Análise de viabilidade para implantação de polo produtor de água - Especializada em tratamento de água e efluentes
Por Iara Regina Grilo Papais e Dr. Fábio Campos
A água é elemento essencial para manutenção da vida e fator limitante para o desenvolvimento urbano, industrial e agrícola. Compreender e valorizar seus movimentos, como o ciclo hidrológico e a dinâmica antropogênica de utilização são fundamentais
A água é elemento essencial para manutenção da vida e fator limitante para o desenvolvimento urbano, industrial e agrícola. Compreender e valorizar seus movimentos, como o ciclo hidrológico e a dinâmica antropogênica de utilização são fundamentais para seu gerenciamento eficaz. Uma forma de gerir esta demanda e seus impactos é o reúso planejado de águas residuárias em segmentos que aceitem uma fonte não potável de abastecimento, a partir da recuperação da qualidade da água descartada após o uso. A qualidade na fonte geradora, o tratamento da água residuária, a confiabilidade no processo de tratamento, o projeto e a operação do sistema de distribuição são fatores que afetam a aceitabilidade do reúso. A implementação de políticas de gestão para uso e reciclagem de efluentes é recomendada pela Agenda 21 (1994). Partindo desta premissa, este trabalho busca analisar a viabilidade de implantação de polo produtor de água de reúso, com vistas a avaliar o potencial econômico e ambiental, na Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) Suzano. Para tanto, será delimitada e caracterizada a bacia de esgotamento atendida pela estação de tratamento, identificado e caracterizado os potenciais consumidores de água de reúso da região, bem como as possibilidades tecnológicas para produção da água de reúso. Espera-se, com esse trabalho, contribuir na ampliação dos conhecimentos acerca do tema, bem como fomentar ações no sentido de disseminar a discussão da necessidade de reaproveitar as águas servidas com vistas a um melhor uso do recurso hídrico disponível.
2.1 Gerenciamento do recurso hídrico
A água, recurso natural renovável, porém finito, apresenta valor econômico, social e estratégico, é um bem essencial para toda humanidade; sua demanda crescente e o mau uso são motivos de preocupação. A situação na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) é alarmante, apresentando disponibilidade média de apenas 200 m³/hab/ano (SORIANO et al, 2016).
No Estado de São Paulo, a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP) atende a 368 municípios, prestando serviços de abastecimento de água e de coleta e tratamento de esgotos; sendo que RMSP há 39 municípios, representando 47% dos habitantes do Estado. A seguir, são apresentados, na Tabela 1, os principais indicadores fornecidos pelo Relatório de Sustentabilidade 2017 da SABESP (SILVESTRE, TAVARES, 2017).
O Sistema produtor de água potável do Alto Tietê capta o recurso hídrico, cerca de 10 mil L/s, das barragens de Ponte Nova, Paraitinga, Biritiba, Jundiaí e Taiaçupeba e atende a Zona Leste do município de São Paulo, Arujá, Itaquaquecetuba, Poá, Ferraz de Vasconcelos e Suzano (SABESP, 2018). Para o presente estudo, o foco é a Bacia Hidrográfica do Alto Tietê (BHAT), que abrange os municípios de Nazaré Paulista, Mairiporã, Francisco Morato, Franco da Rocha, Caieiras, Cajamar, Pirapora do Bom Jesus, Santana do Parnaíba, Barueri, Jandira, Carapicuíba, Osasco, Itapevi, Vargem Grande Paulista, Taboão da Serra, Embu das Artes, Cotia, Itapecerica da Serra, Embu-Guaçu, São Paulo, Guarulhos, Arujá, Itaquaquecetuba, Poá, Ferraz de Vasconcelos, Mauá, São Caetano do Sul, Diadema, São Bernardo do Campo, Santo André, Rio Grande da Serra, Ribeirão Pires, Suzano, Mogi das Cruzes, Biritiba Mirim, Salesópolis e Paraibuna, representados na Figura 1.
No setor industrial, a qualidade da água aplicada varia, além do custo benefício para cada tipo de aplicação, de acordo com cada setor de produção, podendo modificar propriedades e qualificações do produto final, sendo a turbidez, a cor, o odor, a alcalinidade, a salinidade, a dureza, o teor em sílica, os gases dissolvidos e a oxibilidade da água são os parâmetros mais considerados para estabelecer a pureza da água utilizada. Os padrões devem ser embasados em suporte legal em função do uso previsto do recurso hídrico. Destacam-se as associações de forma sucinta na Tabela 2.
A Sabesp opera, na RMSP, 5 ETE's de grande porte, sendo que apenas a ETE Suzano não conta com operações para reaproveitamento do efluente final como Água de Reúso. A Tabela 3 mostra a produção de cada ETE.
