melhoria da qualidade da gua tratada e aumento da

23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
II-219 - USO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS TRATADAS COMO SOLUÇÃO
NUTRITIVA NA HIDROPONIA UTILIZANDO A TÉCNICA DO FILME
NUTRIENTE
Flávio Rubens Lapolli(1)
Engenheiro Civil pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Especialista em Engenharia Sanitária
pela Universidade de São Paulo (USP). Mestre em Engenharia de Produção pela UFSC. Doutor em
Engenharia Hidráulica e Saneamento pela USP (São Carlos) com Doutorado Sanduíche na Université de
Montpellier II (França). Professor do Departamento de Engenharia de Engenharia e Ambiental da
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Felipe Vieira de Luca(2)
Engenheiro Sanitarista e Ambiental pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Mestrando em
Engenharia Ambiental pela UFSC.
Mariele Katherine Jungles(3)
Bióloga pela Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG). Mestranda em Engenharia Ambiental pela
UFSC.
María Ángeles Lobo Recio(4)
Graduada, Mestre e Doutora em Química pela Universidade Complutense de Madrid - Espanha. PósDoutorado em Química pela Université de Montpellier II - França. Pesquisadora do Departamento de
Engenharia Sanitária e Ambiental da UFSC.
Yasmine Westphal Benedet(5)
Graduanda em Engenharia Sanitária e Ambiental pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Endereço(1): Rua Duarte Schutel, 100 apto 502 – Centro - 88015-640 / Florianópolis – SC. E-mail:
[email protected]
RESUMO
Várias regiões em todo mundo sofrem com a falta d’água e no Brasil esta realidade também é presente. As
maiores perdas estão relacionadas com a irrigação. A hidroponia, cultivo de culturas vegetais sem o uso do
solo, onde as raízes recebem uma solução nutritiva contendo água e sais minerais, surge como uma opção para
minimizar este problema. Por outro lado, nas grandes cidades, uma enorme quantidade de esgoto é produzida
diariamente. Após tratamento, o efluente proveniente das ETEs, mesmo passando por diversas etapas,
apresenta considerável carga de vários macro e micronutrientes. Estes, cujas propriedades são essenciais à
vida vegetal, são descarregados em corpos receptores contribuindo para a degradação do meio-ambiente e a
falta de água potável. Ao utilizar o efluente tratado na hidroponia, procura-se aproveitar os nutrientes
remanescentes do processo de tratamento, colocando-os à disposição das plantas. Neste âmbito, o presente
trabalho teve como principal objetivo realizar um experimento para avaliar a qualidade de flores cultivadas
através de um sistema hidropônico do tipo filme nutriente, utilizando esgoto tratado como solução nutritiva.
Além disso, este cultivo foi comparado ao sistema hidropônico convencional (utilizando solução nutritiva) e a
verificação da qualidade do esgoto tratado após o cultivo também foi observada. Ao final, pôde-se concluir ser
possível utilizar esgotos tratados na hidroponia para a cultura estudada (Zinnia liliput), inclusive em
substituição da solução nutritiva convencional. O cultivo também representou um pós-tratamento do esgoto
devido à assimilação de nutrientes pelas plantas e retenção de sólidos suspensos pelo seu sistema radicular e
como tal, apresentou-se satisfatório quando utilizado com recirculação, no entanto não apresentou grandes
melhorias quando utilizado sem recirculação.
PALAVRAS-CHAVE: Reuso de Efluentes, Hidroponia, Cultivo NFT, Pós-tratamento de Efluentes.
INTRODUÇÃO
Em março de 2003, no Japão, foi realizado o Fórum Mundial da Água, dando-se ênfase a problemática da
escassez deste bem. A situação é tão grave, que a Organização das Nações Unidas – ONU, através de
pesquisas realizadas e apresentadas neste fórum, estima que se nenhuma providência for tomada, dentro de no
máximo 25 anos haverá um colapso mundial no abastecimento de água potável.
