Revista InterfacEHS edição completa Vol. 8 n2

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A InterfacEHS é uma Publicação Científica do Centro Universitário Senac que publica artigos científicos originais e inéditos, resenhas, relatos de estudos de caso, de experiências e de pesquisas em …

A InterfacEHS é uma Publicação Científica do Centro Universitário Senac que publica artigos científicos originais e inéditos, resenhas, relatos de estudos de caso, de experiências e de pesquisas em andamento nas áreas de Saúde, Meio Ambiente e Sustentabilidade.

Confira na edição Vol. 8 n.2 o dossiê “Biotecnologia” e artigos relacionados aos assuntos:

- Cosmetologia genética
- Alternativas para redução de CO2
- Sistema de captação de água pluvial

Entre outros!

Acesse a revista na íntegra!

http://www3.sp.senac.br/hotsites/blogs/InterfacEHS/

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  • 1. ISSN 1980-0894 Vol. 8, n. 2, 2013 EDITORIAL Fico muito feliz em escrever o editorial deste segundo número do volume 08 de InterfacEHS – Revista de Saúde, Meio Ambiente e Sustentabilidade, que tem como Dossiê “Biotecnologia”. Satisfeita porque, a revista continua mantendo excelente padrão de qualidade com artigos sendo avaliados por “peer review”. Outro motivo da minha alegria é o fato de estarmos cumprindo o compromisso de produzir uma publicação que abrange as áreas de saúde, meio ambiente e sustentabilidade. O leitor poderá confirmar por si o Dossiê sobre Biotecnologia tratado pelos artigos: “Implantação de wetlands construídas em escala real para o tratamento de esgoto sanitário em residências da Barra do Ribeira no município de Iguape – São Paulo” e “Dimensionamento de um reator anaeróbio de fluxo ascendente para tratamento de efluente de suinocultura”. O conteúdo desta publicação é, ainda, ricamente abordado o estudo de caso de uma empresa certificada com manejo florestal, seguindo o dimensionamento de um sistema de captação de água pluvial para uso doméstico em são Bernardo do Campo – SP e a atuação da cosmetologia genética sobre os tratamentos antienvelhecimento. Segue a Seção InterfacHES contendo artigos produzidos por dois alunos do Curso de Bacharelado em Engenharia Ambiental e Sanitária, intitulados: “Processos de preparação de restos mortais humanos: Identificação dos contaminantes químicos e dos resíduos da saúde” e “Células a combustível como alternativa para redução de CO2 equivalente na frota de veículos leves”. Boa leitura a todos! Emília Satoshi Miyamaru Seo Editor 1
  • 2. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 IMPLANTAÇÃO DE WETLANDS CONSTRUÍDAS EM ESCALA REAL PARA O TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO EM RESIDÊNCIAS DA BARRA DO RIBEIRA NO MUNICÍPIO DE IGUAPE – SÃO PAULO IMPLEMENTATION OF CONSTRUCTED WETLANDS IN REAL SCALE FOR THE TREATMENT OF WASTEWATER IN RESIDENCES OF BARRA DO RIBEIRA AT MUNICIPALITY OF IGUAPE - SÃO PAULO BUENO, R. F. 1 FIORE, F. A. 2 VICTORETTI, M. 3 INÁCIO, A. R. 4 CAPELLARI, B. 5 CHAGAS, R. K. 6 RESUMO Sistemas de tratamento de esgotos que integram a tecnologia de tratamentos naturais como as wetlands construídas são alternativas ao tratamento de esgotos sanitários provenientes de comunidade isoladas, ou seja, residências de baixa renda ou de pequenas coletividades, sob a perspectiva da descentralização. O presente estudo 1 Doutorando em Engenharia Civil pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo; Professor Pesquisador do Centro Universitário Senac. Avenida Engenheiro Eusébio Stevaux, 823 - Santo Amaro, São Paulo – SP. E-mail: rodrigo.fbueno@sp.senac.br 2 Doutora em Engenharia Civil pela Universidade de Campinas; Coordenadora do curso de Engenharia Ambiental do Centro Universitário Senac. 3 Graduação em Engenharia Ambiental pelo Centro Universitário Senac. 4 Graduação em Engenharia Ambiental pelo Centro Universitário Senac. 5 Doutor em Geografia pela Universidade de São Paulo; Professor Pesquisador do Centro Universitário Senac. 6 Doutor em Dinâmica Florestal pela Universidade de São Paulo; Professor Pesquisador do Centro Universitário Senac. 2
  • 3. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 demonstra a técnica e materiais utilizados na construção de sistemas de wetlands construídas na Barra do Ribeira, município de Iguape, no estado de São Paulo. Esta tecnologia possui custos reduzidos para implantação e manutenção, e mostra-se eficiente na remoção de poluentes, afirmando sua aplicação em regiões onde não há coleta e tratamento de esgotos. Palavras-chave: Zonas de raízes, wetlands construídos, saneamento descentralizado, tratamento de esgoto sanitário. ABSTRACT Sewage treatment systems that integrate the technology of natural treatments such as constructed wetlands are alternatives to the treatment of wastewater from isolated community, other words, low-income households or small communities, from the perspective of decentralization. The present study demonstrates the technique and materials used in the construction of constructed wetlands systems in Barra do Ribeira, municipality of Iguape, in the state of São Paulo. This technology has reduced costs for implementation and maintenance, and proves efficient in removing pollutants, affirming its application in areas where there is no collection and treatment of sewage. Key-words: Root zones, constructed wetlands, decentralized sanitation, wastewater treatment. 3
  • 4. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 1. INTRODUÇÃO Os recursos hídricos têm implicações importantes para uma série de campos com interesses convergentes em reduzir “vulnerabilidades" e "resistências crescentes", incluindo desenvolvimento comunitário, gestão de ecossistemas, preparação para desastres, sustentabilidade e saúde pública. A rápida expansão das áreas urbanas e industriais é frequentemente associada com grande volume de geração de efluentes, que requer tratamento extensivo antes da disposição final em sistemas aquáticos. Nos países em desenvolvimento, apenas uma pequena parcela de esgotos produzidos é tratada por estações de tratamento de esgotos. A disposição contínua de esgotos podem produzir danos irreversíveis ao meio ambiente e à saúde humana. O lançamento de esgotos domésticos sem tratamento ou parcialmente tratados nos cursos d´água são fatores de risco, em decorrência da presença de patógenos presentes nos excretas e do excesso de nutrientes. A remoção do nitrogênio e do fósforo existente no esgoto sanitário tem sido cada vez mais necessária dada à necessidade de se controlar o processo de eutrofização dos corpos d’água, cujos efeitos maléficos são amplamente conhecidos. As cidades pequenas, médias e nas metrópoles no Brasil, onde não há espaço e nem recursos para investimento para construção de grandes estações de tratamento de esgotos, além da ocupação em áreas de risco por comunidades de baixa renda, há uma necessidade crescente de investimento em inovação e em tecnologias. Dentre as tecnologias disponíveis os processos naturais de tratamento mostram-se promissores. As condições climáticas no Brasil favorecem a aplicação de sistemas naturais como as wetlands construídas e podem ser aplicados de acordo com o contexto local, apresentando diversas vantagens como: auxílio na gestão integrada dos recursos hídricos; reciclagem de nutrientes; auxílio no ciclo da água; redução dos impactos das enchentes na drenagem urbana; melhoria do microclima local com a recuperação de habitats em áreas próximas a córregos, rios e represas. Dentro deste contexto, este estudo de caso refere-se a uma discussão sobre os materiais e técnicas utilizados na implantação de unidades demonstrativas em escala real de sistemas de tratamento de esgoto por meio de wetlands construídas em residências da Barra do Ribeira do município de Iguape, São Paulo. 4
  • 5. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 2. REVISÃO DA LITERATURA No Brasil, os investimentos em sistemas descentralizados ainda são escassos e o mesmo acontece para o uso de tecnologias simplificadas. O clima tropical do Brasil pode ser uma vantagem para o tratamento de esgotos por processos naturais e sistemas descentralizados com baixos custos de construção, gestão e manutenção. Dentre os principais processos naturais estão: 1) Tecnologias anaeróbicas, tais como lagoas anaeróbias e reatores UASB; e 2) Tecnologias fotossintéticas, como lagoas facultativas, maturação e sistemas de zonas de raízes “wetlands construídas”. Os sistemas wetlands ocorrem em ecossistemas naturais (mangues, pantanal, zonas de raízes com transição entre ecossistemas aquáticos e terrestres) em todos os continentes, com exceção da Antártica. No Brasil, as “wetlands” são reconhecidas como as várzeas dos rios e brejos e podem ser encontradas na bacia do rio Amazonas, no Pantanal, em formações lacustres de baixa profundidade, em zonas úmidas de regiões tropicais e subtropicais como os manguezais brasileiros. Como característica principal dessas áreas naturais tem-se a saturação com água, de forma permanente ou sazonalmente, de tal forma que ela assume as características de um ecossistema distinto com vegetação característica e adaptada às condições originais do solo como as macrófitas ou plantas aquáticas (Salati et al., 2009; Keddy, 2010). Quanto aos sistemas de wetlands construídos, os mesmos foram projetados para terem funcionamento semelhante ao que ocorre nos sistemas naturais, mas dentro de um sistema com mais controle (Wang et al., 2009). Muitos estudos confirmaram os benefícios dos sistemas de wetlands construídos tais como a eficiência elevada de purificação, consumo de CO2 e produção de O2, o custo relativamente baixo, fácil manutenção, além de ser uma tecnologia sustentável e integrada ao manejo de recursos hídricos, auxiliando na manutenção do ciclo hidrológico (Gross et al., 2008). De acordo com Cole (1998), o uso de sistemas de wetlands construídos está bem consolidado na Europa, onde a tecnologia se originou há cerca de 30 anos na Alemanha, sendo que a norma estabelece o uso de sistemas de fluxo subsuperficial, pois o tratamento é mais intensivo e em menor espaço em regiões com restrição de área. De fato, na Europa, há preferência para sistemas de tratamento de esgotos compactos e descentralizados, onde o espaço aberto é limitado. Na Dinamarca existem cerca de 150 5
  • 6. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 sistemas de wetlands construídos em pequenas cidades e vilarejos para o tratamento de esgotos domésticos. Na Polônia existem cerca de 100 sistemas. Os sistemas de wetlands construídos na América do Norte foram concebidos principalmente para o tratamento de esgotos domésticos em grande escala. Por meio de uma pesquisa em 1993, cerca de 300 sistemas de wetlands construídos foram avaliadas para o tratamento de esgotos, demonstrando o desempenho para a mistura de tipos de sistemas, sendo que a Demanda Bioquímica de Oxigénio (DBO) foi reduzida de 73% para 8 mg/L, sólidos totais em suspensão foram reduzidos em 72% (13 mg/L), nitrogênio total foi reduzido em 53% (4,5 mg/L), e de fósforo total foi reduzido em 56% (1,7 mg/L). Desde os anos 90, cerca de 70 sistemas de wetlands construídos foram implantados em escala real para tratamento de efluentes industriais, agrícolas, escoamento de drenagem pluvial e de efluentes de atividades agropecuárias. Esses foram desenvolvidos para tratar efluentes de suínos, gado e produção de laticínios, predominantemente, no estado de Kentucky (EUA). Na Flórida, o sistema de wetland foi implementado para controle de águas pluviais como reservatórios de contenção, promovendo a restauração de habitats e da biodiversidade (Cole, 1998). Gross et al. (2008) verificaram a eficiência na redução da concentração da DBO, sólidos em suspensão e dos nutrientes como Nitrogênio e Fósforo, além de contribuir na redução de metais, compostos químicos orgânicos e de patógenos. Além disso, observaram que os sistemas de wetlands construídos estão integrados à paisagem, fornecem habitat para os seres vivos e para a qualidade de vida dos seres humanos. Dentre alguns dos benefícios indiretos estão: a redução do impacto das chuvas em áreas de drenagem; aplicação de tecnologia natural para a gestão integrada de recursos hídricos em bacias hidrográficas; e inovação em tecnologia para melhoria do microclima com o aumento de áreas úmidas em escala local. Entretanto, tais sistemas precisam de manutenção adequada, pois a falta de componentes operacionais pode levar a uma sobrecarga de oxigênio, perda da eficiência da remoção de demanda bioquímica de oxigénio (DBO) e de compostos nitrogenados, resultando na produção de odor e formação de criadouros de mosquitos vetores (Mara, 2004). Vários estudos foram realizados em diversas regiões do mundo, utilizando o sistema de wetland construído para o tratamento de esgotos em nível secundário e terciário (Gomez Cerezo et al., 2001; Rousseau et al., 2004; Greenway, 2005; Toet et 6
  • 7. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 al., 2005). Outros estudos focaram no tratamento de esgoto bruto e esgotos domésticos (Ansola et al., 2003; Belmont et al., 2004; Solano et al., 2004; Brix and Arias, 2005), para água de chuva (Walker, 2001), (Dierberg et al., 2002), escoamento de aquacultura (Tilley et al., 2002), escoamento em rodovias (Shutes et al., 1999), efluente da agroindustria (Knight et al., 2000) e chorume de aterros sanitários (Bulc et al., 1997). Diversos são os tipos de sistemas de wetland construídos que podem ser empregados no tratamento de esgotos como: wetlands com plantas flutuantes, wetlands com plantas emergentes, sistemas de macrófitas com fluxo superficial, sistema de wetland de fluxo horizontal subsuperficial, sistema de wetland de fluxo vertical, sistemas com macrófitas fixas submersas, sistemas de wetlands com solos filtrantes e sistemas de wetlands combinados (Kivaisi, 2001; Griggs & Grant 2001; Weedon, 2001; Salati et al., 2009). 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 Caracterização da área de estudo O projeto foi realizado no bairro Barra do Ribeira, na cidade de Iguape, localizada no Vale do Ribeira, que compreende a bacia hidrográfica do rio Ribeira de Iguape com área de 24.980 km2 abrangendo 23 municípios paulistas e 5 paranaenses (ISA, 2001). A cidade de Iguape encontra-se no litoral sul do Estado de São Paulo e é tombada como patrimônio histórico pelo Condephaat. Devido a sua beleza histórica e as riquezas naturais da cidade, o turismo torna-se sua principal fonte de renda (Ministério do Turismo, 2013). Iguape é considerada uma ilha artificial por ter sido originada pela abertura de um canal de ligação entre o Mar Pequeno e o Rio Ribeira de Iguape em 1832 (LIMA, 2010), e serviu de porta de entrada para o interior do Estado, através do Rio Ribeira. Segundo Queiroz (1999), a região é caracterizada por restinga, que necessita da manutenção do seu equilíbrio natural para fixar as dunas, estabilizar mangues e proporcionar um ambiente de reprodução para muitos animais aquáticos. O bairro Barra do Ribeira, localizado a 20 km do centro de Iguape, está cercado de belezas naturais, atraindo turistas à praia da Juréia, trilhas, cachoeiras, rios, lagos e fica próxima a entrada da Estação Ecológica Juréia-Itatins, onde a visitação pública é proibida, por ser uma Unidade de Conservação de uso integral (Ministério do Turismo, 7
  • 8. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 2013). O bairro em questão é um exemplo de comunidade isolada e carente em saneamento básico. A baixa renda predomina entre os moradores, advinda da pesca e/ou do turismo. O bairro não possui rede coletora de esgoto, tampouco tratamento adequado, o esgoto gerado no bairro é direcionado à ‘fossas negras’, que são buracos abertos no solo, sem qualquer impermeabilização e que possibilitam a infiltração do esgoto, e o lençol freático encontra-se próximo à superfície, condições que proporcionam a contaminação do solo e corpos d’água da região (BRAGA, 2005; Comitê da Bacia Hidrográfica do Ribeira de Iguape e Litoral Sul, 2011; ITESP, 2008; PAIVA, 2009; VON SPERLING 1996). Nos períodos de alta temporada do turismo, nos quais a população aumenta extraordinariamente, são notáveis o mau odor e a proliferação de doenças (WILDERER, 2001; QUEIROZ, 1999). 3.2 Escolha do local de implantação dos sistemas de tratamento Após avaliação técnica e socioeconômica foram escolhidas 02 residências no Bairro da Barra do Ribeira em Iguape para implantação dos sistemas de tratamento de esgoto. Os principais critérios de escolha foram: necessidade de tratamento, ou seja, residências sem nenhum tipo de tratamento de esgoto, moradores locais e renda familiar. As duas residências se encontram a 200 metros da praia da Juréia, enquanto a residência 2 ainda encontra-se a 150 metros do rio Ribeira de Iguape, evidenciando a necessidade do tratamento adequado do esgoto gerado. As famílias residentes nas casas escolhidas possuem baixa renda familiar vinda, principalmente, da pesca e, não possuíam qualquer sistema para disposição do esgoto, nem mesmo a ‘fossa negra’, o esgoto era encaminhado para fora da residência e disposto na superfície do solo, gerando mau cheiro e possibilitando o desenvolvimento de vetores de doenças. 3.3 Dimensionamento dos sistemas de tratamento O projeto propôs, para as duas residências, a construção de um sistema constituído de caixa de gordura, tanque séptico, filtro anaeróbio, wetland construído 8
  • 9. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 (WC) seguido de sumidouro. Esclarece-se aqui, que o dimensionamento seguiram as recomendações previstas nas normas da ABNT/NBR 7229 (1993) e ABNT/NBR 13969 (1997) respectivamente. Devido ao amplo conhecimento do dimensionamento dos sistemas de tanque séptico e filtro anaeróbio o estudo abordará os critérios de escolha das WC. 3.4 Wetlands Construídos (WC) Os wetlands construídos (WC) podem apresentar 2 regimes de escoamento: superficial e subsuperficial. No primeiro, a lâmina d’água permanece acima do material filtrante, formando uma lâmina livre, enquanto no segundo, a lâmina d’água permanece logo abaixo do limite do material filtrante. Para compor os sistemas propostos nesse projeto foi escolhido o regime de escoamento subsuperficial que diminui, significativamente, a possibilidade de desenvolvimento de animais vetores de doenças, como mosquitos e moscas, além de evitar o mau cheiro e dificultar o contato direto entre as pessoas e o esgoto. Wetland de escomento subsuperficial podem apresentar-se em 3 modalidades de fluxo: horizontal, vertical (neste caso, descendente) e, híbrido que associa os dois anteriores. Nos WC de fluxo horizontal o esgoto a ser tratado é inserido na zona de entrada do leito, e, impulsionada por uma declividade de fundo do leito, percola pelo material de enchimento horizontalmente até a zona de saída. Esta configuração possui, de forma geral, boa performance na remoção da matéria orgânica e sólidos (Cooper et al., 1996), além de apresentar simplicidade e baixo custo construtivo e operacional. Porém, conforme citado por Philippi & Sezerino (2004), esse tipo de sistema possui uma limitada capacidade de transferência de oxigênio, que limita o processo de nitrificação. Nos WC de fluxo vertical o esgoto a ser tratado é inserido intermitentemente sobre a superfície do filtro e percolado verticalmente. Da mesma forma que nos wetlands de fluxo horizontal, seu interior é preenchido por material filtrante e as macrófitas são plantadas diretamente sobre ele. O efluente tratado é coletado no fundo por um sistema de drenagem. Segundo Drizo et al. (1997 apud CAMPOS), a remoção de nitrogênio é muito dependente do suprimento de oxigênio do sistema, e nos wetlands de fluxo vertical a aplicação intermitente de carga proporciona maior oxigenação do sistema, e com o interior do sistema em condições aeróbias, o processo de nitrificação é 9
  • 10. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 beneficiado. Os WC híbridos são constituídos de uma associação em série dos wetlands de fluxo horizontal e vertical. Nestes sistemas, as vantagens e desvantagens dos FV e FH podem ser combinadas de maneira a complementar cada um deles individualmente. É possível produzir um efluente com baixa concentração de matéria orgânica, completamente nitrificado e parcialmente desnitrificado. (PHILIPPI & SEZERINO, 2004) A vantagem dessa associação é obter boa taxa de nitrificação no sistema de fluxo vertical, uma vez que são bem oxigenados, e, no sistema de fluxo horizontal, obter boa taxa de desnitrificação, pois nesse tipo de sistema é encontrada uma condição de anoxia, que favorece o processo. 3.5 Escolha da vegetação As macrófitas são vegetais superiores que apresentam adaptações morfológicas e/ou fisiológicas que permitem a sobrevivência e desenvolvimento em ambientes saturados de água. Para os WC das casas 1 e 2 foram escolhidas macrófitas de acordo com sua resistência, se eram nativas, e apresentação estética, visando um ambiente agradável na casa receptora do sistema de tratamento. As espécies foram cedidas pelo Viveiro Itubanaiá localizado no município de Miracatu, próximo ao local de estudo. As espécies foram: Rainha-do-lago (Potenderia cordata L.) que é tolerante ao frio, multiplica-se rapidamente, é nativa da América tropical e apresenta flores violetaarroxeadas; Lírio-do-brejo (Hedychium coronarium), apresenta flores brancas e perfumadas, nativa das Américas; Papirinho (Cyperus prolifer), tem grande efeito ornamental, pouco sensível a baixas temperaturas; Inhame-preto (Colocasia esculenta var. aquatilis) de folhagem decorativa, flexibilidade de cultivo a pleno sol ou a sombra; Inhame-imperial (Colocasia esculenta var. illustris) apresenta flexibilidade de cultivo a pleno sol ou a sombra (LORENZI & SOUZA, 2008). As macrófitas foram plantadas alternando-se as espécies e obedecendo ao critério de 4 mudas a cada m² , conforme literatura. Na figura 1 é possível observar as principais espécies utilizadas no estudo. 10
  • 11. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 Figura 1: Exemplo das Macrófitas utilizadas no estudo 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1 Sistemas de tratamento Mediante os princípios do projeto foram construídos 02 sistemas de tratamento de esgoto sanitário para no máximo 5 habitantes/ dia. Cada wetland construída (WC) teve como pré-tratamento caixa de gordura, tanque séptico e filtro anaeróbio. A WC da residência 1, foi de fluxo horizontal com alimentação sub-superficial onde se obterá somente a remoção de material orgânico e a WC implantada na residência 2 foi híbrida, com fluxo vertical seguida de fluxo horizontal onde se obterá a remoção conjunta de matéria orgânica e nutrientes. A Tabela 1 mostra as principais dimensões das unidades de tratamento levando em conta as instruções normativas e conhecimento da literatura. Tabela 1: Principais dimensões e características dos sistemas de tratamento implantados ETAPA DE RESIDÊNCIA 1 RESIDÊNCIA 2 TRATAMENTO Caixa de Gordura 20 litros 20 litros Tanque Séptico 1000 litros 1000 litros Filtro Anaeróbio 1000 litros 1000 litros Wetland Construída 10 m2 10 m2 2 * A área das wetlands foi considerada de ± 2m /hab., valor recomendado pela literatura. 11
  • 12. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 A construção dos sistemas é relativamente simples. A construção das wetlands pode ser realizada por meio de lona plástica, no entanto o material deve garantir a impermeabilização do solo. Esse tipo de material é recomendado onde há uma grande variação do lençol freático garantindo uma resistência mecânica no sistema. A alternativa é a construção em alvenaria, essa mais recomendada, pois permite uma melhor impermeabilização e resistência ao tempo. Em relação ao tanque séptico e ao filtro biológico, os sistemas podem ser realizados com material alternativo, como é o caso do uso de containers de transporte de líquidos, bombonas de poliuretano, etc. No entanto, recomenda-se o uso de alvenaria clássica devido à durabilidade e manutenção do sistema ao decorrer dos anos, conforme disposto na ABNT/NBR 13969 (1997). O sistema implantado na residência 1 foi realizado em alvenaria, tendo como meio suporte no filtro anaeróbio e na WC pedra britada número 2. Na residência 2, os sistemas foram realizados em alvenaria, com exceção da WC de fluxo horizontal que foi realizada com lona plástica Agrofort 250 micras. A declividade do solo no interior das wetlands foi ajustada a uma queda de 3% para promover o escoamento satisfatório do esgoto dentro da unidade. Seguindo as dimensões sugeridas, os custos de materiais para cada sistema de tratamento (completo) foi em média de R$1.500,00 (um mil e quinhentos reais), desconsiderando a mão de obra, a qual foi realizada pelos próprios moradores locais. A Figura 2 mostra os sistemas de tanque séptico e filtro anaeróbio implementados nas residências. Figura 2: Tanque séptico e filtro anaeróbio fase de implantação. Residência 12 1 (A) e Residência 2 (B).
