são recomendados como tratamentos muito eficientes. A compostagem de lodos de esgoto e resíduos orgânicos domiciliares também são recomendados para ocorrer nesta faixa de temperatura (Swedish EPA, 2002;EC, 2000; Danish EPA, 1996). Haug (1993) fez estudos que onde um a dois dias nas temperaturas de 55 – 60°C foi suficiente para matar praticamente todos os patogênicos. O processo de compostagem também decompõe o papel higiênico, tornando-o parte do composto e minimizando seu impacto. As fezes também podem ser aquecidas por uma placa de metal que recebe os raios solares no compartimento de compostagem. Esta é uma técnica que pode melhorar o processo e ajudar na eliminacão das dos microorganismos. A compostagem é um processo natural e uma opção viável para tratar as fezes, no entanto, uma compostagem que tenha a decomposição da matéria orgânica e um tratamento termofílico adequado é difícil de conseguir em pequena escala. A mistura, aeração e relação C:N precisam estar apropriadas para o processo de compostagem ocorrer de forma eficaz. A adição de serragem de madeira não tratada é muito importante para aumentar a aeração e reduzir umidade, a compostagem das fezes pode ser feita com os rejeitos orgânicos da cozinha. A compostagem com palha apenas também é recomendada como um tratamento eficaz. Por todas estas características descritas acima, a compostagem é aconselhável como um tratamento secundário em um sistema de larga escala e necessita ser aerado e monitorado para garantir que a temperatura (>50C) seja atingida em todo o material. Durante a compostagem, mudanças do pH e alta atividade biológica irão afetar a inativação dos patogênicos, que é muito importante quando se tem um tratamento em condições mesofílicas. A adição de cinzas nas fezes como tratamento primário é recomendado e irá facilitar a inativacão dos patogênicos, reduzindo o risco de transmissão de doenças durante o manuseio ou uso do material. As cinzas também ajudam a reduzir o odor e o risco de contato com moscas e mosquitos. Este tipo de tratamento primário muitas vezes influencia no tratamento secundário. POSSIVEIS USOS DE INDICADORES DO TRATAMENTO Uma análise laboratorial analítica seria o mais indicado para se garantir a produção de um composto seguro, no entanto esta não é uma opção viável devido ao seu alto custo e dificuldade de realização, que necessita de laboratórios especializados. Existem alguns candidatos como indicadores que representem os microorganismos mais resistentes no grupos de bactérias, vírus, parasitas protozoários e helmintos. Estes podem ser usados como indicadores conservacionistas para a validação de diferentes tipos de tratamento. As bactérias do tipo enterococco, Cryptosporidium oocysts e ovos de Ascaris podem funcionar como um bom indicador. O Engelberg guidelines (stated in WHO, 1989) prioriza os coliformes fecais e os ovos de nematóide, no entanto estes tem sua redução fácil e não são indicadores de sobrevivência de patógenos em sistemas de tratamento. Um indicador bem recomendado devido à sua alta capacidade de sobrevivência são os ovos de helmintos, um dos últimos patogênicos a serem inativados como é mostrado na Tabela 3. Tabela 3: Inativação de Ovos de vermes parasitários APLICAÇÃO DO COMPOSTO As recomendações para aplicação do composto na agricultura irão depender do tratamento precedente. Porem algumas medidas adicionais devem ser tomadas para minimizar os riscos de transmissão de patógenos, como: • Cuidados no transporte do material e evitar a contaminação do material tratado com o não tratado. • Para se aplicar o material no solo devem ser usados EPIs e ferramentas adequadas. • As fezes devem ser incorporadas ao solo o mais rápido possível e não deixadas