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
1
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Haja vista este panorama alarmante, a ONU conjuntamente com a OMS – Organização Mundial da Saúde vem
encabeçando um programa global de reúso planejado da água. Esta pode ser utilizada para inúmeros fins,
como geração de energia, refrigeração de equipamentos, em diversos processos industriais, em prefeituras e
entidades que usam a água para lavagem de ruas e pátios, desobstrução de rede de esgotos e águas pluviais,
irrigação e rega de áreas verdes, entre outros (HESPANHOL, 1999).
Assim como em todo mundo, cresce no Brasil a consciência em torno da importância do uso racional da água,
da necessidade de controle de perdas e desperdícios e da introdução definitiva da reciclagem de água na
agenda nacional. No entanto, pouco ou quase nada se tem registrado sobre a utilização direta de efluentes,
tratados ou não, o que não significa que não ocorra de forma indiscriminada e sem controle. ANDRADE
NETO et al. (2003) registra diversos exemplos de utilização espontânea de esgotos tratados ou não no
nordeste do país.
O reúso de água, aliado ao uso racional da mesma, é uma excelente forma de mitigar os danos causados pelo
mau gerenciamento dos recursos hídricos. O reúso serviria como uma contribuição para a superação deste
quadro de sérios danos ambientais e riscos a saúde. Ademais, segundo BASTOS (1996), o Brasil oferece
condições excepcionalmente favoráveis para a utilização de esgotos, tanto pela disponibilidade de grandes
áreas em sua grande extensão territorial, como pelas condições climáticas adequadas.
Em contrapartida a este fato, a disponibilidade hídrica de efluentes é muito alta. Diariamente são gerados
milhares de litros nas grandes cidades. O efluente tratado possui, mesmo após passar por diversas etapas de
tratamento, uma considerável concentração de nutrientes. Este, quando descartado em nossos corpos
receptores contribui ainda mais para a poluição e a falta d’água potável.
Tendo em vista que o conhecimento acumulado no Brasil ainda é escasso no que diz respeito ao reúso da
água, torna-se cada vez mais necessária à pesquisa e ações na direção da utilização de efluentes, bem como
sua regulamentação.
Neste sentido, a proposta geral deste trabalho é de utilizar o efluente provindo da Estação de Tratamento de
Esgotos de Potecas, localizada em São José na Grande Florianópolis (tratamento através de lagoas de
estabilização), como solução nutritiva, abastecendo um sistema hidropônico do tipo filme nutriente (NFT)
para o cultivo de flores, e comparar ao sistema de cultivo hidropônico tradicional. Pretende-se também avaliar
o potencial da cultura hidropônica no que diz respeito do polimento adicional de esgotos já tratados. Para isso,
foram monitorados o desenvolvimento das plantas e vários parâmetros físico-químicos do esgoto utilizado
como solução hidropônica. Pretende-se aliar desta forma a disponibilidade de efluente com a demanda
requerida pelas plantas, contribuindo assim com a idéia do reúso e da sustentabilidade.
MATERIAIS E MÉTODOS
A fim de se atingir os objetivos traçados no princípio da pesquisa, foi confeccionado um sistema de produção
de plantas por hidroponia utilizando a técnica NFT (filme nutriente), a mais difundida atualmente. Neste
sistema, as plantas crescem tendo o seu sistema radicular dentro de um canal (paredes impermeáveis) através
do qual circula uma solução nutritiva (água adicionada de nutrientes) (SCHUBERT, 1981).
Foram instaladas 6 (seis) bancadas (Figura 1). Uma com utilidade para a primeira fase de crescimento das
plantas (mesa de germinação), outra para a fase intermediária de crescimento (perfis com Ø 50mm) e mais 4
para a fase final de crescimento (perfis com Ø 100mm). Para a montagem do sistema hidropônico procedeu-se
segundo as recomendações do fabricante da estufa e perfis hidropônicos, onde foram observados os seguintes
itens:
•
•
•
•
Os perfis foram colocados com os furos alternados;
A tubulação de entrada e saída foi colocada por baixo da bancada para proteção;
As bombas trabalhando de forma “afogada”;
Os registros de esfera foram colocados junto à entrada de cada bancada para controle da vazão.