  • 13. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 4.2 Wetlands construídos O sistema de alimentação da WC de fluxo horizontal implantado na residência 1 foi instalado sob o regime subsuperficial, onde o tubo de alimentação foi colocado cerca de 10cm da superfície do material de enchimento. A drenagem do esgoto percolado é feita por meio de drenos que foram instalados no fundo do WC. Ao redor dos drenos foram colocados resíduos de construção civil, que devido a maior granulometria potencializam a ação dos drenos. No WC-Híbrido implantado na residência 2, o módulo de fluxo horizontal teve o mesmo princípio do sistema anterior. Já no fluxo vertical a alimentação foi realizada por tubos perfurados colocados na superfície do sistema e a drenagem do esgoto percolado foi semelhante ao do WC de fluxo horizontal. A Figura 3 mostra os sistemas de tratamento de WC em fase de construção nas residências 1 e 2 e a Figura 4 se observam as principais características do sistema de alimentação e de drenagem dos WC´s implantados nas residências. Figura 3: WC de fluxo horizontal (Residência 1) e WC-Híbrida (Residência 2) Figura 4: Sistema de drenagem da WC de fluxo horizontal e sistema de alimentação do fluxo vertical da WC-Híbrida 13
  • 14. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 Para sustentação do módulo horizontal da WC-Híbrida foi instalado uma armação feita com peças recicladas. No entanto, essa armação pode ser suprimida sem problemas. A Figura 5 mostra a instalação da armação e disposição da lona impermeabilizante do solo. Todas as wetlands foram preenchidas com pedra britada e na parte superior com a própria terra do local. Para separar as camadas foi utilizada tela mosquiteiro, impedindo que a areia ocupe os espaços vazios entre as pedras, o que causaria uma rápida colmatação do módulo. Figura 5: Construção do módulo de fluxo horizontal do WC-Híbrido. Armação de sustentação (A) e lona de impermeabilização com pedra britada (B) Na Figura 6 pode-se observar o sistema de WC em operação. A figura mostra o sistema de WC-Híbrido implantado na residência 2. O WC implantado na residência 1 foi semelhante ao representado na Figura 6 (B). Os WC são eficientes na remoção de matéria orgânica podendo atingir remoções de DBO, coliformes termotolerantes e 14
  • 15. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 sólidos superiores a 90%. Em relação à remoção dos nutrientes, a WC-Híbrida pode atingir elevadas eficiências o que dificilmente se atinge nas WC de fluxo horizontal. Figura 6: Sistema de WC-Híbrido em operação (C) implantado na residência 2. Módulo de fluxo vertical (A) e fluxo horizontal (B). 5. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Pode-se concluir que os sistemas de tratamento de esgotos que integram as wetlands construídas apresentaram potencial de utilização a fim de minimizar problemas correlacionados ao déficit de saneamento básico, com elevada eficiência de tratamento. Os custos associados à construção destes aparatos podem ser reduzidos pela utilização de materiais alternativos, possibilitando desta forma, maior acessibilidade para as populações não atendidas por sistemas convencionais de tratamento de esgotos em terem seus direitos assegurados e evidentes melhorias em suas vidas. 6. AGRADECIMENTOS À Prefeitura de Iguape pelo apoio; ao Centro Universitário Senac pelo transporte dos alunos e financiamento do projeto; aos alunos do 8º período noturno da Engenharia Ambiental que participaram ativamente do planejamento à execução deste projeto; à coordenação do curso de Engenharia Ambiental e Sanitária; ao Viveiro Itubanaiá pela doação das mudas; à AMBAR – Associação de Moradores da Barra do Ribeira, e aos moradores pela recepção e participação durante toda a fase de implantação do projeto. 15
  • 16. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANSOLA, Gemma; GONZÁLEZ, Juan Manuel; CORTIJO, Rubén; LUIS, Estanislao de. Experimental and full–scale pilot plant constructed wetlands for municipal wastewater treatment. Ecology Engineering, v. 21, nº 1, p. 43-52, 2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13969 - Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação. Rio de Janeiro: 1997. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7229 - Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos. Rio de Janeiro: 1993. BRAGA, Y. S. Avaliação do impacto de efluente doméstico tratado lançado no estuário do Rio Sauípe. Bahia: UFBA, 2005. 94 p. Dissertação (Mestrado) - Pós– Graduação em Ecologia e Biomonitoramento, Instituto de Biologia, Universidade Federal da Bahia, Bahia, 2005. BRIX, Hans; ARIAS, Carlos. Danish guidelines for small-scale constructed wetland systems for onsite treatment of domestic sewage. Water Science. Technology, v. 51 nº 9, p. 1–9, 2005. CAMPOS, Juacyara Carbonelli. Tratamento do chorume do aterro sanitários de Piraí (RJ) utilizando wetlands. VI Simpósio Ítalo-Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Comitê da Bacia Hidrográfica do Ribeira de Iguape e Litoral Sul. Relatório de Situação dos Recursos Hídricos da UGRHI 11. Registro: 2011 – ano base 2010. COOPER et al., Reed beds and constructed wetlands for wastewater treatment, Swindon: WRc plc. 1996. 16
  • 17. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 DIERBERG, Forrest E; DEBUSK, Thomaz A; JACKSON, Scott D.; CHIMNEY; M.J.; and PIETRO, K. Submerged aquatic vegetation-based treatment wetlands for removing phosphorus from agricultural runoff: response to hydraulic and nutrient loading. Water Research 36, 2002. p. 1409-1422. GÓMEZ CEREZO, R., Suárez, M. L. and Vidal-Abarca, M. R. (2001). The performance of a multi-stage system of constructed wetlands for urban wastewater treatment in a semiarid region of SE Spain. Ecol. Eng., 16, 501-517. Instituto Socioambiental (ISA) – Campanha contra barragem do Ribeira. 2001 KIVAISI, A. K., “The potential for constructed wetlands for wastewater treatment and reuse in developing countries: a review. Ecological Engeneering. Nº 16, p. 545 – 560, 2001. LORENZI, Harri & SOUZA, Hermes Moreira de. Plantas ornamentais no Brasil: arbustivas, herbáceas e trepadeiras. 4ª ed. Instituto Plantarum, 2008. PHILIPPI, Luiz Sérgio & SEZERINO, Pablo Heleno, Aplicação de sistemas tipo wetland no tratamento de águas residuárias - Utilização de filtros plantados com macrófitas, Ed. Do Autor, Florianópolis, 2004. ROUSSEAU D.P.L., P.A. Vanrolleghem and N. De Pauw (2004). Constructed wetlands in Flanders: a performance analysis. Ecological Engineering, 23, 151. SALATI, E. et al., 2009, Estimativas da oferta de recursos hídricos no brasil em cenários futuros de clima (2015 – 2100) In: Margulis, S., Marcovitch J., Dubeaux, C.B.S. (org), Economia das Mudanças do Clima no Brasil: custos e oportunidades (www.economiadoclima.org.br), In Press. SHUTES, R. B. E., Revitt, D. M., Lagerberg, I. M., BarrauD, V. C. E. The design of vegetative constructed wetlands for the treatment of highway runoff. Sci Total Environ 1999; 235:189 ± 97. 17
  • 18. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 SOLANO, M.L., SORIANO, P., CIRIA, M.P. Constructed wetlands as a sustainable solution for wastewater treatment in small villages. Biosystems Engineerig, 87, (1), 109-118, 2004. TILLEY, D. R.; Badrinarayanan, H.; Rosati, R. and Son, J. (2002), Constructed wetlands as recirculation filters in large-scale shrimp aquaculture. Aquac. Eng., 26, 81-109. TOET S., Logtestijn R.S.P.V., Schreijer M., Kampf R., Verhoeven J.T.A. (2005) The functioning of a wetland system used for polishing effluent from a sewage treatment plant. Ecol. Eng. 25:101-124. VON SPERLING, M. Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias; Vol. 1, 2ª Edição revisada; Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. DESA. UFMG. 243 p. 1996. WANG, R.; Korboulewsky, N.; Prudent, P.; Baldy, V.; Bonin, G. Can vertical-flow wetland systems treat high concentrated sludge from a food industry? A mesocosm experiment testing three plant species. Ecological Engineering, v.35, p.230-237, 2009. WEEDON, C.M., 2003. Compact vertical flow constructed wetland systems—first two years’ performance. Water Sci. Technol. 48 (5), 15–23. Data de Recebimento 23/9/13 Data de Aceite 24/9/13 18
  • 19. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 DIMENSIONAMENTO DE UM REATOR UASB PARA O TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS DE SUINOCULTURA SIZING OF A UASB REACTOR FOR THE TREATMENT OF SWINE WASTEWATER CAPASSI, C. M. 1 COSTA, J. C. 2 CANTIL, M. E. S. 3 NAVARRO, R. S. 4 ROMERA, Y. F. 5 SUBTIL, E. L. 6 CHAGAS, R. K. 7 RESUMO O Brasil possui o quarto plantel de suínos do mundo, porém o baixo índice de tratamento das águas residuárias geradas pelo setor é um dos graves problemas para o meio ambiente e para a sociedade. O reator anaeróbio de fluxo ascendente (UASB) utiliza um processo biológico de tratamento com biomassa dispersa, no qual os compostos orgânicos são biodegradados e digeridos por meio de uma transformação anaeróbia, resultando na remoção de altas cargas orgânicas e aproveitamento energético do biogás. Neste trabalho avaliou-se a viabilidade técnica de utilizar o reator UASB para tratamento de 89 m³/dia de águas residuárias de suinocultura provenientes de um plantel com 3.835 suínos, situado no município de Pedranópolis-SP. Os resultados apresentaram alta eficiência para remoção de DQO e DBO, 67% e 75%, 1 Graduação em Engenharia Ambiental pelo Centro Universitário Senac. Graduação em Engenharia Ambiental pelo Centro Universitário Senac. 3 Graduação em Engenharia Ambiental pelo Centro Universitário Senac. 4 Graduação em Engenharia Ambiental pelo Centro Universitário Senac. 5 Graduação em Engenharia Ambiental pelo Centro Universitário Senac. 6 Doutor em Engenharia Hidráulica e Ambiental pela Universidade de São Paulo; Professor Pesquisador do Centro Universitário Senac. 7 Doutor em Ecologia de Ecossistemas Terrestres e Aquáticos pela Universidade de São Paulo; Professor Pesquisador do Centro Universitário Senac. rubens.kchagas@sp.senac.br 2 19
  • 20. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 respectivamente. Além disso, considerando o teor de 75% de gás metano, a água residuária apresenta um potencial de vazão de 451,13 m3/dia de metano e 601,5 m3/dia de biogás total. O reator UASB é uma alternativa viável para tratamento de águas residuárias de suinocultura, porém é necessário pós-tratamento para alcançar maior eficiência. Palavras chave: Reator UASB; Águas residuárias; Suinocultura; Tratamento Anaeróbio. ABSTRACT Brazil has the fourth herd of pigs in the world, but the low treatment rate of effluents is one of the serious problems for the environment and for society. The upflow anaerobic reactor (UASB) using for a process a biological treatment biomass disperses, in which the organic compounds are biodegradable and digested by anaerobic transformation, resulting in the removal of high organic loads and energy use of biogas. Tis study evaluated the technical feasibility of using UASB reactor for treatment of 89 m3/day of effluent from a squad with 3,835 pigs, located in the county of PedranópolisSP. The results showed high efficiency for the removal of COD and BOD, 67% and 75%, respectively. Moreover, considering the level of 75% methane, the effluent has a potential flow of 451.13 m3/day of methane and biogas total 601.5 m3/day. The UASB reactor is a viable alternative for the treatment of effluent from pig, but it is necessary post-treatment to achieve greater efficiency. Keywords: UASB Reactor, Wastewater, Swine, Anaerobic Treatment. 20
  • 21. ISSN 1980-0894 1. Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 INTRODUÇÃO O Brasil possui o quarto plantel de suínos do mundo, sendo a suinocultura um setor que contribui de maneira significativa para a economia do país. No entanto, é um setor com baixa qualidade ambiental, poluindo as águas, os solos, afetando a qualidade do ar através da emissão de maus odores, e pela proliferação descontrolada de insetos, ocasionando desconforto ambiental às populações (BELLI et al., 2001). Existem diversos tratamentos para águas residuárias provenientes da suinocultura, um deles é o uso de reatores anaeróbios de fluxo ascendente (reator UASB), objeto desta pesquisa. O reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), foi desenvolvido na década de 70 pelo Dr. Gatze Lettinga e colaboradores na universidade Wageningen na Holanda. Originalmente foi desenvolvido para o tratamento de efluentes industriais de alta concentração a partir de estudos anteriores efetuados com o filtro anaeróbio ascendente. No Brasil o reator é utilizado desde a década de 80 no Paraná (SANEPAR) e em São Paulo (CETESB) e atualmente, é o país que mais faz uso dessa tecnologia devido às suas características técnicas e econômicas (FAEDO, 2010). O reator UASB é um processo que consiste no fluxo ascendente de esgotos através de um leito de lodo denso e de elevada atividade (Figura 1). O perfil de sólidos no reator varia de muito denso e com partículas granulares de elevada capacidade de sedimentação, próximas ao fundo (leito de lodo), até um lodo mais disperso e leve, próximo ao topo do reator (manta de lodo) e a estabilização da matéria orgânica ocorre em todas as zonas de reação (leito e manta de lodo), sendo a mistura do sistema promovida pelo fluxo ascensional do esgoto e das bolhas de gás (CHERINCHARO, 2007). 21
  • 22. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 Figura 1: Fluxo ascendente em um reator com leito de lodo denso. Um dos princípios fundamentais do processo é sua habilidade de desenvolver uma biomassa de elevada atividade. Essa biomassa pode apresentar na forma de flocos ou de grânulos (1 a 5 mm). Os reatores UASB apresentam elevado tempo de resistência hidráulica, o que é uma característica dos sistemas de alta taxa, além disso, o sistema deve ter um separador trifásico bem projetado, capaz de separar de forma adequada o biogás, o liquido e os sólidos, liberando os dois primeiros e permitindo a retenção do último (CHERINCHARO, 2007; SOUZA, 2008). Este tratamento possui facilidades operacionais e hidrodinâmica mais eficiente que outros tratamentos, boa adaptação às condições climáticas do Brasil e produz biogás com elevada concentração de metano (BELLI et al., 2001). Dessa maneira, o objetivo desde trabalho é verificar a viabilidade técnica do reator UASB para tratamento de águas residuárias de suinocultura no setor de reprodução de suínos (matrizes e leitões, a fase dos leitões termina quando atingem o tamanho ideal para venda, 25 kg), em sistema intensivo (fechado), composto por 1.300 matrizes. 2. JUSTIFICATIVA Segundo o IBGE (2009), o plantel brasileiro de suínos é estimado em 36 milhões de cabeças, com equivalente populacional médio, em termos de demanda bioquímica de oxigênio (DBO5,20) de 3,5 habitantes por suíno (MIRANDA, 2005). 22
  • 23. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 A alta geração de resíduos provenientes da suinocultura tem como principal destino a simples deposição no solo e essa prática origina o excesso de nutrientes, metais e organismos patogênicos no solo, contribuindo para a degradação dos corpos d'água superficiais e subterrâneos pela lixiviação e/ou percolação dos resíduos (PERDOMO; OLIVEIRA; KUNZ, 2003). O interesse pelo tratamento anaeróbio, de resíduos líquidos e sólidos provenientes da agropecuária e da agroindústria, tem aumentado nos últimos anos por apresentar vantagens significativas quando comparado aos processos comumente utilizados de tratamento aeróbio de águas residuárias ou aos processos convencionais de compostagem aeróbia de resíduos orgânicos sólidos (MORAES; PAULA-Jr., 2004). Estimativas recentes indicam que os dejetos de animais são responsáveis por 5 a 10% das emissões de metano no mundo, contribuindo para o aumento da concentração atmosférica dos gases de efeito estufa, considerado outro grave problema ambiental (PEREIRA, 2009). O baixo índice de tratamento adequado à grande quantidade de dejetos produzidos é justamente um dos graves problemas que a intensificação da produção de suínos trouxe para o meio ambiente e para a sociedade (GALBIATTI et al., 2010). O reator UASB é um importante equipamento destinado ao tratamento de efluentes com alta carga orgânica, como é o caso das águas residuárias provenientes da suinocultura, que comparadas com o efluente doméstico possuem concentração de DBO até 260 vezes superior, enquanto a DBO para esgoto doméstico é de 200 mg/litro, a DBO dos dejetos de suínos oscila entre 30.000 e 52.000 mg/litro (GALBIATTI et al., 2010). Dentre as vantagens apresentadas pelo reator UASB, pode-se destacar: não emissão de odores; não proliferação de insetos; baixa produção de lodo biológico; e o lodo em excesso já sai estabilizado e com elevada concentração, podendo ser secado diretamente em leitos de secagem. Além disso, sua operação e manutenção são extremamente simples podendo ser realizada por pessoal não especializado (SOUZA, 2008). Do ponto de vista econômico, a digestão anaeróbia é uma solução de baixo custo para o tratamento de águas residuárias com elevadas cargas orgânicas, com as vantagens da baixa produção de lodo, da conservação dos nutrientes e da produção de biogás, além 23
  • 24. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 de ser uma solução apropriada para regiões de clima tropical (CAMMAROTA, 2003). A produção de biogás a partir do reator UASB além de produzir energia necessária às atividades agropecuárias, pode gerar um excedente energético que pode ser comercializado com concessionárias de energia (PECORA et al., 2006). Segundo CHERNICHARO (2007), o projeto de reator UASB é simples, não demandando a implantação de equipamentos sofisticados ou meio suporte para a retenção da biomassa, porém é de fundamental importância que os diversos critérios e parâmetros de projeto sejam expressos de uma forma compreensível e sequencial, permitindo o dimensionamento das câmaras de reação, decantação e captura de gases. Os reatores UASB possuem facilidades operacionais, hidrodinâmica mais eficiente que outros sistemas convencionais e boa adaptação às condições climáticas do Brasil (BELLI et al., 2001). Este reator utiliza um processo biológico de tratamento com biomassa dispersa, no qual os compostos orgânicos são biodegradados e digeridos por meio de uma transformação anaeróbia, resultando na produção de biogás e na manutenção de um consórcio de microrganismos (PEREIRA-RAMIRES et al., 2004). O desenvolvimento do reator anaeróbio de fluxo ascendente (UASB) combina vantagens, as quais possibilitaram a sua utilização para uma grande variedade de águas residuárias e, consequentemente, adoção em larga escala. Esse tipo de reator pode ser construído e operado de forma a minimizar os custos do tratamento com baixa produção de sólidos (SOUZA, 2008). Os estudos acerca do reator estão crescendo por todo mundo para aplicação no tratamento de esgoto sanitário e águas residuárias agropecuárias. Alguns autores afirmam que os trabalhos utilizando o reator UASB ainda são limitados (DUDA; OLIVEIRA, 2011). No entanto, conforme observa-se na Tabela 1, a seguir, estudos recentes realizados no Brasil com reatores UASB em escala piloto, tratando águas residuárias de suinocultura, indicam que o reator é uma alternativa de tratamento viável, dispensando o tratamento preliminar. 24