na superfície. • Compostos que não tenham tido tratamento adequado e comprovado não deverá ser utilizado para o cultivo de vegetais, frutas e raízes que serão consumidas cruas, exceto arvores frutíferas. • Deve-se dar um mês de espera entre a aplicação do composto e a colheita para maior segurança e inativação do patógenos restantes. ANÁLISES LABORATORIAIS E RESULTADOS OBTIDOS: Foram feitos dois experimentos laboratoriais, sendo estes o Teste de Toxicidade Através da Germinação de Sementes e do Alongamento das Raízes, com o objetivo de analisar a influência da urina no crescimento das sementes, este experimento foi realizado no SENAC, e outro que tem como foco analisar o comportamento quantitativo dos Coliformes Fecais e Totais no composto em dois períodos distintos, este experimento foi realizado em um laboratório externo utilizando a seguinte metodologia 21th ed. “STANDARD METHODS For the Examination of Water and Wastewater”, APHA, AWWA, WPCF. Tabela 4: Análise de Toxicidade nas Sementes de Pepino Raiz Pepino Média Variação % Germinou Tamanho (cm) Maior (cm) Menor (cm) Controle Positivo 0,0% - - - 100% 0,0% - - - 50% 0,0% - - - 25% 100,0% 0,3 0,8 0,1 12,50% 100,0% 2,1 2,9 1,2 6,25% 100,0% 3,4 4,0 2,6 Controle Negativo 100,0% 5,5 7,4 4,5 Tabela 5: Análise de Toxicidade nas Sementes de Pepino Raiz Alface Média Variação % Germinou Tamanho (cm) Maior (cm) Menor (cm) Controle Positivo 50,0% 0,5 0,7 0,1 100% 0,0% - - - 50% 0,0% - - - 25% 30,0% 0,2 0,5 0,1 12,50% 60,0% 0,6 0,9 0,1 6,25% 70,0% 0,9 1,2 0,6 Controle Negativo 90,0% 2,7 4,2 1,4 Tabela 6: Relação entre o comprimento das raízes (em%) Solução Alface Pepino Controle Negativo 100 100 25% de Urina 7,4 5,5 12,5% de Urina 22,2 52,7 6,25% de Urina 33,3 61,8 Tabela 7: Análise de Coliformes Fecais e Totais Patógenos Tempo de maturação do (Número Mais Provável / 100g) composto Coliformes Totais Coliformes Fecais 2 meses 1,1.10E5 1,5.10(elevado a 3) 4 meses 1,1.10E5 9,0.10(elevado a 2) AVALIAÇÃO DOS DADOS O alface obteve 20% a menos de germinação em suas sementes, na solução de 6,25% de urina quando comparado ao controle negativo, no qual não contém urina. O comprimento das raízes das sementes do alface, que receberam a solução com 6,25% de urina apresentou um crescimento de 33,33% no comprimento de suas raízes quando comparado ao controle negativo. O pepino obteve 100% de germinação de suas sementes a partir da solução contendo 25% de urina. Nas soluções com porcentagens superior a 25% porcento não houve germinação. O comprimento das raízes das sementes de pepino, que receberam a solução contendo 6,25% de urina apresentaram um crescimento de 61,8% no comprimento de suas raízes quando comparado ao controle negativo. Em ambos os experimentos, a germinação se deu em soluções que continham 25% ou menos de urina. O resultado da análise de coliformes fecais e totais como pode ser observado na tabela 7, houve uma diminuição em 40% dos coliformes fecais da amostra mais recente para a mais antiga. E os coliformes totais não houve redução alguma. Este composto passou pelo sistema de armazenamento e adição de serragem apenas. CONCLUSÃO Atualmente, o sistema de tratamento de água engloba diversas etapas e custos antes do tratamento em si. Primeiro os dejetos são levados por um grande volume de água pelas tubulações das moradias, em seguida vai para o sistema de coleta da rede pública que leva o efluente para uma estação de tratamento de esgotos (ETE). Após o tratamento, a água retorna a um corpo d’água, porém o tratamento ainda não terminou seu ciclo, ainda há o problema do que fazer com o lodo gerado, que geralmente é desidratado, compostado ou mandado para aterros. Antes da realização deste trabalho, os integrantes deste