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
2
4
5
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
3
0,05
1,8
0,1
1,5
1
3
9
2
0,2
0,15
5,5
1
chegada do efluente
tratado por lagoas de estabilização
saída do efluente
pós-tratado pelas plantas
4
1 – Grupo “G1” – alimentado com solução nutritiva e sistema funcionando com recirculação;
2 – Grupo “G2” – alimentado com esgoto tratado e sistema funcionando com recirculação;
3 – Grupo “G3” – alimentado com esgoto tratado e sistema funcionando sem recirculação;
4 – Fase intermediária de crescimento;
5 – Fase inicial de crescimento (mesa de germinação).
Figura 1. Layout do sistema hidropônico piloto.
Adotando recomendações de TEIXEIRA (1994), a declividade das bancadas, assim como a da mesa de
germinação, foi confeccionada em 4% para o lado da entrada e saída que leva ao reservatório.
O acionamento das bombas para condução de solução nutritiva até as bancadas deu-se de forma automatizada
através de temporizadores trabalhando de 15 em 15 minutos. Após as 22:00 horas de cada dia, o temporizador
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
3
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
começava a trabalhar 15 minutos ligado e 3 horas desligado até as 7:00 horas do dia seguinte, começando
novamente o ciclo de 15 em 15 minutos.
Em um sistema do tipo NFT com recirculação, a solução nutritiva é armazenada em um reservatório, de onde
é recalcada para a parte superior do leito de cultivo (bancada) passando pelos canais e recolhida na parte
inferior do leito, retornando ao tanque (Figura 2).
Figura 2. Esquema de Funcionamento do Sistema NFT com recirculação.
Foi concebido também um retorno na saída da bomba, forçando parte do líquido a voltar ao reservatório,
provocando um maior turbilhonamento e conseqüente oxigenação da solução.
A vazão adotada para a fase final de crescimento foi de 0,11 litros/segundo, seguindo as recomendações de
ANDRADE NETO (2003). Para a fase intermediária foi adotado 50% deste valor e para a mesa de
germinação 40%.
A pesquisa foi desenvolvida junto à Estação de Tratamento de Esgotos (ETE), da CASAN (Companhia
Catarinense de Águas e Saneamento), localizada em Potecas, município de São José - Grande Florianópolis,
SC. A ETE atende a uma população de 90.000 habitantes e a vazão de efluentes gerada é de 208,00 l/s. A
carga orgânica é de 4860 kg de DBO/dia.
O processo de tratamento do esgoto na ETE é feito por lagoas de estabilização. O sistema funciona em série
com uma lagoa anaeróbia seguida de três lagoas facultativas com chicanas.
A lagoa anaeróbia possui uma superfície triangular de 72.972m2 com profundidades úteis médias de 2,60m
junto aos diques e 3,30m na área restante e a alimentação do esgoto bruto é feita através de um canal. As
lagoas facultativas possuem profundidades de 1,70m, com cortinas para direcionamento de fluxo.
Para a caracterização do efluente final tratado nas lagoas, utilizado como solução nutritiva nas culturas
hidropônicas, foram realizadas análises de nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio, enxofre, ferro,
manganês, cobre, zinco, boro, sódio, molibdênio e pH, junto ao laboratório UNITHAL, localizado em
Campinas – SP (Tabela 1).
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
4
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 1. Caracterização do Efluente Final da ETE e da Solução de FURLANI – Concentração de
macro e micronutrientes (mg/l).
Parâmetros
Nitrogênio
Fósforo
Potássio
Cálcio
Magnésio
Enxofre
Ferro
Manganês
Cobre
Zinco
Boro
Sódio
Molibdênio
pH
Solução de FURLANI
198,0
39,0
183,0
142,0
38,0
52,0
2,0
0,4
0,02
0,06
0,3
0,06
-
Efluente Final da ETE
25,0
2,0
24,0
25,0
36,0
29,0
Não detectado
Não detectado
Não detectado
Não detectado
0,2
190,0
Não detectado
7,7
A solução nutritiva convencional, utilizada para efeitos comparativos, foi proposta por FURLANI apud
OLIVEIRA (2003), cujas concentrações de macro- e micronutrientes estão apresentadas também na Tabela 1.