Na região da Bacia de Esgotamento da ETE Suzano, há 187.822 ligações numa área de 365,6 km², sendo que 0,83% são indústrias que direcionam seus efluentes para tratamento. (SABESP, 2018).
2.2 Água de reúso – Contexto
A demanda crescente por água tem feito do reúso um tema atual e de grande importância, e os esgotos tratados têm um papel fundamental no planejamento e na gestão sustentável dos recursos hídricos como um substituto para o uso de águas destinadas a fins agrícolas e industriais, contribuindo para a conservação dos recursos e acrescentando uma dimensão econômica ao planejamento dos recursos hídricos.
Os benefícios socioambientais decorrentes da gestão dos efluentes podem render um retorno de US$ 5,50 para cada dólar investido em saneamento segundo a UNESCO; além de ter o potencial de reduzir os poluentes industriais lançados aos corpos hídricos quando há incorporação da água de reúso ao produto, reduzindo a poluição e a carga de efluentes (RULKENS, 2005), além do potencial de revitalização das Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs), agregando valor ao processo.
No Brasil, a SABESP é a empresa líder na produção de água de reúso, com a capacidade instalada de 830 litros por segundo. Esta produção é segmentada entre as ETEs Barueri, ABC, Parque Novo Mundo e São Miguel. Tais processos também contribuem com a despoluição dos rios que deixariam de receber efluentes que serão reutilizados. (SABESP, 2018).
A partir da aplicabilidade do processo de produção, são estabelecidos 4 padrões de qualidade de água de reúso a partir das atividades indicadas (COSTA, 2010). A Tabela 4 apresenta as quatro classes de água de reúso.
EPA (2004), Florêncio, Bastos e Aisse (2006) e Metcalf & Eddy (2016), apresentam os requisitos físico-químicos e biológicos mínimos necessários para água de reúso.
A Tabela 5 elenca os principais parâmetros e consumos distribuídos de acordo com as classes indicadas acima.
Entretanto, apesar das tecnologias disponíveis para transformação de efluentes em água de reúso, falta no Brasil uma legislação específica (HESPANHOL, 2002). A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) normatiza pela NBR 13969 os padrões para reúso, como irrigação de jardins, pastagens e campos agrícolas, lavagem de pisos e dos veículos, descarga de vasos sanitários e manutenção paisagística de lagos e canais.
No município de São Paulo, a Lei nº 16174 de 2015 estabelece regramento e medidas para fomento ao reúso de água para aplicações não potáveis de forma abrangente e pouco direcionadora. Em 28 de Junho de 2017, o Governo do Estado de São Paulo publicou a Resolução Conjunta SES/SMA/SSRH nº1 (SÃO PAULO, 2017), que disciplina o reúso direto não potável de água para fins urbanos. Nesta Resolução, são estabelecidas as categorias de Uso com Restrição Moderada e Uso com Restrição Severa, e determina os padrões, conforme pode ser visto na Tabela 6.
Os sistemas de reúso devem ser constituídos por um processo secundário de tratamento de esgotos, presente em todas as ETEs, seguido de um processo terciário, constituído por um sistemas avançado e, se necessário, encaminhado a um balanceamento químico e reservado. Por sua vez, sistemas avançados são concebidos em função das características do esgoto a ser tratado e da qualidade do produto final a ser entregue, sendo possível empregar a tecnologia de sepração por membranas na maioria das vezes, variando de acordo com as substâncias, partículas ou microrganismos a serem removidos.
3. Estudo de caso – ETE Suzano
Localizada no município de Suzano/SP, a Estação de Tratamento de Esgotos de Suzano (ETE Suzano) teve o projeto iniciado em 1973 e inaugurada em 1982, com capacidade instalada de 1,5 m³/s de tratamento. Há 56866 ligações de esgoto existentes na Bacia de Esgotamento da ETE Suzano, abrangida pelas cidades de Suzano, Poá, Ribeirão Pires, Ferraz de Vasconcelos, Mogi das Cruzes e Itaquaquecetuba, cobertas por uma rede coletora tem cerca de 1.669 km de extensão, considerando coletores-tronco, interceptores e emissários, e carga de DBO de 54 g DBO/hab.dia (SABESP, 2018). A Tabela 7 resume a contribuição de cada município.
A Figura 2 identifica as principais indústrias das cidades de Suzano, Poá, Ferraz de Vansconcelos e Itaquaquecetuba, que fazem uso da rede coletora que encaminha os esgotos para a ETE Suzano.
A ETE Suzano emprega o tratamento biológico, onde o processo de lodo ativado presenta eficiência de cerca de 95% na remoção da carga orgânica. A Figura 3 representa as principais etapas e operações envolvidas.
O efluente final da estação é lançado no rio Tietê por canais de concreto. A Figura 4 ilustra a localização da ETE.