  • 25. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 Tabela 1: Eficiência no tratamento de águas residuárias de suinocultura com reator UASB em escala piloto. Eficiências de COV Estudo remoção de Autor gDQOtotal (L.d)-1 DQOtotal (%) 1 34,4 73 RAMIRES, 2005 2 26 86 SANTANA, 2008 1. CARACTERIZAÇÃO DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS DE SUINOCULTURA A quantidade de dejetos líquidos oriundos da suinocultura varia de acordo com desenvolvimento ponderal dos animais, cerca de 8,5 a 4,9% do seu peso vivo/dia, para a faixa de 15 a 100 kg, sendo a produção de urina um aspecto importante na quantidade de dejetos líquidos produzidos (DARTORA; PERDOMO; TUMELERO, 1998). O termo dejetos refere-se aos excrementos frescos, incluindo fezes e urina, mais o material de cama, restos de alimento, água e produtos de limpeza, utilizados para a lavagem dos confinamentos. A quantidade de resíduo produzido varia com vários fatores como: porte do animal, tipo de alimentação, quantidade de água ingerida, quantidade de água utilizada para a lavagem das instalações, água da chuva, evaporação, estação do ano, entre outros (CAMPOS et al., 2006). Quando comparado com bovinos e considerando a mesma base (450 kg de peso vivo), os suínos excretam 1,9 vezes mais dejetos que um bovino de corte e 1,3 vezes mais que um bovino leiteiro (aproximadamente 16 ton.ano-1) (ENSMINGER; OLDFIELD; HEINEMANN, 1990). Dartora, Perdomo e Tumelero (1998) afirmam que a Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5) dos dejetos de suínos chega a apresentar valores de até 52.000 mg.L-1, enquanto no esgoto humano a DBO5 é cerca de 200 a 300 mg.L-1, pois o suíno é um animal monogástrico e aproximadamente 30% dos seus alimentos tornam-se dejetos (Tabela 2). 25
  • 26. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 Tabela 2: Característica das águas residuárias de suinocultura. Categoria Esterco Urina Esterco + Estrutura de estocagem (kg/dia) (kg/dia) Dejetos m³/animal/mês líquidos (litros/dia) Esterco + Dejetos Urina Líquidos Suínos 25-100 kg 2,30 4,90 7,00 0,16 0,25 Porcas Gestação 3,60 11,00 16,00 0,34 0,48 Porcas lactação+leitões 6,40 18,00 27,00 0,52 0,81 Cachaço 3,00 6,00 9,00 0,18 0,28 Leitões na 0,35 0,95 1,40 0,04 0,05 creche 2,35 5,80 8,60 0,17 0,27 Media Fonte: adaptado de Konsen (1983), Oliveira (1983), Fernandes e Oliveira (1995), apud Santos (2000). Contudo, a produção total dos dejetos provenientes da suinocultura é muito variável, levantamentos realizados pelo Serviço de Extensão Rural de Santa Catarina – UFF, em 1999, citados em CAMPOS et al. (2005), mostram que apenas 10 a 15% dos produtores de suínos possuem sistemas de tratamento ou aproveitam os dejetos em alguma atividade agrícola, e mostram ainda que cerca de 85% das fontes de água no meio rural das regiões produtoras estão contaminadas por coliformes fecais oriundos do lançamento de dejetos sem qualquer tratamento em corpos hídricos receptores. Os dejetos brutos de suínos apresentam, em média, 25.625 mg.L-1 de DQO e 10.250 mg.L-1 de DBO (EMBRAPA/CNPSA, 1980 apud ABREU-NETO, 2007). Para cada fonte de matéria orgânica temos uma produção diferente de biogás (CAMPOS et al., 2005), o potencial de geração de biogás a partir de resíduos da suinocultura varia de acordo com a atividade explorada, obtendo maior produção no sistema de reprodução, em média, 0,933 m³/animal/dia (COLDEBELLA, 2006). 3. METODOLOGIA 4.1. Área de estudo O estudo baseou-se no dimensionamento de um sistema anaeróbio, reator 26
  • 27. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 UASB, para tratamento de águas residuárias de suinocultura localizada em uma Fazenda com criação de suínos, situada no município de Pedranópolis, São Paulo. O munícipio de Pedranópolis faz parte da microrregião de Fernandópolis. Localiza-se a uma latitude 20º14'51"S, uma longitude 50º06'37"W e uma altitude de 475 metros em relação ao nível do mar. Segundo estudo da Secretaria Estadual de Saúde, a microrregião de Fernandópolis possui um clima tropical semi-úmido com inverno seco e verão chuvoso, com precipitações médias em torno de 1362 mm. As temperaturas mínimas e máximas atingem, respectivamente, 17 ºC e 33,5 ºC, com oscilações bruscas durante o ano (FERNANDÓPOLIS, 2013). A área da propriedade é de 726 hectares, considerando a atividade de suinocultura com 1.300 matrizes, tem-se um total de 3.835 suínos. 4.2. Coleta e tratamento dos dejetos O processo de coleta e tratamento dos dejetos provenientes da suinocultura iniciará a partir do piso das baias liso e que possui uma leve declividade, cerca de 2% a partir do corrimão (baia publicitária), facilitando a coleta dos dejetos no fosso situado na parte mais baixa da baia. Os dejetos coletados no fosso (por gravidade) passam, inicialmente por uma grade grossa com espaçamento de 40 mm entre barras com 10 mm de espessura para remoção de sólidos grosseiros (ex. galhos de arvores) evitando a obstrução do sistema, em seguida um desarenador remove a areia contida no efluente, que danifica equipamentos eletromecânicos, seguido de uma Calha Parshall que mantém a velocidade “constante” (regime laminar) facilitando a vazão afluente variável. O efluente é finalmente bombeado para uma caixa de equalização (utilizada para superar os problemas operacionais advindos das variações que são observadas na vazão e nas características dos efluentes líquidos) direcionando o efluente para o reator UASB. 27
  • 28. ISSN 1980-0894 4.3. Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 Dimensionamento do reator Conforme metodologia adaptada a partir de CHERNICHARO (2007), os cálculos de dimensionamento, a partir de dados secundários, de um reator UASB em escala real para o tratamento de desejos de suínos estão demonstrados nas equações (1 a 10). A vazão máxima é calculada em função de dois coeficientes de maior consumo e da vazão média afluente, como segue: 𝐷 𝑚á𝑥 = 𝐾1 ∗ 𝐾2 ∗ 𝐷 Onde: 𝑚é𝑑. [1] Qmáx: vazão máxima afluente (m³/dia) Qméd.: vazão média afluente (m³/dia) K1 = coeficiente do dia de maior consumo (1,2) K2 = coeficiente da hora de maior consumo (1,5) O coeficiente no dia de maior descarga é a relação entre a descarga que ocorre entre a média do dia e a média do ano. E o coeficiente da hora de maior descarga é a relação entre a descarga que ocorre entre a média da hora máxima e da média do dia. Os valores de K1 e de K2 antes apresentados (1,2 e 1,5) são os recomendados pela NBR 9649 (ABNT, 1986). A estimativa das concentrações diária de DBO e DQO no afluente são obtidas a partir da igualdade entre ambos, ou seja: Onde: 𝐶 𝑑𝐵á𝑟𝐵𝑎 = 𝐷 𝑚é𝑑𝐵𝑎 ∗ 𝐶 [2] Cdiária: concentração diária de DBO ou DQO no afluente (Kg/dia) Qmédia: vazão média do afluente (m³/dia) C: concentração de DBO ou DQO (Kg/m³) O tempo de detenção hidráulica (TDH) varia conforme a temperatura do ambiente, sendo mais utilizado na faixa de 8 a 10 horas. Considerando uma a temperatura média anual em torno de 23ºC o TDH recomendado é de 8 horas. Consequentemente, o volume é calculado em função do tempo de detenção hidráulica do sistema, logo: 28
  • 29. ISSN 1980-0894 Onde: 𝑉 = 𝑇𝐷𝐻 ∗ 𝐷 𝑚é𝑑𝐵𝑎 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 [3] V: volume total do reator (m³) TDH: tempo de detenção hidráulico (h) Qmédia: vazão média afluente (m³/h) A carga hidráulica volumétrica (CHV) é a quantidade (volume) de esgotos aplicados diariamente ao reator, por unidade de volume dos mesmos (CHERNICHARO, 2007), dada da seguinte forma: Onde: CHV = Qmédia V [4] CHV: carga hidráulica volumétrica (m³/m³.d) Qmédia: vazão média afluente (m³/dia) V: volume total do reator (m³) A carga orgânica volumétrica (COV) é a quantidade (massa) de matéria orgânica aplicada diariamente ao reator, por unidade de volume do mesmo: COV = [5] Qmédia ∗S0 V Onde: COV: carga orgânica volumétrica (KgDQO/m³.d-1) Qmédia: vazão média afluente (m³/dia) V: volume total do reator (m³) So: concentração de substrato afluente (KgDQO/m³) O TDH da vazão máxima é calculado através da equação abaixo: Onde: 𝐷𝑇𝐻 𝑄 𝑚á𝑥. = 𝑉 𝑄 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 [6] 29
  • 30. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 DHQmáx: tempo de detenção hidráulico da vazão máxima (horas) V: volume total do reator (m³) Qmáxima: vazão máxima afluente (m³/dia) A velocidade de escoamento pode variar de 0,5 m/h a 0,7 m/h, contudo a velocidade adotada será um valor médio de 0,6 m/h, dessa maneira, é possível calcular a altura do reator UASB em função da velocidade de escoamento: Onde: 𝐻 = 𝑣 ∗ 𝑇𝐷𝐻 [7] H: altura (m) v: velocidade (m/h) TDH: tempo de detenção hidráulico (horas) Da mesma forma, é possível calcular a área total do reator, de acordo com a equação abaixo: Onde: 𝐴= 𝑉 𝐶 [8] A: área útil do reator (m²) H: altura (m) v: velocidade (m/h) Em função da área, tem-se o diâmetro do reator: Onde: 𝐴= 𝜋∗ A: área útil do reator (m²) d: diâmetro do reator (m) 3,14 30 𝑑² 4 [9]
  • 31. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 A correta distribuição do esgoto, de modo a garantir um contato efetivo com a biomassa presente no reator, constitui-se em um dos aspectos mais importantes para o correto funcionamento do reator. O número de distribuidores é determinado em função da área da seção transversal do reator e da área de influência adotada para cada distribuidor, como segue: Onde: 𝑁𝑑 = 𝐴𝑡 𝐴𝑑 [10] Nd: número de dutos (unidade); At: da área da seção transversal do reator (m²); Ad: área de influência de cada distribuidor (m²). Portanto, a área de influência de distribuidores de vazão em um reator UASB é determinada em função do tipo de lodo e das cargas orgânicas aplicadas no sistema. O lodo proveniente dos dejetos de suinocultura foi classificado como denso e floculento, para uma carga orgânica aplicada maior que 2 KgDQO/m³.d-1, a área de influência de cada distribuidor variou de 2 a 3 m², adotando-se a área de 2 m². 4.4. Estimativa de eficiência do reator A estimativa de remoção de DQO e DBO é calculada a partir das equações 11 a 14, e permitem estimar a eficiência de reatores UASB operando na faixa de 20 a 27 0C, em função do tempo de detenção hidráulica: 𝐸 𝐷𝑄𝐷 = 100 ∗ (1 − 0,68 ∗ 𝑡 −0,35 ) [11] Onde: EDQO: eficiência do reator UASB, em termos de remoção de DQO (%); t: tempo de detenção hidráulica (h); 0,68: constante empírica; 31
  • 32. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 0,35: constante empírica. 𝐸 𝐷𝐷𝐷 = 100 ∗ (1 − 0,70 ∗ 𝑡 −0,50 ) [12] Onde: EDBO: eficiência do reator UASB, em termos de remoção de DBO (%); t: tempo de detenção hidráulica (h); 0,70: constante empírica; 0,50: constante empírica. A partir da eficiência esperada para o sistema, pode-se estimar a concentração de DQO e de DBO no efluente final, como a seguir: 𝑆= [13] 𝐸 ∗ 𝑆0 100 Onde: S: concentração de DQO ou de DBO efluente (mg/L); S0: concentração de DQO ou de DBO afluente (mg/L); E: eficiência de remoção de DQO ou de DBO (%). A concentração de sólidos suspenso totais (SST) no efluente final de reatores UASB é calculado através da equação: Onde: 𝐶 𝑆𝑆𝑇 = 102 ∗ 𝑡 −0,24 [14] CSST: concentração de Sólidos Suspensos Totais no efluente (mg/L) t: tempo de detenção hidráulica 102: constante empírica 0,24: constante empírica Para avaliar a produção de biogás é necessário estimar a carga de DQO afluente no reator, que é convertida em gás metano. De maneira simplificada, segundo 32
  • 33. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 CHERNICHARO (2007), a determinação da parcela de DQO convertida em gás metano pode ser feita, como a seguir: 𝑄 ∗ (𝑆0 − 𝑆) − 𝑦 ∗ 𝑄 ∗ 𝑆0 𝐷𝐷𝐷 𝐶𝐶4 = [15] Onde: DQOCH4: carga de DQO convertida em metano (KgDQOCH4/d); Q: vazão média afluente (m³/dia); SO: concentração de DQO afluente (KgDQO/m³); S: Concentração de DQO efluente (KgDQO/m³); Y: coeficiente de produção de sólidos no sistema, em termos de DQO (0,11 a 0,23 KgDQOlodo/KgDQOapl). A conversão da massa de metano (KgDQOCH4/d) em produção volumétrica (m³CH4/d) pode ser feita utilizando-se as equações 16 a 18, seguintes: Onde: 𝑓𝑇 = 𝑃∗𝐾𝐵 𝐷𝑄𝑂 𝑅∗ (273+𝑇) [16] P: pressão atmosférica (1 atm) KgDQO: DQO correspondente a um mol CH4 (64 gDQO/mol); R: constante dos gases (0,08206 atm.L/mol.K); T: temperatura operacional do reator (°C) Onde: 𝐷 𝐶𝐶4 = 𝐷𝑄𝐷 𝐶𝐶4 𝑓(𝑇) [17] QCH4: produção volumétrica de metano (m³/d); f(T): fator de correção para a temperatura operacional do reatar (kgDQO/m³) Uma vez obtida à produção de metano, pode-se estimar a produção total de biogás, a partir do teor esperado de metano, de acordo coma a equação de 18: 33
  • 34. ISSN 1980-0894 𝑄 𝐵𝐵𝐵𝐵á𝑠 = [18] Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 𝑄 𝐶𝐶4 𝐶 𝐶𝐶4 Onde: Qbiogás: produção volumétrica de biogás (m³/d); QCH4: produção volumétrica de metano (m³/d); QCH4: produção volumétrica de metano no biogás, usualmente da ordem de 70 a 80% (m³/d); Os teores de metano no biogás encontram-se entre 70 a 80% (CHERNICHARO, 2007), neste trabalho foi considerado um valor médio em torno de 75% de metano no biogás. 4. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS A Tabela 3 apresenta os resultados obtidos nesta pesquisa. Tabela 3: Resultados do dimensionamento do Reator UASB para tratamento de águas residuárias de suinocultura. Parâmetros Q (m³/mês) Qmédia (m³/dia) Resultados 2.663,60 89 Qmáxima (m³/dia) 160,2 Volume (m³) 29,6 TDH (horas) 8 CHV (m³/m³.dia) 3 COV (KgDQO/m³.d1) CDBO (KgDBO/dia) 34 2,3 912,25
  • 35. ISSN 1980-0894 CDQO (KgDQO/dia) Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 2.280,60 EDBO (%) 75 EDQO (%) 67 CSSTefluente (KgSST/dia) 5,51 Qmetano (m3/dia) 451,13 Qbiogás (m3/dia) 601,5 A vazão de águas residuárias de suinocultura é de aproximadamente 2.663,6 m3 de dejetos líquidos com uma vazão média afluente de 89 m3/dia e a máxima de 160,2 m3/dia. As águas residuárias provenientes de suinocultura têm altas taxas de cargas de DBO e DQO, neste estudo estas são da ordem de 912,25 e 2.280,60 Kg/dia, respectivamente. Considerando que o TDH é de 8 horas, tratando cerca de 89m³/dia de águas residuárias de sionocultura, utilizando como tratamento anaeróbio o reator UASB, a estimativa de eficiência de remoção de DBO é de 75% e 67% para DQO. Porém, é importante ressaltar, no entanto, que as equações utilizadas para calcular a eficiência de DBO e DQO em função do tempo de detenção hidráulica são limitadas devido ao número bastante limitado de dados utilizados para a determinação das constantes empíricas, que entre si apresentam grandes desvios. O reator tem capacidade para operar com volume de 29m³, possuindo 4,8m de altura, 2,8m de diâmetro e área total de 6,2m², conforme mostra a Figura 2. 35
  • 36. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 Figura 2: Reator anaeróbio de manta de lodo. Devido à alta carga de matéria orgânica presente no afluente e a correta distribuição do esgoto, de modo a garantir o contato efetivo com a biomassa presente no reator, a distribuição do afluente no reator é feita a partir da base através de 3 tubos que se ramificarão a partir do coletor principal. Com relação à produção de biogás, às características das águas residuárias de suinocultura, favorecem a geração de biogás. Considerando o teor de 75% metano, o afluente apresenta um potencial de vazão de 451,13 m3/dia de metano e 601,5 m3/dia de biogás total, podendo ser utilizado para geração de energia. 5. CONCLUSÕES Analisando os resultados obtidos, o reator UASB apresenta condições favoráveis para o tratamento de águas residuárias de suinocultura, além disso, este tipo de tratamento requer menor área de instalação, baixo custo e sua operação e manutenção são extremamente simples. É importante destacar, também, que o reator UASB tem 36
  • 37. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 baixa produção de lodo e o lodo em excesso já sai estabilizado e com elevada concentração, podendo ser secado diretamente em leitos de secagem. 6. REFERÊNCIAS ABREU-NETO, M. S. Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reator anaeróbio compartimentado seguido de reator UASB. Jaboticabal, 2007.xv, 170 f. : il. ; 28 cm. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto de redes coletoras de esgoto sanitário. NBR 9649. Rio de Janeiro: ABNT, 1986. BELLI, P.F; CASTILHOS, A.B.; COSTA, R.H.R.; SOARES, S.R.; PERDOMO, C. C. Tecnologias para o tratamento de dejetos de suínos. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental - vol.5 n°1. Campina Grande Jan./Abr. 2001. CAMMAROTA, Magali Christe. Curso de tratamento biológico de efluentes. Escola de Química – Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2003. CAMPOS, C. M. M.; MOCHIZUKI, E. T.; DAMASCENO, L. H. S.; BOTELHO, C. G. Avaliação do potencial de produção de biogás e da eficiência de tratamento do reator anaeróbio de manta de lodo (UASB) alimentado com dejetos de suínos. Ciência e Agrotecnologia, v.29, n.4, p.848-856, 2005. CAMPOS, C.M.M.; DO CARMO, F.R.; BOTELHO, C. G.; DA COSTA, C. C. Desenvolvimento e operação de reator anaeróbio de manta de lodo (UASB) no tratamento dos efluentes da suinocultura em escala laboratorial. Revista Brasileira de Agrociências. Lavras, 2006. vol.30 n.1. CHERNICHARO, C. A. L. Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias: Reatores anaeróbios. Vol 5. 2ª Edição. Belo Horizonte: Ed. UFMG, 2007. COLDEBELLA, A. Viabilidade do uso do biogás da bovinocultura e suinocultura para geração de energia elétrica e irrigação em propriedades rurais. Universidade Estadual do Oeste do Paraná – UNIOESTE. Cascavel – Paraná, 2006. 37
  • 38. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 DARTORA,V.; PERDOMO, C.C.; TUMELERO, I.T. Manejo de dejetos suínos. Concórdia: EMBRAPA - CNPSA/EMATER/RS, 1998. 41p. (EMBRAPA- CNPSA/EMATER/RS). DUDA, R. M.; OLIVEIRA, R.A.de. Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reator UASB e filtro anaeróbio em série seguidos de filtro biológico percolador. Eng. Sanit. Ambient. [online]. 2011, vol.16, n.1, pp. 91-100. ENSMINGER M. E.; OLDFIELD, J.E.; HEINEMANN W.W.. Feeds & Nutrition. 2 ed. Clovis, California, The Ensminger Publishing Company, 1990. 1544 p. FAEDO, A.M. Tecnologias convencionais e novas alternativas para o tratamento de efluentes domésticos. Universidade do Sul de Santa Catarina. Florianópolis, 2010. FERNANDÓPOLIS. Meio natural. Prefeitura Municipal de Fernandópolis – PMF. Disponível em: http://www.fernandopolis.sp.gov.br/Portal/Principal.asp?ID=7. Acesso em 27 de Setembro de 2013. GALBIATTI, João A.; CARAMELO, Anaira D.; SILVA, Flavia G.; GERARDI, Eliana A. B.; CHICONATO Denise A. Estudo qualiquantitativo do biogás produzido por substratos em biodigestores tipo batelada. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, vol. 14, no 4, Campina Grande, abril de 2010. IBGE. Produção da Pecuária Municipal. Ministério do Planejamento, Orçamento e Gestão. Brasil, 2009. V.27. MIRANDA, C.R. de. Avaliação de estratégias para sustentabilidade da suinocultura. Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2005. 264. MORAES, L.M.; PAULA-Jr., D.R. Avaliação da biodegradabilidade anaeróbia de resíduos da bovinocultura e da suinocultura. Engenharia Agrícola, v.24, no 2, p.445454, 2004. PECORA, V. Implantação de uma unidade demonstrativa de geração de energia elétrica a partir do biogás de tratamento do esgoto residencial da USP – Estudo de Caso. USP, 2006. 152 p. PERDOMO, C.C.; OLIVEIRA, P.A.V.; KUNZ, A. Sistemas de tratamento de dejetos de suínos: inventário tecnológico. Concórdia: Embrapa Suínos e Aves, 2003. P.83. PEREIRA-RAMIRES, O.; QUADRO, M. S.; ANTUNES, R. M.; KOETZ, P. R. Influência da recirculação e da alcalinidade no desempenho de um reator UASB no 38