Para escolha da cultura optou-se pela utilização de uma flor ornamental, evitando vegetais comestíveis, e
eliminando assim o risco de contaminação, considerando que o sistema proposto pode ser utilizado em
condições reais.
Optou-se ainda pela utilização de uma flor da estação (inverno), cujo ciclo fosse rápido e ainda que houvesse
uma fácil disponibilidade no mercado.
Dentre as espécies pré-selecionadas, e ainda por ser uma planta de porte pequeno (para plantas grandes é
preciso usar suportes adicionais a fim de estas não tombarem), a cultura escolhida para ser realizado o estudo
foi a Zinnia liliput.
Na primeira fase de crescimento (mesa de germinação), onde as plantas ficam em média durante o período de
duas semanas (o período depende do tipo de cultura), as mesmas receberam solução nutritiva convencional de
Furlani 50% diluída, segundo recomendações de OLIVEIRA (2003).
Para a fase intermediária, os nutrientes vieram oriundos do esgoto tratado e o sistema funcionou sem
recirculação, ou seja, após passar pelos perfis hidropônicos o esgoto não retornava ao reservatório, sendo,
portanto, descartado. Mediu-se o tamanho das plantas e o número de folhas periodicamente, a fim de se obter
um acompanhamento do desenvolvimento das plantas.
Para a fase final de crescimento, as plantas foram divididas em 3 grupos (G1, G2, G3). O grupo “G1” foi
tratado com solução nutritiva convencional em recirculação. O grupo “G2” recebeu esgoto tratado também em
recirculação, e o último grupo, “G3”, recebeu esgoto tratado, porém sem recirculação (Fig. 1).
As bancadas do crescimento final “G1” e “G2” foram confeccionadas com 4 (quatro) calhas cada uma e 4
(quatro) metros de comprimento. O grupo “G3”, contou com 8 (oito) metros de comprimento. Com isso
pretendeu-se analisar as plantas cultivadas com esgoto com recirculação e sem recirculação, e compará-las as
plantas cultivadas com a solução nutritiva convencional proposta por Furlani.
Mediu-se o tamanho das plantas, o número de botões florais e número de flores. Nenhuma adição de
nutrientes foi feita ao esgoto.
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
5
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Foram realizados dois ciclos de experimentos. O primeiro foi dedicado ao cultivo de plantas apenas até a fase
intermediária (produção de mudas). Esta etapa teve importância relevante para serem executados ajustes no
sistema. Já no segundo ciclo as plantas foram cultivas até a fase final de crescimento, concluindo desta forma
o período completo da cultura.
A germinação das plantas foi feita em placas de espuma fenólica, material inerte, formada por diversas células
cúbicas de 1 centímetro de aresta. Inicialmente fez-se a “limpeza” da espuma fenólica molhando-a e retirando
a água diversas vezes. Em seguida colocou-se a espuma sobre uma folha de papel jornal durante 15 minutos
para retirar o excesso de água. Posteriormente, furou-se cada célula no centro (Figura 3) onde foram
introduzidas duas sementes em cada orifício (Figura 4), a fim de garantir a germinação de pelo menos uma
semente (Figura 5).
Depois de feita a semeadura, as placas foram colocadas durante cinco dias em local escuro para pré-germinar.
Em seguida, as plantas foram levadas para a mesa de germinação (Figura 6).
Figura 3. Furação das células.
Figura 4. Introdução das
sementes nos orifícios.
Figura 5. Sementes prégerminadas.
Figura 6. Mesa de germinação – Primeira etapa de crescimento.
Após duas semanas recebendo solução nutritiva 50% diluída, as plantas foram passadas da mesa de
germinação para a bancada da fase intermediária do crescimento, ou seja, para os perfis de Ø 50mm (Figura
7).
Depois de 15 dias passou-se para a última etapa de cultivo. Nesta fase as plantas ficaram nas bancadas
maiores, com espaçamento de 0,25m entre furos e 0,15m entre perfis (Figura 8) até estarem aptas para a
colheita.
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
6
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Figura 7. Perfis de Ø 50mm.
Figura 8. Perfis de Ø 100mm.