Em 2009, o volume de esgoto tratado foi de 16.838m³ na ETE Suzano. O esgoto tratado é lançado no rio Tietê, de classe 3. O Afluente bruto e o efluente final apresentam os valores médios conforme consta na Tabela 8.
Apesar da eficiência do processo utilizado na ETE Suzano atender a legislação vigente, os parâmetros atingidos pelo efluente final não atendem aos padrões necessários para o reúso, sendo necessária aplicação de um polimento através de um tratamento terciário. O reúso em processos industriais promove o controle da qualidade da água de acordo com sua finalidade, mantendo o processo produtivo regularmente abastecido e se mostra economicamente vantajosa, tendendo à preservação de reservas de água bruta (COSTA, 2016). Alguns tipos de uso estão representados na Figura 5.
Em levantamento por amostragem realizado a partir dos consumidores da Sabesp (2018), nas cidades de Suzano, Poá, Itaquaquecetuba, Ferraz de Vasconcelos e Mogi das Cruzes, foram apurados 45 potenciais consumidores de água de reúso, variando de acordo com as classes de 1 a 4. Na Tabela 9 são apresentados os nomes fantasias.
Oenning e Pawlowsky (2007) apresentam cinco tecnologias disponíveis (carvão ativado, oxidação com ozônio, oxidação com dióxido de cloro, osmose reversa e coagulação-floculação) para o tratamento avançado para de 2,5m³/h em regime contínuo, podendo ser escolhida uma ou mais técnicas, dependendo da redução do contaminante e da qualidade da água de reúso que se necessita. A Tabela 10 apresenta um comparativo financeiro entre essas tecnologias.
Com o intuito de nortear a adoção de tecnologias promissoras na produção de água de reúso, que representem uma relação custo/benefício interessante, buscou-se inspiração no Projeto Aquapolo, parceria firmada entre a SABESP e a empresa Odebrecht Ambiental, para a produção de água de reúso para empresas do Polo Petroquímico de Capuava a partir do esgoto previamente tratado na ETE ABC. Tal projeto é considerado o 5º maior empreendimento do mundo para fins industriais, com produção estimada de 0,6 m3/s (LIMA, SIQUEIRA e PORTÉGLIO, 2017).
De acordo com Lima, Siqueira e Portéglio (2017), para a produção da água de reúso a ser utilizada no polo petroquímico na geração de energia, resfriamento de equipamentos, limpeza de ruas e praças, entre outros usos, o esgoto passa pelas seguintes etapas de produção:
Tratamento convencional (ETE ABC):
• Tratamento preliminar: remoção de grãos de areia e sólidos maiores que 1 cm;
• Tratamento primário: tanque de decantação permite que os sólidos em suspensão com densidade maior que o líquido circundante sedimente no fundo;
• Tratamento secundário (biológico): tanque de aeração onde os microrganismos removem parte da matéria orgânica, passando por novo tanque de decantação. Parte do efluente é enviada para o Córrego dos Meninos e parte do efluente é enviada para o tratamento terciário no Aquapolo.
Produção de água de reúso (AQUAPOLO):
• Etapa 1: Bombeamento do esgoto recebido por uma estação elevatória de baixa carga até a espinha de filtro-disco empilhados que retêm partículas maiores que 400 micra e segue para a próxima etapa. O sólido retido é enviado à estação para tratamento do logo;
• Etapa 2: No tanque de tratamento biológico, é adicionado ao esgoto soda cáustica para controle do pH (entre 6,5 e 7,5) de forma que ocorra ação biológica e remoção de nitrito e nitrato;
• Etapa 3: O esgoto é enviado a tanques de ultrafiltração. Em cada tanque, há oito conjuntos de membranas de polissulfona que produzem 30 L/s. Seus poros retém sólidos e bactérias maiores que 0,05 mícron. Se a condutividade é menor que 720 μS/cm, a água produzida segue para a tubulação de aço;
• Etapa 4: Se a condutividade é maior que
720 μS/cm, a água ultrafiltrada passa pela osmose reversa para remoção de sais, que são partículas menores que 0,05 mícron. Encaminhada para tubulação de aço até o reservatório com capacidade de 35000m³, é adicionada solução de dióxido de cloro à água produzida, a fim de evitar uma possível contaminação ao longo da adutora até o destino final.
Após estas etapas de tratamentos, o produto final, a áuga de reúso, atende aos parâmetros estabelecidos pela Resolução Conjunta SES/SMA/SSRH nº1 (SÃO PAULO, 2017).
Assim sendo, ao considerar os processos utilizados pelo projeto Aquapolo, é possível avaliar a adoção destes para a implantação de similar polo produtor de água da reúso na ETE Suzano, de forma a atender todos os parâmetros estabelecidos e cobrados pelos consumidores finais.