  • 39. ISSN 1980-0894 Dossiê, Vol. 8, n. 2, 2013 tratamento de efluente de suinocultura. Revista Brasileira de Agrociência, v.10, n.1, p.103-110, 2004. PEREIRA, Gilberto. Viabilidade econômica da instalação de um biodigestor em propriedades rurais. Departamento de Física, Estatística e Matemática DeTEC Departamento de Tecnologia – Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. Ijuí, Rio Grande do Sul, 2009. RAMIRES, R. dél ARCO. Produção de metano e remoção de matéria orgânica, nutrientes e microrganismos patogênicos em reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) em dois estágios tratando águas residuárias de suinocultura. 2005. Dissertação (Mestrado em Microbiologia Agropecuária) – Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal, 2005. 136 p. SANTANA, A. M. Avaliação de sistema composto por reatores anaeróbios e aeróbio para tratamento de águas residuárias de suinocultura. 2008. Tese (Doutorado em Microbiologia Agropecuária) – Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal, 2008. 261 p. SOUZA, V.R.S. Estudo da eficiência de digestores anaeróbios de fluxo ascendente em série. Departamento de Tecnologia. Curso de Engenharia Civil – Universidade Estadual de Feira de Santana. Feira de Santana – Bahia, 2008. Monografia (Engenharia Civil). Data de Recebimento 11/7/13 Data de Aceite 25/9/13 39
  • 40. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA PLUVIAL PARA USO DOMÉSTICO EM SÃO BERNARDO DO CAMPO - SP SCALING OF A RAINWATER HARVESTING SYSTEM FOR DOMESTIC USES IN SÃO BERNARDO DO CAMPO – SP INÁCIO, A. R 1 DINIZ, A. F. 2 CANDIA. M. M. 3 OLIVEIRA, T. M. 4 CHAGAS, R. K. 5 RESUMO Há pouca quantidade de áreas verdes para percolação da água das chuvas nos centros urbanos, pois, ao longo dos anos, os mesmos sofreram com a impermeabilização do solo , o que contribui com o aumento da velocidade da água escoada superficialmente, originando enxurradas e enchentes. O Sistema de Captação de Água Pluvial por Gravidade (SCAP) é uma alternativa viável para melhoria desses problemas. No Estado de São Paulo a Lei nº 12.526/07 estabelece que em lotes edificados ou não com área superior à 500m² o SCAP seja implementado. Esse estudo visa dimensionar 1 Graduanda do último período de Engenharia Ambiental pelo Centro Universitário Senac. Monitora, pelo Centro Universitário Senac, das disciplinas de Prevenção e Controle de Poluição Hídrica I, e Projeto Interativo VIII com foco em Biomonitoramento. Avenida Engenheiro Eusébio Stevaux, 823 - Santo Amaro, São Paulo – SP. E-mail: amanda_rodrigues_02@hotmail.com. 2 Graduanda do último período de Engenharia Ambiental pelo Centro Universitário Senac. 3 Graduanda do último período de Engenharia Ambiental pelo Centro Universitário Senac. 4 Graduanda do último período de Engenharia Ambiental pelo Centro Universitário Senac. 5 Doutor em Ecologia de Ecossistemas Terrestres e Aquáticos pela Universidade de São Paulo; Professor Pesquisador do Centro Universitário Senac. 40
  • 41. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 um sistema de captação para uma residência com 525m², no município de São Bernardo do Campo, ou seja, trata-se de um estudo de caso, considerando a Lei Estadual nº 12.526 e uma vazão de 76,86L/h, cujo volume captado pode chegar a 1844,64 L, possibilitando diversos usos não potáveis para a água captada, como vaso sanitário, máquina de lavar, lavagem de carros e regas em jardins. Para a construção desse sistema, pode ser utilizada tubulação de PVC facilmente encontrada no comércio, atendendo as especificações da NBR 10.844/89. O SCAP é um sistema promissor, que também poderá ser utilizado para residências com menor dimensão. Palavras – Chave: Sistema de Captação de Água Pluvial, impermeabilização do solo, enchentes, Lei Estadual nº 12.526. ABSTRACT There is little amount of green areas for rainwater percolation in urban centers because, over the years, they have suffered from soil impermeability, what contributes to the increase of surface runoff speed, causing great superficial stream of water and floods. The Rainwater Harvesting System by gravity (RHS) is a viable alternative to improve these problems. In the state of São Paulo, the 12.526/07 Act establishes that, in lands for constructions, built or not, with an area greater than 500m ² RHS should be implemented. This study aims to calculate a Rainwater Harvesting System for a residence with 525m², in São Bernardo do Campo. Therefore, it is a case study considering the 12.526/07 Act and a flow rate of 76,86 L/h, in which the collected volume can reach 1844,64 L, allowing different non-potable uses for the rainwater harvested, such as in toilets, washing machines, washing cars and watering gardens. For the construction of this system, it can be used PVC pipings, easily found in the market,which meets the ISO 10.844/89 technical specifications. The RHS is a promising system which can also be used for smaller houses. Keywords: Rainwater Harvesting System, soil impermeability, floods, 12.526 Act. 41
  • 42. ISSN 1980-0894 1. Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 INTRODUÇÃO A água é o símbolo comum da humanidade, respeitada e valorizada em todas as religiões e culturas, tornou-se também um símbolo da equidade social, pois a crise da água é, sobretudo, de distribuição, conhecimento e recursos, e não de escassez absoluta (VASCONCELOS & FERREIRA, 2007). As técnicas de captação e reúso de águas pluviais são alternativas sustentáveis, que além de contribuírem para um consumo racional, proporcionam a conservação dos recursos hídricos. Além disso, com a captação de águas pluviais, eventos como alagamento e enchentes poderão ser minimizados, pois o volume de água escoada na superfície é reduzido significativamente se um sistema de captação for implantado nas residências. Por isso tecnologias e projetos são desenvolvidos, a fim de minimizar os possíveis efeitos de uma redução de água potável (TAJIRI; CAVALCANTI; POTENZA, 2012). No Brasil, a gestão dos recursos hídricos segue a Lei das Águas n° 9.433/97, entre outras, que defende a conservação e o uso racional da água sob a Política Nacional de Recursos Hídricos. Um de seus principais objetivos é assegurar a disponibilidade de água, em padrões de qualidade adequados, bem como promover uma utilização racional e integrada de tais recursos. O Estado de São Paulo foi pioneiro em implantar uma lei estadual que defendesse os recursos hídricos. A Lei Estadual nº 7.663/91 estabelece normas de orientação à Política Estadual de Recursos Hídricos bem como ao Sistema Integrado de Gerenciamento de Recursos Hídricos do Estado de São Paulo. Ainda no estado de São Paulo, como medida de caráter mandatório, surgiu a Lei Estadual nº 12.526, vigente desde 2007, que torna obrigatória a implantação de sistema para captação e retenção de águas pluviais em lotes edificados ou não que possuam área impermeabilizada superior a 500 m², visando à redução do escoamento superficial em áreas impermeabilizadas para minimização de enchentes, e que diretamente, contribui para o uso e conservação dos recursos hídricos, uma vez que com os sistemas de captação de água da chuva é possível utilizar água pluvial em fins não potáveis, ou em fins potáveis quando recebido tratamento prévio. Dessa maneira, o dimensionamento técnico, considerando as variáveis ambientais é necessário antes da implantação do sistema de captação de água pluvial, portanto o trabalho tem como objetivo promover o dimensionamento de um sistema de captação de 42
  • 43. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 água pluvial para uma residência hipotética, cuja área de cobertura é de 525m², situada no município de São Bernardo do Campo, atendendo à legislação pertinente ao reaproveitamento de água pluvial no estado de São Paulo. 2. JUSTIFICATIVA Segundo ANNECCHINI (2005), vários países sofrem com a escassez da água, em decorrência do desenvolvimento desordenado das cidades, da poluição dos recursos hídricos, do crescimento populacional e industrial, gerando aumento na demanda de água potável. É crescente a necessidade de encontrar meios de conservar os recursos hídricos, onde as alternativas para aumentar a quantidade e a qualidade da água passam, necessariamente, por uma revisão do uso já em meios urbanos, objetivando a redução do consumo, melhorando a qualidade e distribuição desse recurso natural. No Estado de São Paulo, tem-se a Lei Estadual nº 12.526/2007, que determina a implantação de sistemas de captação e águas pluviais, em lotes edificados ou não, com área de superfície de 500m² ou mais, visando ganhos ambientais em relação ao consumo de água, bem como na ocorrência de enchentes, uma vez que com a implantação destes sistemas, diminui-se também a quantidade de água escoada. O Município de São Bernardo do Campo sofre com o crescimento desordenado, ocupação irregular, e ações antrópicas, como a impermeabilização do solo, fazendo com que a cidade tenha grandes problemas em relação à ocorrência de enchentes, principalmente nos meses mais chuvosos (Sumário de Dados, 2010). Estudos realizados por Tajari, Cavalcanti e Potenza (2012) apontam que dos 3,4 bilhões de litros de água/dia produzidos para a cidade de São Paulo, 30% são perdidos em vazamentos nas tubulações e por problemas relacionados a medições e fraudes. Um cidadão brasileiro gasta em média de 50 a 200 litros de água tratada diariamente em sua residência, dependendo da região em que habita, sendo a maior quantidade decorrente do uso do chuveiro, responsável por 55% do consumo, contabilizando gastos de água em torno de 27,5 a 110 litros (Tajiri, Cavalcanti e Potenza, 2012). Entre os usos não potáveis da água, ou seja, que não necessitam de um tratamento anterior para alcançar padrões de potabilidade destacam-se o uso de bacias sanitárias convencionais que consomem até 12 litros de água por ciclo de descarga, e máquinas de 43
  • 44. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 lavar roupa, que gastam em média 155 litros por lavagem (Tajiri, Cavalcanti e Potenza, 2012). Para padronizar e regularizar os sistemas de captação de água pluvial foi implementada em 2007 a NBR 15.527 que dispõe sobre o aproveitamento de água da chuva de coberturas em áreas urbanas para fins não-potáveis após um tratamento adequado. A norma estabelece que o estudo do sistema de captação deve ter o alcance do projeto, a população que utilizará a água pluvial e a demanda da projeto. Além disso, institui a necessidade de elaborar um estudo sobre a precipitação da região onde será implantado o aproveitamento de água da chuva para uma melhor concepção do sistema. Sistemas de captação de água da chuva captam volumes que caem e escoam sobre telhados ou lajes que, depois é conduzida até o ponto de armazenagem através de calhas e condutores, passando por equipamentos de filtragem e descarte de impurezas. Após passar pelo filtro, a água é armazenada em um reservatório e é bombeada a um segundo reservatório (caixa d’água), onde tubulações irão distribuir a água não potável para o consumo na edificação (JÚNIOR & PÊGO, 2012). A Organização Mundial de Saúde – OMS, não recomenda o reúso direto de águas da chuva para fins potáveis, uma vez que pode expor a saúde humana a riscos de diversas naturezas, sempre de elevado grau de periculosidade. Desta forma, o reúso de águas pluviais, para que não haja ingestão pelo ser humano, terá finalidade não potável, como rega de jardins, descargas sanitárias, lavagens de pisos, reservas contra incêndios, lagoas artificiais, lavagens de carros e espelhos d’água (PALAZZOLO et. al, 2010). “Um sistema de captação de água da chuva possui os seguintes componentes: (i) Área de captação da água da chuva (telhado do imóvel);(ii) Calhas e Condutores: do telhado a chuva migra para as calhas e em seguida para os condutores, os quais devem ser fabricados com de materiais inertes, como o PVC; (iii) Mecanismos de Remoção de Impureza: utilizado para o tratamento da água, como o filtro lento de areia, que é constituído de um leito de areia o qual está apoiado por um leito de cascalho; (iv) Reservatório: local para armazenamento da água da chuva; (v) Bomba: usada para bombear a água captada e 44
  • 45. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 armazenada no reservatório inferior para um reservatório elevado; (vi) Válvula de retenção: utilizada após a bomba para que a água não retorne” (JUNIOR & PÊGO, 2012). Com um sistema constituído desta forma, é possível fazer a distribuição da água por gravidade, uma vez que a água captada e filtrada ficará armazenada, no final do processo, em um reservatório elevado. Isto diminui gastos em relação à implantação do projeto, uma vez que com um reservatório elevado, necessita-se apenas de uma bomba para bombear a água do reservatório inferior para o reservatório superior e assim distribuir a água por gravidade, como dito anteriormente. 3. MÉTODO DE TRABALHO 3.1. Caracterização da área de estudo São Bernardo do Campo se localiza no Planalto Paulistano, nos contrafortes da Serra do Mar, numa posição intermediária entre o Porto de Santos e a Capital do Estado de São Paulo (Figura 1). Simultaneamente, com os municípios de Santo André, São Caetano do Sul, Diadema, Ribeirão Pires, Rio Grande da Serra e Mauá, compõe a SubRegião Sudeste da Região Metropolitana de São Paulo. A geomorfologia do município divide-se em Planalto Atlântico (com cerca de 5.000 km², e altitudes médias entre 715 e 900 m) e Serra do Mar (Sumário de Dados, 2010). Figura 01 - Localização do Município de São Bernardo do Campo na Região do Grande ABC. Fonte: Adaptado de Sumário de Dados, 2010. 45
  • 46. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Todas as águas do município pertencem a duas bacias hidrográficas fundamentais: Bacia da Baixada Santista e Bacia do Tietê, a qual se apresenta sob dois aspectos, sendo eles Sub-Bacia do Tamanduateí e Sub-Bacia do Pinheiros. Em relação à vegetação, o município apresenta três áreas distintas: região próxima à Serra do Mar, com alta densidade de cobertura vegetal nativa, composta por Mata Atlântica secundária em estágio inicial de regeneração e Mata Atlântica primária ou secundária nos estágios médio e avançado de regeneração; região de vegetação secundária (área desmatada, abandonada e regenerada) de média densidade, com predominância de capoeiras, áreas de intervenção antrópica, compostas por gramíneas e arbustos baixos e esparsos, principalmente nas vertentes da Bacia do Sistema Billings; e região correspondente ao restante da área do município, caracterizada pela ausência de mata, intensamente urbanizada e vegetação restrita a praças e canteiros (Sumário de Dados, 2010). De acordo com o Sumário de Dados (2010), o índice pluviométrico do município é de 1607 mm/ano. O município possui dois períodos distintos no que se refere à pluviosidade, a saber: i)Período mais chuvoso, de outubro a março, variando os meses mais chuvosos entre janeiro, fevereiro e março. ii) Período mais seco, de abril a setembro, em que junho é, predominantemente, o mês mais seco. A Figura 02 mostra a distribuição mensal de chuvas no município de São Bernardo do Campo: Figura 02: Média mensal de pluviosidade (mm) São Bernardo do Campo, 2000, 2005, 2009. Fonte: Sumário de Dados, 2010. 46
  • 47. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Considerando uma residência hipotética com área de 525 m² (21m x 25m), no município de São Bernardo do Campo, pretende-se dimensionar um sistema de captação de águas pluviais, considerando os seguintes aspectos descritos nas equações de 1 a 19 abaixo descritas: (i) Área de captação de água da chuva Pode ser obtida multiplicando-se a largura e o comprimento do telhado, como pode ser visto na equação (1): A =L x C (1) (ii) Volume de água captada Para o cálculo de volume de água captada adotou-se o Método Prático Australiano descrito na NBR 15.527, conforme pode ser visto na equação (2): V= IxAxC 1000 (2) Onde: V = volume de água captada, em m³ I = precipitação, em mm/h A = área de captação, em m² C = Coeficiente de Runoff 1000 = fator de conversão Segundo Carvalho e Silvia (2006), a estimativa da vazão de água captada da chuva é essencial para o dimensionamento das tubulações e calhas. Existem várias equações para estimar esta vazão, porém o método racional é o mais usado mesmo o seu uso sendo limitado a pequenas áreas (até 80 ha). Este método racional foi desenvolvido pelo irlandês Thomas Mulvaney em 1851, sendo utilizado quando há grande disponibilidade de dados pluviométricos e poucos registros sobre vazão de água da chuva. A equação racional estima a vazão máxima de escoamento de água sobre determinada área quando a mesma estiver sujeita a máxima intensidade de precipitação, com determinado tempo de concentração. No entanto, o volume de água que pode ser aproveitada não corresponde integralmente àquele que foi precipitado. Para corrigir essa dissintonia faz-se uso do Coeficiente de Runoff que representa a razão entre a água que escoa superficialmente pelo total da 47
  • 48. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 água precipitada (Oliveira, 2008). O coeficiente de Runoff varia entre 0,90 a 0,67, porém, para telhas de cerâmicas e de metal varia de 0,80 a 0,90. Neste caso, considerando um telhado cerâmico de 525m², considera-se C = 0,80, o que significa uma perda de 20% da quantidade de água pluvial que precipita para o que é aproveitada (TOMAZ, 2003). (iii) Calha e tubulação externa O material utilizado nas calhas e tubulações na residência foi o PVC, assim os cálculos consideraram esse tipo de material e as respectivas dimensões seguem os requisitos estabelecidos pela norma ABNT NBR 10.844/89. Dessa forma, uma cobertura com comprimento de 25 m – caso da situação presente - deverá ter uma calha com largura (L) de 0,5 m, e altura (H) de 0,16 m, permitindo calcular a área (A) e o perímetro molhado (P) da calha pelas equações (3) e (4): A =L x H (3) P =L+2 x H (4) Com o valor do perímetro molhado, é possível determinar então o raio hidráulico (RH) da calha, pela equação (5): A RH = P (5) De acordo com a NBR 10.844/89, utilizando a fórmula de Manning-Strickler é possível dimensionar a vazão máxima que esta calha suportará, a partir da aplicação da Qmáx= 60.000 x � n � x RH 2/3 x S1/2 equação (6): A Onde: Qmáx = vazão máxima 60.000 = fator de conversão A = área da calha n = coeficiente de rugosidade de Manning (para PVC = 0,011) RH = raio hidráulico S = declividade (0,005 m / m) 48 (6)
  • 49. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Para o dimensionamento da tubulação vertical deve-se considerar a vazão calculada anteriormente, utilizando a maior pluviométrica mensal: ou seja, neste caso aquela registrada ao longo do mês de dezembro, de 300 mm/mês (0,403 mm/h). De acordo com a NBR 10.844/89 o diâmetro mínimo de uma tubulação vertical é 70 mm (7cm), dessa forma, é necessário verificar se esse diâmetro mínimo atende a vazão calculada anteriormente. Sendo assim, primeiramente calcula-se a área da tubulação (A) pela equação (7): A= Π x d2 4 (7) Em seguida, calcula-se a velocidade de escoamento (V) dividindo-se a vazão (Q) pela área da tubulação (A) – nos termos da equação (8), verificando se o diâmetro é condizente com à vazão do projeto. Q v= A (8) Para o redimensionamento da vazão e da velocidade da tubulação vertical, adotouse as informações de chuva crítica do município de São Paulo para averiguação da adequação do diâmetro de uma tubulação com diâmetro de 70 mm. Dessa maneira, conforme o estudo das Equações de Chuvas Intensas no Estado de São Paulo elaborado pelo DAEE, Sistema Integrado de Gerenciamento de Recursos Hídricos de São Paulo, em 1999 ocorreu uma precipitação crítica com duração de 30 minutos, com tempo de recorrência de 10 anos e precipitação média de 92 mm/h. Para esta precipitação, aplicase novamente a equação 2, obtendo-se um novo volume de água captada, onde posteriormente verifica-se qual será a vazão resultante deste volume em uma hora. Considerando tal vazão obtida e um condutor vertical de 5 m é possível verificar qual é o diâmetro necessário para suportar a vazão da chuva crítica utilizando o gráfico de diâmetro interno mínimo dos condutores verticais que consta na NBR 10.844/89. (iv) Filtro lento de areia A filtragem da água de chuva é um processo necessário para a retirada dos elementos em suspensão que são arrastados pela água da chuva ao passar pelas coberturas das edificações. Uma alternativa de baixo custo é o filtro lento de areia, que pode ser de construído em alvenaria, PVC ou fibra de vidro, composto de material inerte de granulometria diferente, desde o mais fino até o mais grosso (OLIVEIRA, 2005 apud 49