Após as plantas passarem pelas primeiras etapas, já estando nas bancadas de crescimento final, uma vez por
semana foram recolhidas amostras dos reservatórios de “G1” e “G2”, a fim de observar o decaimento dos
nutrientes ao longo do tempo. Também foram recolhidas amostras, nos pontos inicial, meio e final das
bancadas correspondentes ao grupo “G3”, com o intuito de analisar o decaimento de nutrientes na passagem
do efluente pelo sistema radicular das plantas.
Todas as amostras foram analisadas para os seguintes parâmetros: DQO, NH4+, NO3-, NO2--, Fósforo,
Turbidez e pH.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Conforme descrito na metodologia, periodicamente foram coletados dados sobre a altura das plantas e número
de folhas para acompanhar o desenvolvimento durante a fase intermediária de crescimento.
Observou-se uma evolução natural no tamanho das plantas e também no número de folhas. No que diz
respeito à mortalidade, uma perda de 8,3% em relação ao plantio inicial foi verificada. Era prevista uma
mortalidade de 10% em relação ao início na primeira semana (OLIVEIRA, 2003).
Já durante a segunda semana, ocorreu uma mortalidade de 22,2%. O previsível era que esta ficasse em 20%
(OLIVEIRA, 2003). A perda levemente acima do esperado ocorreu possivelmente por razões climáticas.
Fortes ventos, chuvas e falta de sol ocorreram neste período, o que contribuiu para o fato.
Enquanto a primeira plantação estava nos perfis de 50mm (fase intermediária de crescimento), foi efetuado
um segundo processo de plantio e as novas plantas foram levadas para a mesa de germinação. Após duas
semanas atingiu-se tamanho suficiente para o transporte das mesmas para os perfis de 50mm e da mesma
forma como no primeiro ciclo, periodicamente foram coletados dados sobre a altura das plantas e número de
folhas para acompanhar o desenvolvimento durante a fase intermediária de crescimento para o novo ciclo.
A média de altura e número de folhas apresentou um aumento em relação ao primeiro ciclo. Este aumento
provavelmente procedeu-se devido às condições climáticas, que apresentaram significativa melhora nestas
semanas. Em relação às perdas, no final da segunda semana, estas ficaram em 5,8%, um número bem abaixo
do que era esperado (20%).
As plantas foram então divididas em três grupos conforme descrito na metodologia, e passadas para os perfis
hidropônicos de 100 mm. Estas foram acompanhadas através da medida periódica da altura, número de botões
florais e número de flores. O tempo transcorrido entre o início da fase final e a 1ª e 2ª coleta de dados foi de
1,5 e 3 semanas respectivamente.
Com estes parâmetros, traçou-se o gráfico de comparação entre cada um dos grupos (Figura 9).
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
7
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Comparação entre os 3 grupos de plantas
16,0
14,0
G1
G3o
G2
13,7
13,7
G3f
13,7
13,1
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
1,2
1,1
0,0
1,0
0,0
1,0
0,0
0,0
0,0
Altura das Plantas (cm)
Número de Botões
Número de Flores
Figura 9. Comparação entre os 3 grupos de plantas (G1, G2 e G3) (G3o Æ começo-meio; G3f Æ
meio-fim) quanto a Altura das Plantas, Número de Botões e Número de Flores - 1ª coleta de dados
Nota-se uma semelhança quanto à altura e botões florais entre as plantas cultivadas nos três grupos.
Quanto à aparência, algumas plantas do grupo “G1” apresentaram-se levemente amareladas (33%). Outras do
grupo “G2”, cerca de 50%, também apresentaram uma coloração levemente amarelada (Figura 10). Já as
plantas do grupo “G3” apresentaram uma coloração nitidamente mais esverdeada (Figura 11).
Figura 10. Planta do grupo “G2”.
Figura 11. Planta do grupo “G3”.
A aparência levemente amarelada que algumas plantas do grupo “G1” apresentaram pode ter sido oriunda de
excesso de algum nutriente contido na solução proposta por FURLANI ou do baixo valor do pH, como será
discutido mais adiante.