grupo já sabiam da falta de recursos hídricos no mundo e da sua importância para a vida no planeta. Diante disso, o grupo buscou a solução que melhor abordasse a problemática da contaminação da água por esgotos sanitários (prevenir ao invés de remediar), um tratamento a seco. Sendo assim veio a idéia de desenvolver um sanitário ecológico, que no seu funcionamento não acarretasse os impactos do sistema convencional. Este sistema também evita o que foi mostrado anteriormente, que na maioria das vezes os esgotos não são tratados e acabam por poluir os cursos d’água. Durante a realização desta bioconstrução nossas convicções e opiniões só aumentaram em relação a essas pequenas atitudes e pensamentos que minimizam os impactos ambientais. Principalmente em relação aos recursos não-renováveis ou de difícil regeneração, como a água e o solo. O banheiro seco é uma prática do século XVIII, mas mesmo sendo tão antiga é uma das melhores soluções para minimizar o uso da água e seu tratamento, visto que ambos geram grande desperdício. Apesar da idéia deste PEA ser um projeto piloto, o grupo refletiu e acabou optando por fazer um banheiro real, que dure por muito tempo e seja uma contribuição concreta para o meio ambiente. O local escolhido foi um sítio de permacultura (sítio olho d’água) e com vontade, persistência e muita mão na massa nós construímos este banheiro, que temos certeza, em um futuro próximo terá sua função de exemplo de busca por um uso mais racional de nossos recursos e sustentabilidade. Este banheiro, além de economizar no custo da água do sítio em que estamos implantando, o composto gerado servirá como adubo na agricultura já existente no local, fechando o ciclo dos nutrientes. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ARORA, M.L., BARTH, E., UMPHRES, M.B. Technology evaluation of sequencing batch reactors. Journal Water Pollution Control Federation, v.57, n.8, p. 867-875, ago. 1985. 2. DATAR, M.T., BHARGAVA, D.S. Effects of environmental factors on nitrification during aerobic digestion of activated sludge. Journal of the Institution of Engineering (India), Part EN: Environmental Engineering Division, v.68, n.2, p.29-35, Feb. 1988. 3. FADINI, P.S. Quantificação de carbono dissolvido em sistemas aquáticos, através da análise por injeção em fluxo. Campinas, 1995. Dissertação de mestrado-Faculdade de Engenharia Civil-Universidade Estadual de Campinas, 1995. 4. Winblad, Uno (Ed.) (1998). Ecological Sanitation. Swedish International Development Cooperation Agency, Stockholm, Sweden. p. 25. 5. Rybczynski, W. et al. (1982). Appropriate Technology for Water Supply and Sanitation - Low Cost Technology Options for Sanitation, A State of the Art Review and Annotated Bibliography. World Bank. Transportation and Water Department, 1818 H Street N.W., Washington D.C. 20433 USA. 6. Jenkins, Joseph. The Humanure Hanbook. - A Guide To Composting Human Manure. Third Edition. 7. U.S. Environmental Protection Agency, 1996. Ecological Effects Test Guidelines (OPPTS 850.4200): Seed Germination / Root Elongation Toxicity Test. Disponível em: <www.epa.gov/opptsfrs/publications/OPPTS_harmonized/850_Ecological_Effects_Test_Guidelines/Drafts/85 0-4200.pdf>. 8.Dutka, B. 1989. Short-term root elongation toxicity bioassay. Methods for toxicological analysis of waters, wastewaters and sediments. National water research institute (NWRI), Environment Canada. 9.Bioensaios de Toxicidade Aguda com Sementes de Alface (Lactuca sativa L.). Apostilas do Centro de Energia Nuclear na Agricultura/USP – Campus Piracicaba. Disponível em: < http://web.cena.usp.br/apostilas/Regina/PG/CEN%205738%20Ecotoxicologia/Pratica%20Alface.doc>. |
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