  • 50. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 TORRES, MORAES e JÚNIOR, 2012). Além disso, os filtros lentos de areia também apresentam potencial de remoção de microrganismos, o que contribui para a melhoria da qualidade da água (FARIAS, 2011). De acordo com Murça (2011) para um funcionamento adequado do filtro lento de areia, ainda que a taxa de filtração seja variável, esta deve ser no máximo de 6 m³/m².dia. Dessa forma, adotou-se a taxa de filtração de 3m³/m².dia e, consequentemente, um filtro com área de 2,25 m² , uma vez que com tal dimensão será possível filtrar 4,08 m³/dia, valor este que representa a precipitação considerada mais crítica no município de São Bernardo do Campo. (v) Reservatórios Serão considerados dois reservatórios para o SCAP, uma vez que se faz necessário um reservatório que receba a água filtrada do filtro lento de areia, e um reservatório elevado onde haverá a dosagem de cloro e posterior distribuição da água por gravidade. Considerando o Método Prático Inglês (NBR 15.527, 2007) para dimensionamento de reservatórios, chegou-se a um volume anual de captação aproximado de 42m³, através da equação 9: V =0,05 x P x A (9) Onde: V = Volume do reservatório, em L P = Precipitação média anual, em mm A = Área de captação, em m² Considerando que São Bernardo do Campo possui 6 meses de chuva intensa, e adotando que tal reservatório deve suportar a vazão destes meses, adotou-se como fator de segurança, reservatórios com volume de 7 m³ cada (1,4m x 2m x 2,5m), com uma vazão de saída (Q) dos reservatórios sendo obtida pela divisão do volume (V) pelo tempo (T): 50
  • 51. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 V Q=T (10) (vi) Tubulação interna De acordo com o Zocoler et. al (2004), o dimensionamento da tubulação de ∅ =1,3 x T 0,25 x �Q recalque para escoamento não contínuo é feito pela equação de Forchheimer: (11) ∅ = diâmetro Onde: 1,3 = fator de conversão T = tempo de horas trabalhadas Q = vazão que sai do reservatório em m³/s De acordo com Mello e Carvalho (1998), a rugosidade do PVC é de 0,06 mm, ou seja, 0,00006 m. Sabendo-se esta informação e o diâmetro da tubulação, é possível calcular a rugosidade relativa do material pela equação (12), que é necessária para a determinação do fator de atrito quando correlacionado ao número de Reynolds no Diagrama de Moody, que será abordado no item vii. Rugosidade relativa = (12) ∅ E PVC (vii) Bomba Para a residência considerada nesse estudo é adequado a utilização de uma bomba para transportar a água do reservatório 1 para o reservatório 2 consequentemente para calcular a potência da bomba os seguintes fatores, deverão ser considerados nas equações de 13 a 19. O número de Reynolds expressa a relação entre força de inércia e força viscosa. A partir do Número de Reynolds e da rugosidade relativa é possível calcular o fator de atrito através do Diagrama de Moody. Re = ∅xV v (13) Onde: 51
  • 52. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 ∅ = diâmetro da tubulação Re = Número de Reynolds V = velocidade de escoamento v = viscosidade cinemática da água (1 . 10-6 m²/s) O fator de atrito ou coeficiente de resistência de Darcy-Weisbach, por vezes citado como fator de fricção (f), é outro parâmetro adimensional utilizado para calcular a perda de carga em uma tubulação devido ao atrito. As perdas de carga da sucção e do recalque da bomba também devem ser calculadas, pois as sobre pressões podem acarretar, nos casos mais críticos, ruptura de canalizações que não apresentam coeficientes de segurança suficientes (SOUZA, 2009). Para calcular a perda de carga da sucção (Hs), utiliza-se a equação (13) descrita por Gomes et al. (2010): Hs =f x (14) ∅ L x V2 2.g Onde: Hs = perda de carga da sucção f = fator de atrito ∅ = diâmetro da tubulação L = comprimento dos trechos retos, em metros (reservatório até a bomba) V = velocidade de escoamento em m/s g = força gravitacional, adotado como 10 m/s² Para cálculo do comprimento dos trechos retos (L), somam-se todas as perdas de carga dos componentes hidráulicos desde a bomba até o reservatório 2. Para situação objeto da presente avaliação, foram adotados valores de perda de carga que constam na NBR 5.626/1998. Nesse estudo, somaram-se os valores referentes à válvula de retenção hidráulica, curva de 90º, trecho reto e saída, como se pode ver na equação (15): L = válvula de retenção hidráulica + curva 90º + trecho reto + saída (15) Semelhante à sucção, a perda de carga do recalque (Hr) pode ser calculado pela equação (16) descrita por GOMES et al. (2010): 52
  • 53. ISSN 1980-0894 Hr =f x (16) ∅ L x Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 V2 2.g Onde: Hr = perda de carga do recalque f = fator de atrito ∅ = diâmetro da tubulação L = recalque V = velocidade de escoamento em m/s G = força gravitacional, adotado como 10 m/s² Dessa forma, a perda de carga total será a somatória da perda de carga da sucção e perda de carga do recalque (Hr). De acordo com Souza (2009), a altura manométrica total pode ser obtida pela somatória da altura geométrica (Hg) e perda de carga total, ou seja, a altura manométrica corresponde à energia por unidade de peso que o sistema solicita para transportar o fluido do reservatório de sucção para o reservatório de descarga, com uma determinada vazão. Essa energia será fornecida por uma bomba, que será o parâmetro fundamental para o selecionamento da mesma. No entanto, é preciso primeiramente calcular o N.P.S.H. (Net Positive Suction Head) da bomba afogada, pois é necessário saber qual é a energia ou carga total na entrada da bomba. O N.P.S.H. pode ser obtido pela equação (17) descrita pela NBR 12.214/1992: NPSH=Z+Hatm+Hv+ ∆Hs (17) Onde: NPSH = energia ou carga total na entrada da bomba Z = posição da bomba em relação ao solo Hatm = pressão atmosférica ∆Hs = perda de carga na sucção Hv = pressão de vapor d’água para uma determinada temperatura Para se obter a altura manométrica da bomba, utiliza-se a Equação de Bernoulli, H-h= �ρ . g +Z2 + 2 .2g� - �ρ . g +Z1 + 2 .1g� descrita por MOREIRA (2007): P2 V2 P1 V2 (18) 53
  • 54. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Onde: H = altura manométrica da bomba que se deseja obter h = perda de carga total P = pressão atmosférica (no ponto 1 e 2) Z = altura ρ = densidade da água (1.00 g/cm³) g = força gravitacional, adotado como 10 m/s² Finalmente, de posse dos valores para as demais variáveis será então possível calcular a potência da bomba (Pot) pela equação (19): Pot= 9,8 x Q x H n (19) Onde: Pot = potência da bomba Q = vazão em m³/s H = altura manométrica da bomba n =eficiência da bomba Para verificar se esta bomba é viável comercialmente, é necessário saber sua potência em CV (cavalos), transformando a potência obtida de kW para W, ou seja, multiplicando-o por 1000 e dividindo-se por 735 (fator de conversão) para encontrar o valor em cavalos. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os cálculos realizados demonstraram que a vazão de captação de água pluvial será de 0,07686 m³/h, ou seja, 76,86 L/h. Através deste resultado, estima-se, então, que em um dia consiga ser captado um volume total de 1.844,64 L considerando a média pluviométrica para o município de São Bernardo do Campo. Na Figura 03 é possível ver os principais elementos dimensionados para o SCAP. 54
  • 55. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Figura 03 - Sistema de Captação de Água da Chuva. Para o dimensionamento da calha de captação, considerou-se o valor de referência, ou seja, 0,5m e 0,16m de altura. Contudo, os cálculos de área, perímetro molhado, raio hidráulico, considerando a vazão do mês mais chuvoso, levam a uma vazão máxima que calha suportará de 6.485 l/min. Porém, a vazão é muito superior à projetada, 1,281L/min, ou seja, a calha poderia ser redimensionada em função da vazão. Dessa maneira, para o redimensionamento da calha, adotou-se a largura usual de 0,3 m, chegando a uma vazão máxima que a calha suportará de 691,62 L/min, aproximadamente. Para o dimensionamento da tubulação vertical também é necessário utilizar a vazão de água do mês mais chuvoso. Conforme descrito pela NBR 10.844/89 o diâmetro mínimo dessa tubulação deverá ser de 70 mm, cuja velocidade de escoamento obtida foi de 1,22 cm/s, ou seja, a tubulação de 70 mm suportará a vazão prevista inclusive no mês mais chuvoso. E, ainda uma tubulação com 70 mm será capaz de captar uma precipitação mais intensa com 92 mm/h, duração de 30 minutos e tempo de recorrência a cada 10 anos. Considerando uma tubulação vertical projetada de 5 m de comprimento o valor de diâmetro mínimo necessário para a captação das águas pluviais e transporte até o filtro lento de areia será de aproximadamente 62 mm. Para o filtro lento de areia, adotou-se uma taxa de filtração de 3m³/m².dia, uma vez que a mesma pode variar entre 1 e 6m³/m².dia, sendo este um valor à critério do 55
  • 56. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 projetista. Considerando o mês mais chuvoso, cuja vazão é de ou 4,08 m³/dia, o filtro lento de areia deverá ter uma área de 2,25 m² para suportar a vazão do mês mais chuvoso, porém esse dimensionamento não impede que o filtro funcione corretamente com vazões menores. Para os reservatórios 1 e 2, embora a vazão máxima de água pluvial captada seja de 0,170 m³/h, o volume mínimo necessário em cada reservatório seria de 0,170 m³, porém, considera-se necessário dimensionar reservatórios com volumes superiores ao mínimo necessário, para armazenamento adequado em situações de chuvas intensas. Dessa maneira, considerando o Método Prático Inglês, adotou-se um volume de 7m³ para ambos os reservatórios com uma vazão de saída de água de 0,00194 m³/s. A tubulação interna deverá ser dimensionada seguindo as especificações da ABNT para escoamento não contínuo, ou seja, através da equação de Diâmetro Econômico, obteve-se o valor de 2,6 cm, porém foi adotado o valor de 3,175 cm que equivale a 11/4, pois de acordo com a NBR 5.626/98 é possível trabalhar com tubulações de 1 polegada, equivalente a 2,54 cm, porém não seria adequado para a vazão calculada, sendo necessário utilizar um diâmetro superior, mais próximo do valor obtido, ou seja 3,175 cm. Para calcular a velocidade de escoamento na tubulação interna considera-se a rugosidade do PVC (0,06 mm) e a rugosidade relativa de 0,00189, que é a relação da rugosidade do PVC com o diâmetro da tubulação, e a área da tubulação (5,3 x 10-4 m²), obtendo-se então como um valor de 3,66m/s. E finalmente, para calcular a potência da bomba, diversos fatores devem ser levados em consideração, iniciando pelo Número de Reynolds, cujo valor obtido foi de 11,62 x 105 . e obtendo o fator de atrito de 0,03. Esse valor é necessário para calcular a perda de carga da sucção, de 1,266 m , e a perda de carga do recalque, de 17,95 m. A partir da perda de carga de sucção e de recalque, a perda de carga total será de 19,216 m. Somando-se a perda de carga total e a altura geométrica (diferença de nível entre o reservatório 1 e 2) que é de 6 m , obtém-se então a altura manométrica, que será 25,216 m. Para se obter a altura manométrica da bomba, é necessário, entre outros fatores, saber a perda de carga total na entrada da bomba (NPSH), que é influenciada pela posição da bomba em relação ao solo, pressão atmosférica e pressão de vapor d’água para uma determinada temperatura. Considerando essas variáveis, o valor obtido para a 56
  • 57. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 perda de carga total foi de 8,345 m, e para a altura manométrica da bomba obteve-se o valor de 20,386 m. A potência da bomba foi calculada a partir da altura manométrica da bomba, e o valor obtido foi 0,3876 kW, mas ainda é necessário transformar essa potência para cavalos (CV), possibilitando encontrar modelos comerciais com uma potencia superior a 0,5CV. O valor obtido a partir dos cálculos foi de 0,53 CV, ou seja, é possível encontrar bombas com essa potência para aquisição no mercado. 5. CONCLUSÃO Para uma residência de área de superfície de 525m² localizada no município de São Bernardo do Campo, considerando uma vazão disponível de 76,86L/h estima-se que em um dia seja captado 1844,64 L. Em virtude de, em média, um vaso sanitário utilizar 12 L de água a cada uso, e de uma máquina de lavar roupas consumir 155 L para cumprir suas funções, o total de água captada permite utilizar o vaso cerca de 154 vezes e a máquina de lavar cerca de 12 vezes ao dia, respectivamente, ou seja, além da utilização da água para lavagem de carros, rega de jardim e lavagem de área comum. Uma das peculiaridades do SCAP é a necessidade do reservatório elevado ter ligação com a rede pública de abastecimento de água para que em épocas de estiagem, o abastecimento continue operando normalmente. A utilização da tubulação de PVC é viável, pois os diâmetros calculados estão disponíveis no mercado. Além disso, da tubulação externa que atende as especificações da NBR 10.844/89, bem como, a potência da bomba necessária para bombeamento entre reservatórios podem ser encontrados igualmente, itens de estoque em estabelecimentos comerciais que atendem ao segmento de construção. O sistema de captação de água pluvial é viável tecnicamente em residências com área de 525m², sendo possível dimensioná-lo a partir de cálculos hidráulicos, ou seja, é possível atender a Lei Estadual nº 12.526/07. Além disso, de acordo com Cardoso (2010), um estudo realizado em um condomínio de Habitações de Interesse Social destinado ao Programa ”Minha Casa Minha Vida” do Governo Federal, localizado na cidade de Feira de Santana-BA, proporcionou saber que em lotes de 170m² cada, o SCAP obtém resultados satisfatórios, 57
  • 58. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 pois a demanda nesta região para utilização de água não potável é maior que a captação de água pluvial por este sistema utilizado em estudo, o que o significaria que toda água captada é utilizada, gerando uma redução de aproximadamente 22% no gasto com água potável que era consumida para fins não potáveis. Desse modo, a implantação do sistema de aproveitamento de água de chuva em edificações com áreas menores também é viável. 6. AGRADECIMENTOS Agradecemos aos professores Sidnei Gobbi, Eduardo Licco e Rodrigo de Freitas Bueno, bem como ao colega Humberto Carlos Ruggeri pelas orientações nos estudos hidráulicos, e ao professor Eduardo Lucas Subtil pelas orientações para escolha e desenvolvimento dos estudos referentes ao filtro lento de areia. 7. REFERÊNCIAS ANNECCHINI, V.P.K. Aproveitamento da Água da Chuva Para Fins Não Potáveis na Cidade de Vitória (ES). Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória - ES, 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. NBR nº 10.844 – Instalações prediais de águas pluviais. Rio de Janeiro, 1989. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. NBR nº 12.214 – Projeto de sistema de bombeamento de água para abastecimento público. Rio de Janeiro, 1992. 58
  • 59. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. NBR nº 5.626 – Instalação predial de água fria. Rio de Janeiro, 1998. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. NBR nº 15.527 – Água de chuva - Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis - Requisitos. Rio de Janeiro, 2007. BRASIL. Lei nº 9.433. Brasília, 1997. Disponível em: <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/LEIS/l9433.htm>. Aceso em 02 de abril de 2012. CARDOSO, D.C. Aproveitamento de Águas Pluviais em Habitações de Interesse Social – Caso: “Minha Casa Minha Vida”. Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS), 2010. Disponível em: <http://civil.uefs.br/DOCUMENTOS/DANIEL%20C%C3%94RREA%20CARDOSO.p df>. Acesso em 15 de novembro de 2012. CARVALHO, Daniel Fonseca de; SILVA, Leonardo Duarte Batista da. Hidrologia. São Paulo, 2006. Disponível em: <http://www.ufrrj.br/institutos/it/deng/leonardo/downloads/APOSTILA/HIDRO-Cap7ES.pdf>. Acesso em 21 de novembro de 2012. FARIAS, NARA JULLIANA VIEIRA DE. Desempenho de filtros lentos, com diferentes períodos de amadurecimento, precedidos de pré-filtração em pedregulho no tratamento de água contendo células tóxicas de Microcystis aeruginosa. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos), Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, 2011. GOMES, A. W. A; FRIZZONE, J. A; NETO, O.R; MIRANDA, J. H. Perda de carga localizada em gotejadores integrados em tubos de polietileno. Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v.30, n.3, p.435-446, maio/jun. 2010. JUNIOR M. E.; PÊGO, C. S. Dimensionamento e viabilidade econômica da coleta e uso de águas pluviais no município de Campos dos Goytacazes. Perspectivas Online, vol. 3, p. 41-53, 2012. 59
  • 60. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 MELLO, Carlos Rogério de; CARVALHO, Jacinto de Assunção. Análise da equação de perda de carga de Hazen-Williams, associada aos regimes hidráulicos para tubos de PVC e Polietileno de pequeno diâmetro. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.2, n.3, p.247-252, 1998. MOREIRA, M. A Equação de Bernoulli da Hidráulica. 2007. Disponível em: <http://ltodi.est.ips.pt/mmoreira/PUBLICACOES_P/bernoulli_2003.pdf>. Acesso em 09 de fevereiro de 2013. MURÇA, Mayara Condé Rocha. Aproveitamento de águas pluviais em instalações militares do Comando da Aeronáutica: aplicação ao caso do PAMA-GL. São José dos Campos, 2011. Disponível em: <http://www.civil.ita.br/graduacao/tgs/resumos/2011/TGIEI_007_Mayara.pdf>. Acesso em 21 de novembro de 2012. OLIVEIRA, Nancy Nunes de. Aproveitamento de água de chuva de cobertura para fins não potáveis de próprios da educação da rede municipal de Guarulhos. Guarulhos, 2008. Disponível em:< http://www.pliniotomaz.com.br/downloads/15nancy.pdf>. Acesso em 21 de novembro de 2012. PALAZZOLO, F.; FRIGO, E. P.; FRIGO, M. S.; PINTO, M. C. K.; CRISTO, A. P. Aproveitamento de água pluvial para fins não potáveis em unidade de conservação: restaurante Porto Canoas no Parque Nacional do Iguaçu. Varia Scientia Agrárias, vol. 01, n. 02 , p. 65-78, 2010. SÃO PAULO, Lei nº 12.526. São Paulo, 2007. Disponível em: <http://www.al.sp.gov.br/legislacao/norma.do?id=69472>. Acesso em 02 de abril de 2012. SÃO PAULO, Lei nº 7.663. São Paulo, 1991. Disponível em: <http://www.al.sp.gov.br/legislacao/norma.do?id=18836>. Acesso em 02 de abril de 2012. 60