A metade das plantas do grupo “G2” apresentou uma coloração levemente amarelada, o que pode ter origem
na falta de algum nutriente, haja vista que o esgoto tratado estava em um sistema com recirculação, ou seja, o
nível de nutrientes contido no mesmo foi decaindo ao longo do tempo e possivelmente se tornando deficitário
para o requerido pelas plantas.
Apesar dos grupos apresentarem tamanho, número de botões, e número de flores semelhantes, o grupo “G3”,
que utilizava esgoto tratado sem recirculação, apresentou uma aparência destacada com relação à coloração
(mais esverdeada), quando comparado aos demais grupos. Este fato oferece indícios que o esgoto tratado
apresenta um bom balanceamento de nutrientes para o cultivo de Zinnia liliput e quando utilizado sem
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
8
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
recirculação, apresentou-se quase sempre com o mesmo balanço nutrindo as plantas de forma mais adequada
que se utilizado com recirculação.
Com as médias dos parâmetros obtidas a partir de dados coletados na semana subseqüente, traçou-se um novo
gráfico de comparação entre cada um dos grupos (Figura 12).
Comparação entre os 3 grupos de plantas
20,00
18,00
G1
G3o
G2
G3f
18,61
17,76
17,61
17,32
16,00
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
5,51
5,68
5,49
4,99
4,00
2,00
0,78
0,75
0,87
0,68
0,00
Altura das Plantas (cm)
Número de Botões
Número de Flores
Figura 12. Comparação entre os 3 grupos de plantas (G1, G2 e G3) (G3o Æ começo-meio; G3f Æ
meio-fim) quanto a Altura das Plantas, Número de Botões e Número de Flores - 2ª coleta de dados
Observa-se novamente uma semelhança quanto à altura, botões florais e número de flores entre as plantas
cultivadas nos três diferentes grupos.
Algumas plantas caíram das bancadas devido a fortes ventos no local, e conseqüentemente morreram por falta
d’água. Porém, a mortalidade por causa de doenças ou outros males foi nula.
A fim de tratar a problemática no âmbito da utilização da hidroponia como pós-tratamento de esgotos, foram
realizadas análises físico-químicas no esgoto e na solução nutritiva ao longo das três semanas em que as
plantas permaneceram nos perfis hidropônicos para fase final de crescimento. Os resultados são apresentados
abaixo (Tabelas 2, 3, 4, 5 e 6):
Tabela 2. Resultados para o grupo “G1”, tratado com solução nutritiva e recirculação.
NO2-NO3Fósforo
Turbidez
pH
DQO
NH4+
mg/L
mg/L
mg/L
NTU
mg/L
mg/L
1ª semana
74,4
3,13
3,13
5,5
2ª semana
7,7
2,93
2,93
5,2
3ª semana
4,7
2,61
2,61
5,4
Tabela 3. Resultados para o grupo “G2”, tratado com esgoto tratado e recirculação.
NO2-NO3DQO
NH4+
Fósforo
Turbidez
pH
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
NTU
mg/L
1ª semana
134,50
25,02
11,69
2,45
9,55
35,00
8,3
2ª semana
30,55
7,78
5,74
3,00
8,87
10,80
8,0
3ª semana
18,34
1,63
ALD*
7,98
6,94
4,21
7,7
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
9
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 4. Resultados da 1ª semana para o grupo “G3”, tratado com esgoto tratado e sem recirculação.
NO2-NO3DQO
NH4+
Fósforo
Turbidez
pH
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
NTU
mg/L
G3 (início)
151,60
33,02
ALD*
0,56
2,50
54,40
8,0
G3 (meio)
145,30
29,75
ALD*
0,52
2,60
49,90
8,0
G3 (saída)
144,15
32,04
ALD*
0,54
1,94
47,90
8,0
Tabela 5. Resultados da 2ª semana para o grupo “G3”, tratado com esgoto tratado e sem recirculação.
NO2-NO3DQO
NH4+
Fósforo
Turbidez
pH
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
NTU
mg/L
G3 (início)
66,00
31,48
ALD*
2,03
2,33
57,80
8,00
G3 (meio)
77,35
33,11
ALD*
2,53
1,95
56,70
8,00
G3 (saída)
61,00
33,35
ALD*
2,87
2,10
55,40
8,01
Tabela 6. Resultados da 3ª semana para o grupo “G3”, tratado com esgoto tratado e sem recirculação.
