Avaliação do potencial de suprimento hídrico para fins agrícolas a partir do esgoto tratado no estado de SC

Abstract

A organização mundial de saúde projeta que a população global alcançará 9,8 bilhões de pessoas em 2050, o que implicará no aumento da demanda por alimentos e, consequentemente, por recursos para suprir a produção agrícola. A agricultura se apresenta como uma atividade de impacto elevado no que tange o consumo de água, exploração e uso de fertilizantes, e consequente poluição de corpos d?água. No Brasil, a agricultura é uma das principais atividades econômicas. Em paralelo, 45% da população urbana não possui coleta de esgoto. Contudo, legislações brasileiras recentes indicam o interesse em aumentar a prática do reuso de subprodutos do saneamento. Nesse contexto, o saneamento ecológico apresenta benefícios que implicam na melhoria da gestão do saneamento, uma vez que proporciona uma mudança de perspectiva com relação aos seus subprodutos, os quais são tratados como recursos, e não rejeitos, podendo estes serem aplicados na agricultura, indo ao encontro dos princípios da economia circular e auxiliando na redução dos impactos provenientes do aumento populacional e da falta de saneamento adequado. Tendo isso em vista, esta tese de doutorado avaliou o potencial de reciclo agrícola de esgoto tratado no Estado de Santa Catarina segundo critérios quantitativos, qualitativos, geográficos e de avaliação de risco. A demanda por água de irrigação de 7 culturas foi comparada com a disponibilidade quantitativa e qualitativa de esgoto tratado em 85, 18, 7, 6, 2, 2 e 1 municípios selecionados no cenário futuro, os quais produzem, respectivamente, arroz, cebola, alho, banana-caturra, batata, tomate e banana-prata, através da coleta e tratamento de dados presentes nas bases de dados da Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina, Agência Nacional de Águas, Organização das Nações Unidas, Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura, Sistema Nacional de Informações do Saneamento e relatórios das agências reguladoras dos municípios estudados. Calculou-se o potencial de irrigação agrícola para cada município estudado, de modo a apresentar o quanto da demanda atual por água de irrigação, a oferta atual e futura de esgoto tratado pode suprir. Além disso, avaliou-se a oferta qualitativa de esgoto tratado através da comparação da qualidade do efluente produzido pelas estações de tratamento de esgoto estudadas com os valores de risco associados apresentados pela Organização Mundial de Saúde, possibilitando assim discutir os riscos toleráveis de infecção e doença, apresentar a redução de patógenos necessária para alcançar riscos toleráveis e determinar como a redução de patógenos pode ser realizada. Mapas e tabelas foram utilizados para apresentar os resultados obtidos, de forma a apontar áreas de maior potencial e facilitar a sua interpretação. Em termos quantitativos, os resultados apresentam 32, 12, 3, 6, 2, 2 e 1 municípios, os quais produzem, respectivamente, arroz, cebola, alho, banana-caturra, batata, tomate e banana-prata com potencial de irrigação agrícola superior a 85%, alcançando valores superiores a 6.000%, mostrando que a quantidade de esgoto a ser produzida em 2035 poderá não somente suprir a demanda atual de água de irrigação agrícola, mas também permitir a expansão da agricultura sem consumir mais água potável. Nota-se potencial de cooperação entre diferentes municípios, considerando-se critérios geográficos, e a descarga de carga orgânica evitada seria substancial caso todos os municípios estudados no cenário 2035 utilizassem todo o seu potencial de irrigação agrícola com esgoto tratado para irrigar o cenário atual de produção de alimentos, uma vez que a quantidade de DBO não lançada diretamente em corpos hídricos, considerando os municípios produtores de arroz, cebola, alho, banana-caturra, batata, tomate e banana-branca, seria, respectivamente, 27.240, 1.160, 436, 214, 169, 49 e 129 kg DBO dia-1. Ademais, a qualidade dos efluentes produzidos pela maior parte das estações de tratamento de esgoto estudadas requer tratamento posterior, ou, pelo menos, a aplicação de métodos de higiene e manejo dos alimentos para prevenir riscos à saúde dos agricultores e consumidores finais. Conclui-se que há potencial de suprimento hídrico para fins agrícolas a partir do esgoto tratado na área de estudo e indica-se realizar estudos complementares para implementar as práticas discutidas em escala real.

Abstract: The World Health Organization estimates that the global population will reach 9.8 billion people in 2050, which will lead to an increase in the demand for food and, consequently, for resources to supply agricultural production. Furthermore, a larger population implies a greater generation of effluents, which require adequate treatment and disposal. Besides, agriculture presents itself as a high-impact activity in terms of water consumption, exploration and use of fertilizers, and consequently pollution of water bodies. However, recent Brazilian legislation indicates an interest in increasing the practice of reusing sanitation by-products. In this context, ecological sanitation presents benefits that imply the improvement of sanitation management, since it provides a change of perspective concerning its by-products, which are dealt with as resources, and not waste, which can be applied in agriculture, meeting the principles of the circular economy and helping to reduce the impacts of population growth and the lack of adequate sanitation. With that in mind, this doctoral thesis evaluated the potential for agricultural recycling of treated sewage in the State of Santa Catarina according to quantitative, qualitative, geographic, and risk assessment criteria. The demand for irrigation water of 7 crops was compared with the quantitative and qualitative availability of treated wastewater in the selected municipalities, through the collection of treatment data available in the databases of the Agricultural Research and Rural Extension Company of Santa Catarina, National Agency of Waters, National Sanitation Information System, United Nations, Brazilian Institute of Geography and Statistics, United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization, and reports from the regulatory agencies responsible for the municipalities. The agricultural irrigation potential was calculated for each municipality studied, in order to present how much of the current demand for irrigation water the current and future production of treated wastewater can supply. In addition, the qualitative offer of treated wastewater was evaluated by comparing the quality of the effluent produced by the wastewater treatment plants studied with the associated risk values presented by the World Health Organization, thus making it possible to discuss the tolerable risks of infection and disease, present the pathogen reduction necessary to achieve tolerable risks and determine how pathogen reduction can be accomplished. Maps and tables were used to present the results obtained to point out areas of greater potential and facilitate their interpretation. In quantitative terms, the results show 32, 12, 3, 6, 2, 2 and 1 municipalities, which produce, respectively, rice, onion, garlic, cockatiel banana, potato, tomato and silver banana with potential for agricultural irrigation greater than 85%, reaching values greater than 6,000%, showing that the amount of wastewater to be produced in 2035 is able not only to supply the current demand for agricultural irrigation water but also allow the expansion of agriculture without consuming more fresh water. There is cooperation potential between different municipalities, considering geographic criteria , and the avoided organic load discharge would be substantial if all municipalities studied in the 2035 scenario used all their agricultural irrigation potential with treated wastewater to irrigate the current food production scenario, once the amount of BOD not released directly into the water bodies, considering the municipalities producing rice, onion, garlic, banana, potato, tomato and white banana, would be, respectively, 27,240, 1,160, 436, 214, 169, 49 and 129 kg BOD day-1. Furthermore, most wastewater treatment plants studied require further treatment and improvements, or, at least, the application of hygiene and food handling methods to prevent risks to the health of farmers and final consumers. It is concluded that there is potential for water supply for agricultural purposes from treated sewage in the study area and it is recommended that complementary studies be carried out to implement the practices discussed in full scale.