Dessa forma, com o intuito de avaliar os custos inerentes a essa empreitada, busca-se em MIERZWA et al (2008) um elemento norteador para tomadas de decisões. Os autores aplicaram dados de desempenho em uma unidade piloto e pré-dimensionou-a em sistema de tratamento por ultrafiltração com capacidade de 100 L/s, para avaliação dos custos. A Tabela 11 apresenta os custos globais do investimento.
Mierzwa et al (2008) também aponta os custos operacionais anuais de um sistema de tratamento por ultrafiltração, onde aponta a reposição de membranas após a vida útil de cinco anos e o custo relativo à disposição de efluentes referente ao volume gerado nas operações de limpeza química, adotando a tarifa para disposição de
R$ 8,75/m³, conforme apresentado na Tabela 12.
Por fim, o citado autor, estima os custos de tratamento por ultrafiltração de água em função do período de retorno de investimento, confome Tabela 13.
Utilizando um sistema produtor de água de abastaecimento que emprega carvão ativado como complemento ao processo convencional, encontra-se valores bem semelhantes ao disposto na Tabela 13, o que demonstra a efetiva competitividade de processo, sendo que os custos dos sistemas de sepação por membrana apresentam um grande potencial de redução em função da ampliação do uso desta tecnologia (MIERZWA et al, 2008).
Partindo-se uma comparação tarifária entre água potável e água de reúso praticada pela SABESP (valor de base R$ 1,78/m3), tem-se o seguinte resultado apresentado na Tabela 14, evidenciando nesse quesito, valores bem mais atraentes para o consumidor final.
No que se refere a "retirada" da água de reúso de seu local de produção, há de se levar em conta duas alternativa: o uso de caminhão tanque ou a construação de aqueduto.
Conforme o levantamento feito por Araújo, Santos e Souza (2017), os custos de transporte feito por caminhão tanque com capacidade de 6m³ no estado de São Paulo é de
R$ 60,52/h, de acordo com os dados fornecidos pelo Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e Índices da Construção Civil (SINAPI). A estimativa dos valores por distância percorrida em km está na Tabela 15.
Considerando distâncias relativas da ETE Suzano até o consumidor final, os valores por faixa de consumo estão estipulados no Figura 6.
Para transporte por caminhão tanque é economicamente viável para o consumidor final até 50 km de distância da ETE Suzano, sendo que se o consumo for superior a 2000m³, o valor total também será maior que a água potável fornecida pela SABESP.
Para consumos maiores de 2000m³, uma alternativa seria a construção de aquadutos para disponibilizar a água de reúso aos principais setores industriais. Conforme Ferrari (2009), o valor de assentamento de rede de diâmetros que variam de 100mm a 400mm é de R$180,56 por metro linear. Considerando que o custo é único na implantação, o valor para implantação foi apontado na Tabela 16.
Em relação aos recursos hídricos, principalmente devido aos problemas de escassez hídrica, diversos segmentos se mobilizam para encontrar alternativas que garantam a disponibilidade destes recursos. Dentre as principais iniciativas, podem ser destacados programas de gestão ambiental, de prevenção da poluição e do uso racional dos recusos naturais. Estes conceitos são teoricamente simples, no entanto há diversos esforços envolvidos para atingir a prática, principalmente recursos técnicos, administrativos e financeiros. A responsabilidade sobre a exploração dos recursos hídricos são mais intensos em grandes centros urbanos e regiões industrializadas, referenciando a demanda excessiva de água e contaminação dos recusos hídricos por esgotos domésticos e efluentes industriais.
O uso racional e o reúso são ferramentas importantes para modelos de gerencialmento de água e efluentes, independente da atividade desenvolvida. Ainda se fazem necessários estudos como payback dos investimentos e Análise do Ciclo de Vida da tecnologia empregada.
Com base nos levantamentos feitos, levando-se em conta a abrangência da bacia de esgotamento da ETE Suzano, a qualidade de seu efluente gerado, a existência de consumidores em potencial para água de reúso, e a capacidade desenvolvida pela companhia de saneamento básico responsável pela ETE em projetos semelhantes (Aquapolo), pode-se concluir que a porposta de construção de um pólo produtor de água de reúso é viável; buscandose o financiamento dos custos de implantação de rede de abastecimento direcionadas junto aos parques industriais de Mogi das Cruzes e Ferraz de Vasconcelos prioritariamente.
Iara Regina Grilo Papais
Graduada em Gestão Ambiental pela Escola de Artes, Ciências e Humanidades da USP (EACH-USP)
Doutor/Pesquisador em Saneamento; Coordenador da Câmara Setorial de Filtros para Estação de Tratamento de Água, Efluente e Reúso (CSFETAER); Resp. pelo Lab Saneamento EPUSP
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