NO2-NO3DQO
NH4+
Fósforo
Turbidez
pH
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
NTU
mg/L
G3 (início)
94,05
40,66
ALD*
0,43
2,50
73,30
7,8
G3 (meio)
97,65
38,70
ALD*
0,49
2,38
68,90
8,0
G3 (saída)
89,40
38,35
ALD*
0,71
2,46
63,70
7,9
* ALD – Abaixo do Limite de Detecção.
Segundo ANDRADE NETO (2003), o efeito do pH sobre o crescimento de plantas cultivadas em solução
pode ser direto ou indireto. O efeito direto resulta da ação dos íons H+ ou OH- sobre as membranas das células
das raízes. Em pH inferiores a 4,0, a elevada concentração hidrogeniônica afeta a integridade e permeabilidade
das membranas, podendo haver perda de nutrientes já absorvidos. Em pH elevado, há evidências de que a
estrutura e a solubilidade de compostos fenólicos do citosol, vacúolos e especialmente das paredes celulares se
alteram. Ocorre perda de compostos fenólicos e de eletrólitos, evidenciando o efeito da concentração elevada
de hidroxilas sobre a permeabilidade da membrana. O efeito indireto do pH diz respeito à solubilidade de
nutrientes. Em pH superior a 6,5 podem ocorrer precipitações de elementos como cálcio, fósforo, ferro e
manganês.
O pH normal para águas de irrigação está entre 6,5 e 8,4, fator importante pois o mesmo estando anormal
provoca desequilíbrios de nutrição.
No experimento realizado, o pH ficou sempre em torno de 8 para o esgoto e este fato não interferiu no
crescimento das plantas e deve ter favorecido a assimilação dos nutrientes. Já o pH mais ácido da solução
nutritiva, em torno de 5,5, pode ter prejudicado de alguma forma as plantas. Parece, portanto, que a espécie
Zinnia liliput desenvolve-se melhor quando o pH da solução nutritiva é neutro ou levemente básico que
quando é ácido.
Em relação à turbidez, pode-se ver claramente uma redução para o grupo “G2” em virtude da retenção de
sólidos pela “rede” formada pelo sistema radicular das plantas, ocorrendo uma remoção em torno de 88%
(Tabela 3). Mesmo para o grupo “G3”, onde não existia recirculação, houve uma remoção máxima de turbidez
na ordem de 12% na primeira semana (Tabela 4).
No esgoto recirculante, o nitrogênio amoniacal apresentou percentual de remoção elevado através do
fenômeno de nitrificação e assimilação pelas plantas (Tabela 3). No esgoto tratado a bioconversão das
proteínas e aminoácidos em amônia já foi iniciada. Desta forma, a alta remoção de amônia (~93,5%) implica
no elevado acúmulo de nitrito e subseqüentemente de nitrato. As plantas absorveram concentrações
consideráveis de nitrogênio; no entanto, nota-se para o grupo “G2” um aumento paulatino da concentração de
nitrato. Este fato possivelmente relata que a taxa de transformação para nitrato foi superior à taxa de absorção
do mesmo pelas plantas, resultando num aumento gradativo deste parâmetro.
Quanto ao fósforo, ocorreu um pequeno decréscimo, na ordem de 30%, no esgoto recirculante (Tabela 3). Esta
remoção de fósforo foi menor que a de nitrogênio, como era esperado, já que as necessidades de fósforo das
plantas são menores que as de nitrogênio, estando em proporção N/P de ~5/1.
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
10
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Em relação a DQO também houve um decaimento ao longo do tempo, para o sistema com recirculação
(Tabela 3).
Em resumo, observou-se no esgoto recirculante uma diminuição ao longo do tempo nos valores de DQO,
nitrogênio amoniacal, fósforo e turbidez, o que se traduz na existência de um polimento adicional do esgoto
via hidroponia. Em contraste, no sistema sem recirculação, bem que as plantas apresentaram a melhor
qualidade, não houve polimento do esgoto, exceto uma leve diminuição da turbidez (Tabelas 4 – 6).