  • 61. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 SISTEMA INTEGRADO DE GERENCIAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS DE SÃO PAULO. Equações de Chuvas Intensas do Estado de São Paulo, 1999. Disponível em: <http://www.sigrh.sp.gov.br/sigrh/basecon/ecisp/index.htm>. Acesso em 10 de novembro de 2012. SOUZA, C. S. Avaliação do Sistema Adutor Caixa 1 – Caixa 2: Estudo de caso da adutora principal que abastece os Municípios de Santa Bárbara, Santanópolis, Tanquinho e os Distritos de Tiquaruçú e Maria Quitéria no Município de Feira de Santana. Feira de Santana. 2009. SUMÁRIO DE DADOS 2010. Prefeitura Municipal de São Bernardo do Campo. Disponível em: <http://www.saobernardo.sp.gov.br/dados1/arquivos/sumariodedados/SBC_DADOS_C apitulo02.pdf>. Acesso em 21 de setembro de 2012. TAJIRI, H. A. C; CAVALCANTI, C.D; POTENZA, J.L. Caderno de Educação Ambiental - Habitação Sustentável. São Paulo: Governo do Estado de São Paulo, Secretaria do Meio Ambiente e Coordenadoria de Planejamento Ambiental. 2012. TOMAZ, P. Aproveitamento de Água de Chuva: Para áreas urbanas e fins não potáveis. 2ª ed. São Paulo: Navegar Editora, 2003. TORRES, HANNA MENEZES; MORAES, RITA DE KÁSSIA VALE; JÚNIOR, MARCELO HENRIQUE PEDROSO DA CRUZ. Filtro para a água da chuva. 8º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água da Chuva, Campina Grande – PB, 2012. VASCONCELOS, L. F; FERREIRA, O. M. Captação De Água De Chuva Para Uso Domiciliar: Estudo De Caso. Universidade Católica de Goiás – Departamento de Engenharia – Engenharia Ambiental Goiânia, 2007. Disponível em: <http://www.ucg.br/ucg/prope/cpgss/ArquivosUpload/36/file/CAPTA%C3%87%C3%8 3O%20DE%20%C3%81GUA%20DE%20CHUVA%20PARA%20USO%20DOMICIL IAR.pdf>. Acesso em 21 de setembro de 2012. 61
  • 62. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 ZOCOLER, João L.; OLIVEIRA, Luís A.F.; BAGGIO FILHO, Francisco C.; HERNANDEZ, Fernando B.T. Modelo para Determinação do Diâmetro e Velocidade de Escoamento Econômica em Sistemas Elevatórios de Água. In: Anais do 3º Congresso Temático de Dinâmica e Controle da SBMAC, UNESP – Campus de Ilha Solteira, 2004. Data de Recebimento 11/7/13 Data de Aceite 18/9/13 62
  • 63. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 A ATUAÇÃO DA COSMETOLOGIA GENÉTICA SOBRE OS TRATAMENTOS ANTIENVELHECIMENTO THE ROLE OF GENETICS ON COSMETOLOGY TREATMENTS ANTIAGING Cristiane de Luca 1 Marcia Cristina Candeu Lopes Pires 2 Sonia Corazza 3 Célio Takashi Higuchi 4 Resumo Atualmente, o envelhecimento cutâneo é um assunto que ganha cada vez mais atenção da população contemporânea a qual grande parte se preocupa com sua aparência, saúde e bem estar. Para atender este público, a indústria cosmética tem intensificado suas pesquisas na busca de ativos cosméticos com ação antienvelhecimento com as seguintes atividades: de proteção e reparação do DNA celular. Com o objetivo de compreender e discutir a utilização dos conhecimentos sobre o código genético e o processo de envelhecimento biológico quanto à composição cosmética e os mecanismos de ação sobre a pele foram realizados levantamentos bibliográficos, utilizando-se principais revistas científicas nas áreas dermatológicas, cosméticas e estéticas. Além disso, aplicou-se um questionário com estes profissionais das áreas. Como resultado, observou-se que há distintas respostas e opiniões destes profissionais no que tange informações quanto à formulação, estudo ou aplicação. O conhecimento de cada um em função da área de atuação e a formação profissional leva a acreditar em uma ação distinta do que se propõe o produto. Um dos motivos que se 1 2 Especialista em Cosmetologia aplicada à Estética, Senac, SP, docente coordenadora e técnica esteticista, Senac, SP; Especialista em Cosmetologia aplicada à Estética, Senac, SP, docente no curso técnico em estética, Senac, SP; 3 Consultora técnica no segmento cosmético e engenheira química, ESQOC, SP; Mestre e farmacêutico pela UNESP, Araraquara, e pesquisador responsável pela linha de pesquisa “Cosméticos Sustentáveis”, Senac, SP. E-mail: celio.thiguchi@sp.senac.br 4 63
  • 64. ISSN 1980-0894 justifica é a ausência de publicações científicas e, além disso, as empresas cosméticas detentoras da pesquisa e desenvolvimento publicarem seus resultados confidencialmente. Palavras-chave: cosmetologia genética, cosméticos com ação antienvelhecimento, teoria do envelhecimento. Abstract Currently skin aging is a subject that has gained increasing attention from contemporary population that largely concerned with their appearance, health and wellness. One of reasons to look this consumer public, the cosmetic industry has intensified its research in pursuit of anti-aging cosmetic active with following activities: to protect and repair cellular DNA. To understand and discuss the use of knowledge about the genetic code and the process of biological aging on the cosmetic composition and mechanisms of action on the skin were performed bibliographic, using leading scientific journals in the areas dermatological, cosmetic and aesthetic. Additionally, it was applied a questionary with different professional areas. As a result, it was observed that there are different answers and opinions of these professionals regarding information on the composition, knowledge or professional application. Depending on the knowledge of each area of expertise and training it was believed in action distinct from propose of product. One reason that is justified is the absence of scientific publications and also cosmetic companies possessing the research and development publish their results itselves. Key words: genetic cosmetology, cosmetic anti-aging action, theory of aging. 64
  • 65. ISSN 1980-0894 1. Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Introdução Onze milhões de anos depois do Big Bang, vários elementos se combinaram e deram origem à vida na Terra e mais alguns milhões de anos, graças às descobertas da ciência, puderam compreender a inter-relação entre os três principais elementos da vida: origem, reprodução e evolução. Em 1831, começou a desenvolver-se a teoria da célula. O botânico escocês Robert Brown observou o ponto de controle da célula e o chamou de “núcleo” e identificou essa estrutura como elemento comum de todas as células vegetais. Logo, os núcleos foram descobertos também em células animais. Dois biólogos alemães, Schleiden e Schwann, em 1838 e 1839, escreveram que todas as células se compõem de membrana, núcleo e corpo celular e são partículas elementares de todas as plantas e animais (BRODY & BRODY, 2007). Ao longo dos anos a teoria celular foi se aperfeiçoando. Em 1858, o médico alemão Rudolf Virchow concluiu que toda célula tem sua origem em outra preexistente. No decorrer do século XIX, foram encontradas no interior da célula estruturas denominadas organóides, com a capacidade de realizar inúmeras funções e a teoria de que a célula seria a menor parte viva de um ser vivo ganhou força passando a ser denominada unidade morfológica e fisiológica de todos os seres vivos (BOSCHILIA, 2003). Na década de 70, as pesquisas sobre as células atingiram uma fase importante com o trabalho de Walther Flemming, médico e anatomista alemão. Ele aperfeiçoou os corantes usados para revelar as estruturas celulares o que proporcionou observar filamentos no núcleo que chamou de cromossomo. Segundo Brody e Brody (2007), observando a divisão celular, Flemming mostrou que os filamentos encurtavam e se dividiam longitudinalmente em duas metades, gerando duas novas células idênticas. A citogenética é o campo da genética que estuda os cromossomos, sua estrutura, composição e papel na evolução e no desenvolvimento de doenças. Em 1903, o americano Walter Sutton e o alemão Teodor Boveri estabeleceram a Teoria Cromossômica da Herança, propondo que o material genético está nos cromossomos (RODRIGUES & CHIBA, 2007). A ciência citogenética pode ser considerada a base fundamental deste trabalho, já que essas descobertas possibilitaram o surgimento das teorias biológicas do envelhecimento que examinam o assunto sob a ótica da degeneração da função e estrutura dos sistemas orgânicos e células (FARINATTI, 65
  • 66. ISSN 1980-0894 2002). Células que desempenham as mesmas funções dão origem aos tecidos de vários tipos que se agrupam para formar os órgãos cada qual com sua propriedade específica. A união de vários órgãos forma um sistema com características próprias, a fim de realizar um objetivo comum. Seguindo adiante, os sistemas se unem e integram para fazer do organismo humano uma estrutura muito elaborada e eficiente (ZORZI et al, 2006). Tomando-se a visão macro, a pele humana é uma reunião de células funcionais que desempenham diferentes atividades biológicas para garantir proteção, nutrição e hidratação da pele. 1.2. Conceituando pele A pele forma uma barreira fina e extremamente sensível entre o organismo e o mundo exterior. Além disso, reflete o estado de nossa saúde física e mental. Com base em seu complexo funcionamento, a pele desempenha o papel vital de proteger o corpo dos raios ultravioleta, da poluição, de agentes tóxicos, de temperaturas altas e baixas e, por meio das glândulas sudoríparas, elimina toxinas e impurezas do organismo (KEDE et al., 2010). A pele é dividida em dois tecidos principais: a epiderme (tecido epitelial mais externo: do grego epi = sobre, derma = pele), e um tecido conectivo composto da derme (a partir da qual a derme se origina) e da hipoderme, camada inferior contendo gordura (hipo = inferior, derma = pele) (HARRIS, 2003). A pele não é um simples invólucro que recobre o nosso corpo, soma-se com uma arquitetura complexa, um verdadeiro órgão, que preenche funções múltiplas e bem precisas (PEYREFITTE et al., 1998). De acordo com Harris (2003) é um importante órgão de defesa do organismo, possuindo uma complexa estrutura permanentemente renovada, que constitui a principal barreira contra a penetração de agentes nocivos ao organismo, porém a defesa provida pela pele não é apenas física, mas também é atribuída importante papel imunológica, tanto para respostas não especificas como específicas, já que a pele possui um sistema imunológico próprio, complexo e eficiente. Desde os primórdios da civilização, os cuidados com a pele fazem parte de um ritual que vai muito além da higiene. Egípcios, romanos e gregos tinham no banho um sofisticado prazer. Tornaram-se pioneiros no desenvolvimento de tratamentos estéticos 66
  • 67. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 ligados ao relaxamento. No Egito, as mulheres costumavam se banhar várias vezes ao dia, alternando águas quente e fria. Os banhos eram seguidos de massagens com óleos aromáticos. Em Roma, as mulheres eram atendidas por escravas conhecidas como cosmetae cujos nomes dariam origem, não acidentalmente, a palavra cosmética. Os gregos, por sua vez, seriam responsáveis pela invenção dos cremes faciais contra rugas. Sua fórmula de sucesso incluía cera derretida, azeite de oliva, rosas esmagadas para proporcionar um aroma agradável e lanolina extraída da lã de ovelhas, ingredientes usados pela cosmetologia até hoje (SAGGIORO, 1999). O uso de cremes, géis, loções e tônicos para limpar a pele deve fazer parte das atribuições diárias do indivíduo contemporâneo. O resultado será bem gratificante e, em médio e longo prazo, econômico, podendo adiar tratamentos mais caros e invasivos (KEDE et al., 2010). Até o início da década de 1960, a teoria sugeria que os ingredientes cosméticos raramente penetravam na pele. Entretanto, hoje muitos especialistas suspeitam que a penetração ocorra com a maioria dos ingredientes (FARAHMAND & MAIBACH, 2012). A definição penetração cutânea é usada para produtos que possuem ação tópica, ou seja, formulações cosméticas e dermatológicas, enquanto que permeação cutânea têm sido mais empregada para produtos de ação sistêmica, ou seja, transdérmicos. A substância pode permear através da pele por meio de difusão ativa e atravessar a epiderme intacta ou através dos apêndices da pele, porém ocupam pequena porcentagem da superfície toda, por isso, a permeação é considerada pequena (LEONARDI, 2008 modificado). Como consumidores e profissionais de saúde têm se tornado mais esclarecidos no que concerne à segurança, a penetração cutânea de componentes de fragrância e de ingredientes cosméticos tem sido de grande interesse. Por conseguinte, a indústria tem procurado formas de estimar a penetração de estruturas químicas através da pele humana (FARAHMAND et al., 2012). Os estudos de permeação usando a pele humana são limitados devido à dificuldades de obtenção do material, armazenagem, custos e variabilidade de permeação. Já a pele retirada de animais pode variar em qualidade e permeabilidade, pois a pele dos animais, em geral, é muito mais permeável que a humana (LEONARDI, 2008). Permeabilidade cutânea é a capacidade que a pele tem de deixar passar, seletivamente certas substâncias em função de sua natureza química ou de determinados 67
  • 68. ISSN 1980-0894 fatores (BEZERRA & REBELLO, 2001). 1.3. Mercado cosmético com enfoque de produtos com ação antienvelhecimento De acordo com a Associação Brasileira da Indústria de Higiene Pessoal, Perfumaria e Cosméticos (ABIHPEC), o Brasil apresentou um crescimento médio de R$ 4,9 bilhões em 1996 para R$ 34 bilhões em 2012. Vários fatores tem contribuído para este excelente crescimento, tais como o aumento do poder aquisitivo das classes C, D e E que passaram a ter acesso aos produtos do setor, a participação crescente da mulher brasileira no mercado de trabalho, a utilização de tecnologia de ponta e o consequente aumento da produtividade, favorecendo os preços praticados pelo setor, que tem aumentos menores do que os índices de preços da economia em geral, lançamentos constantes de novos produtos atendendo cada vez mais às necessidades do mercado e o aumento da expectativa de vida, o que traz a necessidade de conservar uma impressão de juventude. Em relação aos produtos com ação antienvelhecimento, cada vez mais o mercado com esta ação se torna mais promissora. Segundo dados da ABIHPEC, as vendas de produtos anti-sinais e anti-rugas representavam, em 2000, 27,5% do total de itens de cuidados para o rosto. Em 2004, esse número pulou para 34,8%. Os dados da associação mostram que o segmento de cuidados com a pele pode ter fechado 2005 com faturamento de aproximadamente R$ 1,27 bilhão, representando um crescimento de 14% ante o resultado de 2004. Cerca de 50% dos produtos foram distribuídos por venda direta, 32% pelo varejo, 16% por atacado e 2% por meio de franquias (ABIHPEC, 2012). 2. Objetivos 2.2. Objetivo geral Discutir a utilização dos conhecimentos sobre o código genético e o processo de envelhecimento biológico na formulação de cosméticos com ação antienvelhecimento e sua relação com a pele. 68
  • 69. ISSN 1980-0894 2.3. Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Objetivo específico Aplicar um questionário elaborado aos diferentes profissionais (biólogo, farmacêutico, químico, fisioterapeuta dermato-funcional, geneticista, fisiologista e esteticista) do segmentos cosméticos e estéticos. 3. Justificativa Atualmente, o Brasil é o terceiro maior mercado consumidor de produtos cosméticos, segundo dados da Euromonitor International, que divulgaram o faturamento da área em 2011 com mais de R$ 43 bilhões, sendo o país que mais cresceu dentre os dez principais do mercado. Os protetores solares tiveram a maior alta com 20,2% de aumento no faturamento. Visando à necessidade de corresponder as expectativas do mercado consumidor, pesquisas em novas tecnologias e ativos cosméticos crescem na mesma velocidade englobando inclusive a genética. A fronteira entre cosméticos, cosmecêuticos e medicamentos está se tornando muito tênue já que a indústria cosmética vem se sofisticando e oferecendo produtos de última geração, como a maquiagem que hidrata, nutre e protege a pele, além de embelezá-la. Os cosmecêuticos, por sua vez, querem avançar em seus efeitos terapêuticos, usando princípios ativos que não necessitam prescrição médica (KEDE et al., 2010 modificado). A realização de pesquisas multiprofissionais tem sido uma tendência cada vez maior no mundo da ciência. Isso sem dúvida tem permitido o crescimento e a evolução científica da Cosmetologia, que por sua vez tem dado origem a ciência nova e promissora, denominada, por muitos, de Cosmetologia Dermatológica (LEONARDI, 2008). Já os medicamentos tópicos só podem ser empregados sob orientações dermatológicas, pois são produtos que provocam ações modificadoras na pele sob indicação médica (KEDE, et al., 2010). As primeiras discussões sobre o Projeto Genoma Humana (PGH) remontam a década de 80 quando o Departamento de Energia dos EUA promoveu um workshop para avaliar os métodos disponíveis para detecção de mutações durante o qual divulgou a ideia de mapear o genoma humano. Neste mesmo período foi criado na França o 69
  • 70. ISSN 1980-0894 Centre d’Etude du Polymorsphisme Humaine (CEPH), em português, Centro de Estudos do Polimorfismo Humano. Este centro tem como objetivo coletar amostras de sangue e tecidos de famílias extensa. Ele se tornou o principal fornecedor de material para a elaboração dos mapas de ligação realizados pelo Généthon. O PGH tem como objetivo identificar todos os genes responsáveis por nossas características normais e patológicas. Os resultados a longo prazo certamente irão revolucionar a medicina, principalmente na área de prevenção. Será possível analisar milhares de genes ao mesmo tempo e as pessoas poderão saber se têm predisposição aumentada para certas doenças, como diabete, câncer, hipertensão ou doença de Alzheimer, e tratar-se antes do aparecimento dos sintomas (GOLDIM, 2000). Além da medicina e da indústria farmacêutica, empresas do setor de cosméticos investiram em pesquisas visando à elaboração de produtos que apresentassem ação sobre as estruturas responsáveis por determinar o envelhecimento celular e a apoptose. Por consequência, faria com que a pele se mantivesse jovem por mais tempo, não apenas em sua aparência. Dessa forma, surgiu-se a definição mercadológica denominada de genocosméticos, ou seja, produtos que desempenham a ação de inibir os processos fisiológicos moleculares que causam os envelhecimentos intrínseco e extrínseco. Os estudos das propriedades antienvelhecimento das substâncias ativas vêm despertando muito interesse de pesquisadores, considerando o aumento da expectativa de tempo de vida observado nas últimas décadas e a busca da qualidade de vida durante o processo de envelhecimento (IBGE, 2004). Por esse motivo, a proposta do trabalho é responder questões quanto à possibilidade da atuação de ativos de forma direta ou indireta sobre o DNA por meio de pesquisa de trabalhos já realizados e analisar as teorias propostas sobre a ação dos produtos existentes no mercado cosmético e as possibilidades de novos tratamentos, principalmente os sinais de envelhecimento, para os próximos anos. 4. Metodologia A base para o desenvolvimento das análises foi elaborada por meio de uma pesquisa de cunho bibliográfico constituída essencialmente pela leitura de obras especializadas em biologia celular, biologia molecular, citogenética, farmacologia e 70
