EESC desenvolve reator único que remove nitrogênio e reduz carbono de esgotos

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Sandra O. Monteiro / Agência USP de Notícias

Um único reator que transforma o nitrogênio presente no esgoto em gás e que, ao mesmo tempo, reduz a quantidade de matéria orgânica acaba de ser desenvolvido na Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP. O sistema, concebido pelo engenheiro ambiental Rafael Brito de Moura, é uma continuidade de outros estudos realizados por pesquisadores do Laboratório de Processos Biológicos, localizado na Área 2 da USP de São Carlos (local onde ele trabalha). O equipamento remove o nitrogênio e reduz a quantidade de carbono de forma mais simples e com menor custo.

O sistema é descrito na dissertação de mestrado Desempenho de um reator vertical de fluxo contínuo e leito estruturado com recirculação do efluente, submetido à aeração intermitente, na remoção de carbono e nitrogênio de um efluente sintético, defendida na EESC e orientada pelo professor Eugenio Foresti.

O estudo feito em laboratório utilizou esgoto sintético — produzido pelo próprio pesquisador — simulando o efluente sanitário e um reator com o formato de um cilindro com diâmetro interno de 14,5 centímetros (cm) e 80 cm de altura. “Dentro do reator há também outros 13 cilindros ou bastões recobertos por espuma de poliuretano, com 3 cm de diâmetro e 60 cm de altura. Esses cilindros servem como material suporte para o desenvolvimento dos microrganismos responsáveis pelo processo”, descreve o engenheiro.

Segundo ele, as bactérias nitrificantes (que transformam o nitrogênio na forma de amônia em nitratos) se desenvolvem fixas à espuma de poliuretano, principalmente na região externa de cada cilindro, enquanto as desnitrificantes (transformam nitratos em gás nitrogênio) se desenvolvem principalmente na área interna da espuma de poliuretano que recobre cada bastão. Isso ocorre pois esses dois grupos de microrganismos apresentam características distintas, sendo que as nitrificantes necessitam de oxigênio para seu desenvolvimento e as desnitrificantes precisam de um ambiente sem oxigênio.“Normalmente quando se quer remover nitrôgenio são utilizados dois ou mais reatores porque os microorganismos se desenvolvem em ambientes completamente distintos. A ideia era transformar em apenas um reator para reduzir custos tanto na operação quanto na construção do sistema”, relata Moura.

O aparato recebe ainda oxigenação intermitente, ou seja, durante duas horas para auxiliar na primeira fase de reações em que a presença do oxigênio é necessária. Depois, por uma hora, o reator não é mais oxigenado e acontece a segunda fase do processo. “O uso do poliuretano é essencial porque possibilita a criação de um gradiente de concentração de oxigênio dissolvido, fazendo que na parte interna da espuma não haja oxigênio, possibilitando o desenvolvimento das bactérias desnitrificantes.

Tratamento

De acordo com o pesquisador, o esgoto é colocado no reator e as bactérias nitrificantes atuam oxidando as moléculas de nitrogênio presentes nos detritos e as transformando em nitratos, uma molécula composta por um átomo de nitrogênio e três de oxigênio. Nesta primeira fase, ocorre a oxidação do nitrogênio, necessitando duas horas de aeração no reator. Depois desliga-se a aeração por uma hora para potencializar a atuação das bactérias desnitrificantes, em que o oxigênio é dispensável. Estas bactérias transformam o nitrato em nitrogênio gasoso, que pode ser liberado para a atmosfera. Nesta segunda fase ocorre, também, a redução da quantidade de carbono do esgoto, pois para que seja realizada, há a necessidade de obtenção de energia e esta vem a partir da liberação de elétrons dos carbonos presentes nas matérias orgânicas do esgoto, como restos de comida, folhas e animais mortos.

Atualmente, Moura trabalha em seu projeto de doutorado na aplicação desse reator no tratamento de esgoto sanitário real. “Com a aplicação desse sistema no esgoto doméstico real, será possível obter parâmetros operacionais e construtivos mais específicos, possibilitando a aplicação desta tecnologia em maiores escalas e possivelmente transformá-lo em uma nova tecnologia para o tratamento de esgoto.”

Saúde

“A remoção de nitrogênio e a diminuição de carbono do esgoto é excelente porque tanto um como outro geram problemas ambientais e de saúde pública”, lembra o pesquisador. Ele explica que retirar nitrogênio do esgoto e levá-lo para a atmosfera na forma gasosa não polui, uma vez que este gás já se encontra em abundância no ar. Já quanto a redução de carbono é importante porque diminui o mau cheiro promovido pela matéria orgânica em decomposição, facilita o tratamento da água para abastecimento humano e faz com que a água seja menos tóxica para os peixes.

Os problemas que ele relata são, por exemplo, a eutrofização da água, fenômeno que eleva o crescimento do número de algas em rios, lagos e lagoas. Este aumento populacional traz como consequência a diminuição da concentração gás oxigênio dissolvido na água e com isso, os peixes não conseguem respirar e morrem. Já quanto a saúde pública, ele relata que “a diminuição de nitritos e nitratos nos corpos d’água pode reduzir casos de câncer de estômago ou doenças relacionadas a este órgão”.

Mais informações: email rafaelbritomoura@gmail.com 

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