CONCLUSÕES
Com os resultados apresentados permite-se concluir que:
Em relação à produção, a cultura escolhida, Zinnia liliput, pode ser cultivada em hidroponia com técnica do
filme nutriente utilizando-se esgotos domésticos tratados como solução nutritiva, mesmo sem realizar
correções no mesmo (adição de nutrientes).
Os experimentos também permitiram concluir que a espécie Zinnia liliput não mostrou uma maior
produtividade quando foi utilizada solução nutritiva convencional sintética, desenvolvendo-se melhor quando
o pH da solução nutritiva foi levemente básico.
De modo geral, mostrou-se que a hidroponia pode ser considerada como um pós-tratamento do esgoto tratado,
já que auxilia na melhoria da qualidade geral do efluente ao longo do tempo, diminuindo a DQO,
concentração de amônia, nitrito e fósforo assimilados pelas plantas, bem como o teor de sólidos suspensos,
retidos pelo sistema radicular das mesmas.
Este trabalho constituiu uma primeira abordagem do cultivo hidropônico usando esgoto tratado como solução
nutritiva. Em trabalhos posteriores será melhorado o sistema de plantio e estudado com maiores detalhes a
solução nutritiva e o esgoto no que diz respeito da concentração de cátions e ânions ao longo do tempo. Uma
vez provado que este tipo de cultura é possível, será feita agora uma tentativa para determinar o número
máximo de dias que o esgoto pode se manter recirculando sem afetar o desenvolvimento da planta, para
conseguir simultaneamente o melhor polimento possível do esgoto e plantas de ótima qualidade.
Acredita-se que outras plantas similares também apresentarão bons resultados quando cultivadas através da
hidroponia utilizando esgoto tratado como solução nutritiva. As Figuras 13 – 17, a seguir, atestam a boa
produtividade obtida.
A utilização de esgoto tratado para fins produtivos por hidroponia constitui uma alternativa mais que viável,
interessante, sobretudo, quando se levam em consideração a proteção ambiental e o desenvolvimento
sustentável.
Figura 13. Cultivo de Zinnia liliput
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
11
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Figura 14. Zinnia liliput
Figura 15. Zinnia liliput
Figura 16. Zinnia liliput
Figura 17. Zinnia liliput
AGRADECIMENTOS
FINEP, PROSAB-4, CNPq, CASAN.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
ANDRADE NETO, C O; MELO, H N S; OLIVEIRA, F K D; MELO FILHO, C P; PEREIRA, M G.
(2003) Hidroponia Forrageira com Efluente de Filtro Anaeróbio. In: 22º CONGRESSO BRASILEIRO DE
ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL. Joinville, 2003. Anais do 22º Congresso Brasileiro de
Engenharia Sanitária e Ambiental. Rio de Janeiro: ABES – 2003.
BASTOS, R.l K. X. Reuso de Efluentes. Anais do Seminário Internacional Tendências no Tratamento
Simplificado de Águas Residuárias Domésticas e Industriais. Belo Horizonte-MG, mar. 1996. p. 222-236.
OLIVEIRA, J. B. Curso de Hidroponia. Centro de Ciências Agrárias – Universidade Federal de Santa
Catarina, 2003.
HESPANHOL, I. Reúso de Água. In: REBOUÇAS, A. da C.; BRAGA, B.; TUNDISI, J. G. Águas
Doces no Brasil: capital ecológico, uso e conservação. São Paulo: Escrituras,1999. p.270 – 303.
EPSTEIN, E. Nutrição Mineral de plantas: princípios e perspectivas. São Paulo: EDUSP, 1975. 238p.
SCHUBERT, M. Manual prático de hidrocultivo. Barcelona: Omega, 1981. 225p.
TEIXEIRA, N. T. Hidroponia. Espírito Santo do Pinhal, SP: Faculdade de Agronomia Manoel Carlos
Gonçalves, 1994. 27p. Material didático do Curso de Pós-Graduação em Sanidade Vegetal da Faculdade
de Agronomia Manoel Carlos Gonçalves.
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
12