  • 71. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 cosmetologia. A pesquisa para análise da ação dos produtos será realizada através da comparação da atuação proposta pelos fabricantes sob a ótica de profissionais das indústrias cosmética, farmacêutica, química e biológica. Para complementar a pesquisa, elaborou-se um questionário contendo 12 perguntas e para cada uma 3 respostas (sim, não e não sei) e posteriormente aplicou-se aos diferentes profissionais (biólogo, farmacêutico, químico, fisioterapeuta dermatofuncional, geneticista, fisiologista e esteticista) dos segmentos cosméticos aplicados à estética. O intuito da pesquisa foi ampliar a visão sobre a ação dos cosméticos-alvos da pesquisa. O questionário aplicado foi aprovado pelo Comitê Interno de Ética em Pesquisa, CEP/Senac, sob o parecer nº 103.26.12. Segue-se abaixo o modelo do questionário aplicado: Formação:________________________ Tempo de atuação:_________________ A pele é constituída por três camadas: epiderme (mais externa) - Formada por maior quantidade de queratinócitos e sua principal função é de barreira; derme – presença de fibroblastos que produzem colágeno e elastina dando sustentação, preenchimento e elasticidade; hipoderme ou tela subcutânea – presença de adipócitos que armazenam lipídeos. Auxilia no controle da temperatura e dá contornos ao corpo. Sua permeação pode ser através das vias intercelular, transcelular e transanexial. Uma das principais preocupações do mercado cosmético é a permeação de seus ativos para que haja o efeito desejado e por isso, várias empresas investem em tecnologia para a produção de novos veículos como lipossomas e nanosferas. Considerando essas informações e seus conhecimentos na área você acredita que: a) Cosméticos podem permear a pele até a derme? ( ) sim ( ) Não ( ) Não sei b) Cosméticos podem agir através de comunicação celular? ( ) sim ( ) Não ( ) Não sei c) Cosméticos podem estimular a síntese proteica? 71
  • 72. ISSN 1980-0894 ( ) sim ( ) Não ( ) Não sei d) Cosméticos podem repor proteínas que deixam de ser sintetizadas com eficiência? ( ) sim ( ) Não ( ) Não sei e) Cosméticos com células-tronco vegetais podem estimular o aumento do número de fibroblastos? ( ) sim ( ) Não ( ) Não sei f) Cosméticos podem proteger as células contra a ação de radicais livres? ( ) sim ( ) Não ( ) Não sei g) Cosméticos podem estimular a síntese de RNA? ( ) sim ( ) Não ( ) Não sei h) Cosméticos podem agir como enzimas fisiológicas? ( ) sim ( ) Não ( ) Não sei i) Cosméticos podem estimular a síntese de telomerase? ( ) sim ( ) Não ( ) Não sei j) Cosméticos podem proteger o DNA durante a mitose, evitando o encurtamento dos telômeros? ( ) sim ( ) Não ( ) Não sei k) Cosméticos e fármacos possuem bases similares, é possível que tenham permeação também similar? ( ) sim ( ) Não ( ) Não sei l) Além dos princípios ativos, cosméticos antienvelhecimentos terão melhores resultados se em suas formulações contenham facilitadores de permeação? ( ) sim 5. ( ) Não ( ) Não sei Envelhecimento Segundo Guirro & Guirro (2007), envelhecer é um processo natural que ocorre desde que nascemos, porém fica mais evidente após a terceira idade e sumamente difícil postular uma única hipótese teórica para explicar esse fenômeno. A partir desta evidência a ciência propõe várias teorias para explicar o processo de envelhecimento. A 72
  • 73. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 velocidade do envelhecimento de um organismo depende da interação entre o genoma e os fatores estocásticos. Por isso, podemos dividir as diversas teorias existentes em duas categorias: teorias genéticas e estocásticas (MOTA, 2004). 5.2. Teorias genéticas 5.2.1. Teoria da velocidade da vida Proposta por Pearl, em 1928, essa teoria considera que o consumo de energia representa uma limitação na longevidade, pois a geração de espécies reativas de oxigênio formados, principalmente, durante a respiração celular está envolvida na senescência celular, ou seja, o indivíduo que gasta mais energia tende a envelhecer mais rápido (TEIXEIRA & GUARIENTO, 2010). Essa teoria também ficou conhecida como teoria da restrição calórica a qual foi verificada o aumento da longevidade em ratos com dieta controlada (GENARO et al., 2009). 5.2.2. Teorias do Relógio Biológico Em nível hormonal, os pesquisadores defensores afirmam que o organismo apresenta um centro regulador situado no cérebro e acredita-se que atua de forma simultânea com a síntese proteica. 5.2.3. Teoria da multiplicação Celular Hayflick (1983) defende a tese que as células do organismo (exceto as cerebrais) possuem uma capacidade intrínseca de se multiplicar e reproduzir de forma finita. Testes com fibroblastos humanos in vitro demonstraram que estas capacidades vão diminuindo até a sua inativação, porém, esta teoria, tem perdido espaço no âmbito científico porque é vista como uma etapa do envelhecimento e não determina o mecanismo desta diminuição na capacidade de multiplicação celular (GUIRRO & GUIRRO, 2002). Do mesmo modo que o comportamento altera a probabilidade de outros comportamentos (CATANIA, 1999), a atividade neural altera a probabilidade das funções neurais. Uma das evidências para este fato é que tanto as situações de mera 73
  • 74. ISSN 1980-0894 exposição à estimulação ambiental quanto às situações de treinamento sistemático em aprendizagem resultam em alterações no comportamento e nos circuitos neurais (ROSENZWEIG, 1996). 5.2.4. Teoria das relações cruzadas de macromoléculas Essa teoria se fundamenta em alterações moleculares que ocorrem devido à idade em moléculas que estão localizadas internamente das regiões extracelulares e intracelulares. Sustenta-se também que essas mudanças ocorrem quando duas ou mais moléculas se unem covalentemente. O entrelaçamento em moléculas como, por exemplo, de colágeno podem diminuir a solubilidade, elasticidade e a permeabilidade, podendo, dessa forma, aumentar a viscosidade no compartimento extracelular e impedir processos metabólicos críticos como a liberação de hormônios (GAVA & ZANONI, 2005). Estes autores citam que esse entrelaçamento seja o primeiro acontecimento molecular que conduz a maioria das alterações para o início do processo de envelhecimento celular. Estas moléculas perdem suas características, produzindo alterações tissulares que condicionam à aparição do processo de envelhecimento. Entre os diversos agentes de reações cruzadas no organismo estão a poluição, fumo, água, radiações (exógenos), aldeídos e os radicais lipídicos (endógenos) (GUIRRO & GUIRRO, 2002). 5.2.5. Teoria da Mutagênese Intrínseca Proposta por Burnet, em 1974, a teoria da mutagênese intrínseca considera que a longevidade das diferentes espécies animais difere em virtude de uma constituição genética específica, que regula a fidelidade do seu material genético e sua replicação. De acordo com esta teoria, a longevidade do animal depende do menor número de erros na replicação do seu DNA celular e da capacidade das respectivas enzimas reparadoras do DNA (CRISTOFALO et al., 1994; MARTIN et al., 1980 apud NARDI, 2007). Deste modo, o maior ou menor tempo de vida das diferentes espécies animais estaria associado a uma maior ou menor acumulação de mutações nas respectivas células somáticas. Quando a acumulação de mutações nas células somáticas impossibilitasse a manutenção da fidelidade e replicação do material genético, a célula 74
  • 75. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 começaria a evidenciar um fenótipo de envelhecimento, de perda e de funcionalidade (MOTA et al., 2004). Segundo Nardi (2007), esta teoria parece não explicar o fenômeno de envelhecimento uma vez que há poucas evidências experimentais que sustentem esta hipótese. 5.2.6. Teoria dos Radicais Livres Apresentada por Olszewer e tendo como autor Harman, esta teoria baseia-se na participação dos radicais livres no envelhecimento celular o qual estudos realizados em animais de laboratório sugeriram que as modificações químicas da membrana mitocondrial condicionada pela participação dos radicais livres são a chave mais importante para explicar o processo de envelhecimento (GUIRRO & GUIRRO, 2002). Com o envelhecimento cronológico cutâneo, ocorre a modificação do material genético por meio de enzimas, alterações proteicas e a proliferação celular decresce. Consequentemente, o tecido perde a elasticidade, a capacidade de regular as trocas aquosas e a replicação do tecido se torna menos eficiente. Oxidações químicas e enzimáticas envolvendo a formação de radicais livres aceleram esse fenômeno de envelhecimento (HIRATA et al., 2004). Estes radicais caracterizam-se como átomos ou moléculas com um ou mais elétrons não pareados em seu orbital mais externo, tornando-se altamente instáveis tentando de qualquer forma se parear. Nessa tentativa de se estabilizar, os radicais livres cedem ou retiram elétrons de átomos ou moléculas na sua vizinhança tornando-os, por sua vez, em novos radicais livres, ocorrendo verdadeiras cascatas oxidativas (ZANELLA et al., 2007). Para Hirata (2004), a formação dos radicais livres conduzirá ao estresse oxidativo, processo no qual estes iniciarão uma cadeia de reações, originando alterações em proteínas extracelulares e a modificações celulares. O maior dano causado pelo estresse oxidativo é a peroxidação dos ácidos graxos constituintes da dupla camada lipídica que, em última instância, leva à morte celular. Para evitar esse processo de depleção celular, a pele possui seu próprio mecanismo de defesa, tais como: enzimas, vitaminas e agentes quelantes de íons metálicos. Entretanto, a capacidade protetora desse mecanismo diminui com o envelhecimento. 75
  • 76. ISSN 1980-0894 5.2.7. Teoria Neuroendócrina Para Mota (2004) essa é uma das teorias genéticas mais relevantes e constitui uma hipótese alternativa para explicar a degeneração funcional associada à idade. A teoria neuroendócrina tem como postulado que o envelhecimento resulta de modificações que ocorrem em funções neurais e endócrinas. Essas funções buscam manter o organismo em um estado "ótimo" para a reprodução e sobrevivência, sendo essenciais na coordenação da comunicação intersistêmica e no controle das respostas dos sistemas fisiológicos aos estímulos ambientais (TEIXEIRA & GUARIENTO, 2010). De acordo com esta teoria, o nível de envelhecimento é o resultado do declínio de diversos hormônios do eixo hipotálamo-pituitária-adrenal que controlam o sistema reprodutor, o metabolismo e outros aspectos do funcionamento normal de um organismo. Esta teoria defende que a atividade do hipotálamo depende da expressão de genes específicos os quais, independentemente da influência dos fatores estocásticos, alteram a sua expressão com a idade (MOTA et al., 2004). Assim, a esta teoria considera que a incapacidade fisiológica do organismo associada à idade pode ser explicada com base na alteração hormonal resultante da modificação da expressão genética (TEIXEIRA, 2006). 5.2.8. Teoria do encurtamento dos telômeros Os cromossomos extremos normais são constituídos por estruturas denominadas telômeros que desempenham um importante papel no seu comportamento, como, por exemplo, impedir a união entre os cromossomos (GAVA & ZANONI, 2005). A duplicação cromossômica normal produz um progressivo encurtamento dos telômeros, até que, depois de um número de divisões celulares, os cromossomos se tornam instáveis e a célula morre. Para Mota (2004), a divisão estanque das teorias biológicas do envelhecimento surge da necessidade de estudar, isoladamente, as causas do fenômeno. No entanto, a inter-relação entre os processos biológicos do organismo é tão próxima que esta separação das teorias nas condições genéticas e estocásticas do envelhecimento biológico torna-se absurda. Considerando apenas as teorias genéticas, o papel dos telômeros poderá explicar, por exemplo, o envelhecimento do sistema reprodutor, que, por sua vez, interfere com o sistema neuroendócrino, com processos anabólicos e catabólicos e, ainda, com a eficiência do sistema de defesa do organismo. 76
  • 77. ISSN 1980-0894 5.3. Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Teorias estocásticas As teorias estocásticas trabalham com a hipótese de que o envelhecimento dependeria do acúmulo de agressões ambientais que atingem um nível incompatível com a manutenção das funções orgânicas e da vida. Alguns exemplos são as correntes que defendem a existência de mutações genéticas somáticas progressivas ou erros da cadeia de síntese proteica em virtude da influência de radiação ou substâncias específicas (FARINATTI, 2002). 5.3.1. Teoria das Mutações Somáticas As moléculas de DNA e RNA alteram-se ao longo do tempo e, ao falharem, nos processos de transcrição e tradução das mensagens, produzem consequentemente erros nas moléculas proteicas. Esses erros sintetizariam enzimas defeituosas que afetariam a capacidade funcional das células. Essa hipótese foi baseada em duas teorias: “mutação somática” e “erro catástrofe”. Na “mutação somática”, a proposta é que o genoma celular acumula “erros” por meio da ação de processos ao acaso, uma vez que as células utilizam apenas 4% da informação contida em seu DNA durante seu período de vida. As causas da mutação somática podem ser radiações, mutagênicos, radicais livres que se originam do metabolismo e erros de transcrição (GAVA & ZANONI, 2005). As radiações ionizantes têm sido utilizadas como um mecanismo indutor de desequilíbrios homeostáticos que ativam os mecanismos de defesa e de reparação. Elas induzem a quebra de ligações ou dimerização das pirimidinas adjacentes do DNA, causando mutações que repercutem na síntese e funcionalidade das proteínas. O aumento das lesões oxidativas do DNA nas células expostas a radiações ionizantes tem também sido utilizado para explicar a influência do estresse oxidativo no fenômeno de envelhecimento, um dos mecanismos que maior aceitação tem vindo a adquirir pela comunidade científica para a compreensão deste fenômeno (MOTA et al., 2004). 5.3.2. Teoria do Erro-catástrofe Esta teoria envolve a tradução na síntese de proteínas. Gava apud Hirai (1982) 77
  • 78. ISSN 1980-0894 aponta que o processo de síntese proteica envolve como, por exemplo, a enzima aminoacil-sintetase que liga o aminoácido ao RNA. Quando essa enzima funciona de forma incorreta, pode surgir erros na estrutura primária das proteínas. Verificou-se a presença de formas termolábeis de duas desidrogenases em fibroblastos antigos e evidenciou uma alteração na estrutura primária dessas proteínas, sendo assim, diferentes proteínas celulares podem acumular erros em diferentes proporções (GAVA & ZANONI, 2005). 5.3.3. Teoria da Reparação do DNA Pela Teoria da Reparação, as possibilidades de reparação do DNA diminuem à medida que a idade avança (AGOSTINHO, 2004). De acordo com os autores desta teoria, Hart e Setlow (1974), a velocidade de reparação do DNA é determinada pelo tempo de vida dos indivíduos da mesma espécie ou de espécies diferentes. Estas condições foram retiradas com base na constatação de diferentes velocidades de fibroblastos de sete espécies de mamíferos, em cultura, expostos à luz ultravioleta (TEIXEIRA, 2006). Diversos estudos constataram uma perda progressiva da capacidade de reparação do DNA lesado pelas radiações ionizantes, com a idade acompanhada por uma diminuição da velocidade de remoção dos produtos da lesão do DNA. Vários fatores podem estar na origem da acumulação de lesões do DNA. De fato, o aumento do peróxido de hidrogênio originou uma acumulação de produtos da lesão oxidativa do DNA que inibiram a reparação do N-acetoxi-2-acetilaminofluoreno, um indutor da reparação do DNA, em leucócitos humanos (MOTA et al., 2004). Estes estudos demonstraram que o estresse oxidativo pode ser um dos mecanismos responsáveis pelo aumento da acumulação de moléculas de DNA danificadas com a idade, não só porque interagiu diretamente com as mesmas, como também porque inibiu os mecanismos de reparação das lesões. A maioria dos estudos que testaram a alteração da capacidade de reparação do DNA ao longo do envelhecimento utilizou células mitóticas em cultura. Neste tipo de células, a capacidade de reparação do DNA diminuiu com a proximidade do término da cultura. No entanto, nas culturas de células diferenciadas, provenientes de tecido nervoso e muscular, a capacidade de reparação do DNA lesado pelas radiações 78
  • 79. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 ionizantes foi pouco alterada com a proximidade do fim da cultura (TEIXEIRA, 2006). 5.3.4. Teoria da Quebra de Ligações O pressuposto de que a acumulação de proteínas modificadas pode levar à incapacidade funcional da célula normal foi defendida por essa teoria, a quebra das ligações das proteínas pela glicosilação pode ser uma das causas do fenômeno do envelhecimento celular (NARDI, 2007). Esta teoria teve origem na constatação de um aumento da quebra de ligações em macromoléculas como o DNA, colágeno e elastina e com a idade, associado ao declínio dos processos fisiológicos. A quebra de ligações das proteínas pela glicosilação pode ser uma das causas do fenômeno de envelhecimento celular (FERREIRA et al., 2008). 5.3.5. Teoria da Glicosilação A glicosilação proteica é uma reação pela qual açúcares reduzidos, como a glicose, se fundem com proteínas através de uma reação não-enzimática (CASTRO, 2006). Esta reação, designada “Reação de Maillard”, resulta da ligação covalente entre um grupo aldeído livre do açúcar com um grupo amina livre, da proteína. Além dos grupos amina das proteínas, também os grupos amina das bases de DNA são alvos potenciais de glicosilação (MOTA, 2004). A “Teoria da Glicosilação” sugere que a modificação de proteínas pela glicose e a associação de reações de Maillard levam à formação de ligações cruzadas graduais no colágeno que são características nos indivíduos idosos. Esta teoria postula que as ligações cruzadas, causadas pelo elevado nível de glicemia e de glicose tecidual, conduzem à deterioração estrutural e funcional dos tecidos (NARDI, 2007). Com a idade, os níveis de glicose sanguínea aumentam e a possibilidade de ocorrerem reações de glicosilação é maior (CASTRO, 2006). 5.3.6. Teoria do Estresse Oxidativo Nesta teoria geralmente se verifica uma relação inversa entre o tempo médio de vida de um organismo e a sua velocidade metabólica. Este fenômeno pode danificar 79
  • 80. ISSN 1980-0894 todos os componentes celulares, incluindo o DNA mitocondrial e celular. Esse dano é mais notável nas extremidades teloméricas de DNA nuclear, pois esta zona de DNA possui menos mecanismos de reparação (NARDI, 2007). Mota (2004) considera que o fenômeno de envelhecimento é o resultado da acumulação de lesões moleculares provocadas pelas reações dos radicais livres nos componentes celulares ao longo da vida, que conduzem à perda de funcionalidade e à doença com o aumento da idade, conduzindo à morte. A pergunta chave atual é se este estresse oxidativo tem um peso tão importante, a ponto de explicar o fenômeno do envelhecimento. Não há até o momento evidências consistentes. Os estudos dos últimos anos demonstram um comportamento heterogêneo do sistema de defesa antioxidante em relação ao envelhecimento, ou seja, ao contrário do esperado, não se observa, necessariamente, deficiência do sistema conforme a espécie se envelhece (FERREIRA & MATSUBARA, 1997). 5.4. O que nos envelhece? O envelhecimento cutâneo consiste em dois componentes principais: fatores genéticos (cronoenvelhecimento ou envelhecimento intrínseco) e fatores ambientais ou externos, principalmente a exposição solar (fotoenvelhecimento, envelhecimento extrínseco ou actínico) (HARRIS, 2009), porém atualmente se sabe que os mecanismos celulares e moleculares são os mesmos, ou seja, o fotoenvelhecimento nada mais é que a superposição dos efeitos biológicos da radiação UVA e UVB sobre o envelhecimento intrínseco (SAMPAIO, 2008). A produção de radicais livres é um fenômeno que desequilibra o organismo, e sabe-se hoje, está na raiz do envelhecimento (MACEDO, 2005). Os estudos de qualidade de vida em pacientes com dermatoses apontam essa variável como fortemente prejudicada na vida das pessoas com afecções de pele (LUDWIG et al., 2006). O estresse faz parte da vida, e é essencial à sobrevivência. Ele nos permite reagir ao perigo iminente ou criar defesas contra microrganismos (ZIMMERMAM & GIAMPAPA, 2005). Sabe-se também que é um fator relacionado com o surgimento e desenvolvimento de doenças. Muitos pesquisadores têm buscado aprofundar os conhecimentos sobre a relação entre o estresse e as doenças de pele. Rodriguez (2002) refere que extensos estudos indicam que o estresse emocional pode 80
  • 81. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 exacerbar alguns eventos, por exemplo, na psoríase (LUDWIG et al., 2006). Na sociedade moderna a principal fonte de estresse é a pressa devido ao excesso de compromissos e estímulos constantes. Isso nos leva à mudanças sutis, porém, crônicas nos níveis hormonais, principalmente o cortisol. Os altos níveis de cortisol estão diretamente relacionados com alguns importantes fatores do envelhecimento como: diminuição do colágeno e da elastina e aparecimento de rugas, acne, psoríase, seborréia e alopecia. O estresse é visto como um importante gerador de radicais livres, já que nessas situações as mitocôndrias aumentam a produção de energia para manter as moléculas envolvidas na reação (GIAMPAPA & ZIMMERMAN, 2005). Os cofatores mais importantes para o envelhecimento precoce da pele são o fumo e o sol (BAGATIN, 2008). A busca pelo bronzeado perfeito, o tom de pele que a estilista Coco Chanel fez virar moda na década de 1920, é hoje, paradoxalmente, um dos grandes inimigos da beleza (MACEDO, 2005). A pele possui mecanismos de defesa, reações para protegê-la das radiações UV, como: eritema, o bronzeado (produção de melanina) e a hiperqueratinização (DELAPORTE & SANCHEZ, 2008). Outro mecanismo é a síntese de ácido urocânico, um dos componentes do suor, a partir da desintegração da histidina e com capacidade para absorver a radiação actínica. Isso acontece por meio de um sistema antioxidante cutâneo, constituído por reações envolvendo superóxido desmutase, catalase, peroxidase e redutase de glutationa, também por sofisticados meios de reparação e replicação de DNA. Ainda assim, como resultado dessa exposição danosa, ocorrem várias alterações de pele como ressecamento, efeitos carcinogênicos, perda de elasticidade e tônus. (CORAZZA, 2005). O tabagismo também provoca alterações na pele; entretanto, os mecanismos fisiopatológicos destas alterações são complexos. A fumaça do cigarro contém mais de 4.000 substâncias tóxicas, mas é a nicotina o composto mais nocivo. Ela é responsável pela vasoconstrição, que gera diminuição do fluxo sanguíneo, cujo mecanismo ainda é desconhecido; porém acredita-se que a nicotina estimule a vasopressina. Além disso, o fumo atua no sistema nervoso simpático, que também causa vasoconstrição. Esses fatores, em conjunto, geram hipóxia tissular significativa, ou seja, um único cigarro determina vasoconstrição cutânea por mais de 90 minutos. A isquemia crônica dos tecidos gera lesão das fibras elásticas e diminuição da síntese do colágeno (SUEHARA et al., 2006). 81
  • 82. ISSN 1980-0894 A nicotina tem um potencial tóxico para alterar algumas funções tissulares em consequência de sua disseminação por via hematógena e também de sua rápida absorção pelos tecidos moles da cavidade oral ainda pela propriedade de adesão às superfícies dentárias. Estudos in vitro mostraram que a nicotina em baixas concentrações tem capacidade de influenciar a aderência e orientação de fibroblastos sobre superfícies radiculares, diminuir a proliferação celular e inibir a produção de fosfatase alcalina, fibronectina e colágeno (MARTINEZ et al., 2002). A fumaça do tabaco gera uma grande quantidade de radicais livres, elementos químicos que danificam as membranas das células, alteram as informações genéticas, afetam os capilares da derme e epiderme, levando a uma disfunção endotelial que compromete a irrigação e nutrição destes capilares pelo sangue. Oxidações químicas e enzimáticas envolvendo a formação de radicais livres aceleram o fenômeno do envelhecimento por danos ao DNA e por atuarem na desidrogenação, hidroxilação e na glicação protéica. A última reação envolve a perda das funções biológicas de proteínas, como o colágeno e proteoglicanas, que resultam em alterações da estrutura da membrana e aumento da flacidez da pele (HIRATA et al., 2004). 6. Resultados e Discussão Após a aplicação do questionário elaborado com os profissionais envolvidos, resultou-se as seguintes porcentagens, referentes as 10 perguntas, como apontado no gráfico 1: 82
  • 83. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 90% 80% 78% 78% 78% 67% 70% 67% 60% 56% 50% 44% 40% 33% 30% 20% 22% 11% 10% 0% 0% 0% 1 0% 0% 2 22% 11% 0% 3 22% 22% 11% 33% 6 33%Não respondeu 22% 11% 0% 5 Não sabe 11% 0% 4 Não 44% 33% 33% 33% Sim 56% 0% 0% 0% 7 8 11% 0% 9 10 Gráfico 1: Porcentagens obtidas do questionário aplicado. Pergunta 1: Cosméticos podem permear e atingir até a derme?; 2: Cosméticos podem atuar através de comunicação celular?; 3: Cosméticos podem estimular a síntese proteica?; 4: Cosméticos podem repor proteínas que deixam de ser sintetizadas com eficiência?; 5: Cosméticos com células-tronco vegetais podem estimular o aumento do número de fibroblastos?; 6: Cosméticos podem proteger as células contra a ação dos radicais livres?; 7: Cosméticos podem estimular a síntese de RNA?; 8: Cosméticos podem agir como enzimas fisiológicas?; 9: Cosméticos podem estimular a síntese de telomerase?; 10: Cosméticos podem proteger o DNA durante a mitose, evitando o encurtamento dos telômeros? Por meio da entrevista, pode-se observar que a maioria dos profissionais concordaram que os cosméticos permeiam e atingem até a derme, podem atuar através de comunicação celular, podem estimular a síntese proteica e podem proteger as células contra a ação dos radicais livres. Por outro lado, discordaram que os cosméticos podem repor proteínas que deixam de ser sintetizadas com eficiência, podem estimular a síntese de RNA e podem agir como enzimas fisiológicas. Por fim, não souberam responder se os cosméticos estimulam a síntese de telomerase e se podem proteger o DNA durante a mitose, evitando o encurtamento dos telômeros. 83
  • 84. ISSN 1980-0894 Muitos profissionais acreditam que os produtos cosméticos permeiam através das camadas da pele e, por fim, alcançando a derme. Uma das justificativas que sustentam esta afirmação são as tecnologias cosméticas e conhecimentos científicos da pele e dos ativos. Há inúmeros trabalhos que demonstram que os lipossomas e as nanosferas estejam presente em regiões da junções derme-epidérmica e também próxima à derme em função da estrutura e, por consequência, possibilitando maior permeação. O peso molecular dos ativos podem também influenciar na permeação cutânea. De acordo com a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), os cosméticos devem atuar exclusivamente com ação tópica. Entretanto, 80% dos produtos comercializados no mercado cosmético nacional e internacional são considerados cosmecêuticos (COSTA, 2012). Os profissionais afirmaram que atualmente há ativos cosméticos que interagem com receptores sensoriais e neuroreceptores presentes na camada córnea. Segundo eles, há literaturas que demostram a ação mediada por citocinas na região da tela subcutânea, e desempenham a ação lipolítica por meio da ativação dos receptores beta. A grande maioria afirmou que os ativos podem estimular a síntese proteica desde que atinjam concentrações mínimas para a atividade e se presentes, em excesso, podem inativar os efeitos. Quanto a reposição proteica, a maioria apontou que a possibilidade de permeação não é possível uma vez que as proteínas são consideradas macromoléculas. Na área cosmética, outros estudos foram realizados com células-tronco vegetais originárias da maçã Uttwiler spätlauber. Estes estudos mostraram uma melhora significativa na qualidade da pele, melhora do turn over celular e redução de rugas aparentes. O ativo também apresentou uma atividade protetora frente às agressões da radiação UV nas células da epiderme. Em cultura de fibroblastos também revelaram um potencial aumento no número de fibroblastos na derme. Ensaios in vitro nem sempre correspondem os in vivo, sobretudo quando se tratam de estudos investigativos que diz respeito à permeação cutânea. Os antioxidantes são bastante conhecidos como forma de prevenir a oxidação dos ativos presentes no produto e também neutralizar os radicais livres formados por via endógena. A radiação solar potencializa a formação dos radicais livres e, por consequência, causar efeitos nocivos na pele. A adição de vitaminas e antioxidantes de origem vegetal são exemplos de ingredientes presentes em fotoprotetores e hidratantes. 84
  • 85. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Os ativos cosméticos potencialmente podem regenerar por meio celular como, por exemplo, peptídeos e ácido glicólico. Em nível celular, a ação e a resposta bioquímica mais prováveis são os estímulos à síntese proteica. As enzimas podem atuar de diferentes mecanismos, como cofatores enzimáticos, agonistas ou antagonistas por meio de comunicação celular. Pode-se interpretar que ao estimular uma enzima, este ativo age de forma similar e, teoricamente, isso é possível, uma vez que o cosmético tenha os aminoácidos necessários, ocorrerá a síntese proteica. Ainda há muitas dúvidas em relação aos cosméticos que podem estimular a síntese de telomerase e que podem proteger o DNA durante a mitose, evitando o encurtamento dos telômeros. Determinado profissional relatou a informação que há atividades com fatores de crescimento e peptídeos, aplicados às áreas de cicatrização, clareamento e envelhecimento, porém os estudos apontam mais para um efeito medicamentoso do que cosmético. 7. Conclusão O conhecimento de cada um em função da área de atuação no mercado e a formação profissional leva a acreditar em uma ação distinta do que se propõe o produto antienvelhecimento. Um dos motivos que se justifica é a ausência de publicações científicas e, além disso, as empresas cosméticas detentoras da pesquisa e desenvolvimento publicarem seus resultados confidencialmente. 8. Referências Associação Brasileira da Indústria de Higiene Pessoal, Perfumaria e Cosméticos – ABIHPEC. Panorama do Setor. Disponível em http://www.abihpec.org.br/wpcontent/uploads/2013/04/Panorama-do-setor-PORT-05Abr2013.pdf. Acessado em 05/05/2013. AGOSTINHO, P. Perspectiva Psicossomática do Envelhecimento. Revista Portuguesa de Psicossomática, Janeiro-Junho, vol. 06, p. 31-36, Porto, Portugal, 2004. 85
  • 86. ISSN 1980-0894 AGÊNCIA NACIONAL DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA, ANVISA. Lei 6360 de 23 de setembro de 1976 que submete a sistema de vigilância sanitária os medicamentos, insumos farmacêuticos, drogas, correlatos, cosméticos, produtos de higiene, saneantes e outros. AVERSI-FERREIRA, T. A., Biologia Celular e Molecular. Campinas: Ed. Átomo, 2008. BEZERRA, S. V., REBELLO, T., Guia de produtos Cosméticos. 3 Ed. São Paulo: Ed. Senac, 2001. BLACKBURN, E. H., GREIDER, C. W., SZOSTAK, J.W., A descoberta de como os cromossomos são protegidos pelos telômeros e a enzima telomerase. MLA style: "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2009". Nobelprize.org. BORELLI, S. Até 120 anos... Rejuvenescimento e cosmiatria. São Paulo: Editora SENAC São Paulo, 2008. BOSCHILIA, C. Minimanual compacto de biologia – teoria e prática – segunda edição, Editora Rideel, 2003. BRODY, D. E.; BRODY, A. R., As sete maiores descobertas científicas da história. São Paulo: Companhia das letras, 2007. CALDEIRA et al. In: GAVA,A.A. E ZANONI, J.N. Envelhecimento Celular. Arq. Ciênc. Saúde Unipar, Umuarama, v.9(1), jan./mar., 2005. CASTRO, B.W.M. Influência de um Programa de treino em marcadores plasmáticos e musculares esqueléticos de glicação e oxidação proteicas, no modelo animal. Porto, Abril, 2006. CATANIA, A.C. (1999). Aprendizagem: comportamento, linguagem e cognição. (D.G. Souza, Trad.). Porto Alegre: Editora Artes Médicas. 86
  • 87. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 CORAZZA, S. Mais jovem a cada dia. São Paulo: Prestígio, 2005. COSTA, A. Tratado Internacional de Cosmecêuticos, Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012. CRISTOFALO, V. J.; GERHARD, G. S.; PIGNOLO, R. J. Molecular biology of aging. Surg. Clin. North Am., New York, v. 74, p. 1-21, 1994. CRUZ, I. B. M., SCHWANKE, C. H. A. Reflexões sobre biogerontologia como uma ciência generalista, integrativa e interativa. Estud. interdiscip. envelhec., Porto Alegre, v.3, p.7-36, 2001. DELAPORTE, R.H.; SANCHEZ, G.M. Sol e Saúde: Fotoproteção, Pharmabooks 2008. FARAHMAND, S., MAIBACH, H. I. Predição da Penetração Percutânea de Ingredientes Cosméticos. Cosmetics & Toiletries: páginas 42, 45 e 45, volume 24, 2012. FARINATTI, P.T.V. Teorias biológicas do envelhecimento: do genético ao estocástico. Rev Bras Med Esporte Vol. 8, Nº 4 – Jul/Ago, 2002. FARAHMAND, S., MAIBACH, H. I. Predição da Penetração Percutânea de Ingredientes Cosméticos. Cosmetics & Toiletries: páginas 42, 45 e 45, volume 24, 2012. FARINATTI, P. T. V. Atividade Física, Envelhecimento e Qualidade de Vida. V Seminário internacional sobre atividade física para 3ª Idade – Educação Física e Envelhecimento, Perspectivas e Desafios. outubro-novembro, 2002, São Paulo/SP. FERREIRA, A.J., Concepção de envelhecimento de um idoso. Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Instituto de Geriatria e Gerontologia, 2005. FERREIRA A.L.A., MATSUBARA, L.S. Radicais livres: conceitos, doenças relacionadas, sistema de defesa e estresse oxidativo. Artigo de revisão Rev. Assoc. Med. 87
  • 88. ISSN 1980-0894 Bras. vol.43 n.1 São Paulo Jan./Mar. 1997. FONTES, P. Cresce o mercado de cosméticos no Brasil. Jornal O Fluminense, Rio de Janeiro, abril/2012. GAVA, A.A.; ZANONI, J.N. Envelhecimento celular Arq. Ciênc. Saúde Unipar, Umuarama, 9(1), jan./abr. p.41-46, 2005. GENARO, P. S.; SARKIS, K. S.; MARTINI, L. A. O efeito da restrição calórica na longevidade. Arq Bras Endocrinol Metab, São Paulo, v. 53, n. 5, July 2009 GIAMPAPA, V., ZIMMERMAM, M., The Anti-Aging Solution: 5 Simple Steps to Looking and Feeling Young. Ed. John Wiley & Sons, 2004. GOLDIM, J. R., MATTE, U., Projeto Genoma Humano. Portal da Bioética da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2000. GUIRRO, E.; GUIRRO, R., Fisioterapia Dermato-Funcional: Fundamentos, recursos, patologias. Barueri: Manole, 2004. HAYFLICK, L. In: Theories of Ageing. Fundamentals of Geriatric Medicine, New York, 43-50, 1983. HARRIS, M. I. N. C., Pele Estruturas, Propriedades e Envelhecimento. 3ª Edição, revista e ampliada. São Paulo: Editora Senac São Paulo, 2009. HIRATA, L.L.; SATO, M. E. O., SANTOS, C. I. M., Radicais Livres e o Envelhecimento Cutâneo. Programa de Pós-graduação em Ciências Farmacêuticas, Departamento de Farmácia,Setor de Ciências da Saúde, Universidade Federal do Paraná, Brasil. 2004 INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Brasil em síntese. Disponível em: <http://www.ibge.gov.br/brasil_em_sintese/populacao04.htm>. Acesso 88
  • 89. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 em: 01 de setembro de 2013. KATZ, M. Projeto Genoma Humano e Ética. São Paulo Perspec. vol.14 no.3 São Paulo Jul/Set. 2000. KEDE, M. P. V., SERRA, A., CEZIMBRA, M., Guia de Beleza e Juventude – A arte de se cuidar e de elevar a autoestima. – 2 edição revista e atualizada – Rio de Janeiro: Editora Senac Rio, 2010. LEONARDI, G. R., Cosmetologia aplicada. 2.edição. São Paulo: Livraria e Editora Santa Isabel, 2008. LUDWIG, M.W.B.; R.L.B.; ZOGBI, H., HAUBER, L.S.; Facchin TH, Muller MC. Aspectos psicológicos em dermatologia: avaliação de índices de ansiedade, depressão, estresse e qualidade de vida. Psic Rev Psicol Vetor Ed. 2006; 7: 69-76. MACEDO, O. R., A Construção da Beleza. São Paulo: Ed. Globo, 2005. MARTINEZ, A.E.T.; SILVERIO, K.G.; ROSSA JUNIOR, C. Efeito da nicotina na viabilidade e morfologia de fibroblastos: estudo in vitro. Pesqui. Odontol. Bras., São Paulo, v. 16, n. 3, Sept. 2002 . MATARAZZO, C., Beleza 10: Um guia de cuidados para todas as mulheres. São Paulo: Ed. SENAC, 1998. MOTA, M.P.; FIGUEIREDO, P.A.; DUARTE, J.A. Teorias biológicas do envelhecimento. Revista Portuguesa de Ciências do Desporto, vol. 4, nº 1, p.81–110, 2004. NARDI, F., Teoria da mutagênese In Análise Comparativa da Qualidade de vida e do nível de atividade física em idosos institucionalizados e não institucionalizados. p. 17. 2007. Faculdade Assis Gurgacz, Cascavel. 89
  • 90. ISSN 1980-0894 PEYREFITTE, G., MARTINI, MC., CHIVOT, M., Estética – Cosmética Cosmetologia Biologia Geral Biologia da pele. São Paulo: Organizações Andrei Editora, 1998. RODRIGUES, A., CHIBA, M. Citogenética: a ciência dos cromossomos. Jornal da Universidade Federal do Pará. Ano XXVI nº 107, 2012. ROSENZWEIG, M.R. (1996). Aspects of the search for neural mechanisms of memory. Annual Review of Psychology, 47, 1-32. SAGGIORO, K. Guia prático de beleza e boa forma, Senac, p. 240, 1999. SAMPAIO, S.A.P.; BAGATIN, E. Experiência de 65 anos no tratamento da acne e de 26 anos com isotretinoína oral. An. Bras. Dermatol. v.83, n.4, pp. 361-367, 2008. Fonte: PORTAL EDUCAÇÃO - Cursos Online : Mais de 1000 cursos online com certificado http://www.portaleducacao.com.br/farmacia/artigos/10082/isotretinoina#ixzz2UcpOSjB E SANCHEZ, G. M., DELLAPORTE, R. H., Sol e Saúde: Fotoproteção. São Paulo: Ed. Pharmabooks, 2008. SUEHARA, L.Y.;, SIMONE, K.; MAIA, M. Avaliação do envelhecimento facial relacionado ao tabagismo. An Bras Dermatol. 2006; 81 (1):34-9. TEIXEIRA, P., Envelhecendo passo a passo. Departamento de Psicologia da Universidade Lusíada do Porto, Portugal, 2006. TEIXEIRA, I. N. O., GUARIENTO, M. E., Biologia do envelhecimento: teorias, mecanismos e perspectivas. Ciênc. saúde coletiva. vol.15 no.6 Rio de Janeiro, 2010. ZANELLA, A. M., SOUZA, D. R. S., GODOY, M. F., Influência do exercício físico no 90
  • 91. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 perfil lipídico e estresse oxidativo. Artigo de revisão Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto – FAMERP, 2007. ZORZI, R.L. A., LEAL, L., BARTIMANN, M., et al., Anatomia e fisiologia. Rio de Janeiro: Editora Senac, 2006. Data de Recebimento 29/5/2013 Data de Aceite 13/9/2013 91
  • 92. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 EMPRESA CERTIFICADA COM MANEJO FLORESTAL DO TIPO PLANTAÇÃO: UM ESTUDO DE CASO CERTIFIED ENTERPRISE WITH PLANTATION FOREST MANAGEMENT: A CASE STUDY Susanna Erica Busch 1 Helena Ribeiro 2 RESUMO Os desmatamentos ocorridos no Brasil ampliaram a percepção da sociedade sobre os problemas ambientais deles advindos. Em virtude dessa conscientização, as empresas madereiras têm enfrentado o desafio de demonstrar aos consumidores seus esforços de reduzir os impactos socioambientais de suas operações. Como estratégia de melhoria da imagem e de negócios, muitas empresas fornecedoras de madeira buscam a certificação como forma de demonstrar sua responsabilidade socioambiental. Este estudo teve por objetivo analisar uma empresa do setor florestal certificada, como estudo de caso, para averiguar se o processo de certificação florestal de plantação tem apresentado resultados positivos em relação ao meio ambiente e à responsabilidade social. Este estudo indicou que a certificação de manejo florestal trouxe avanços em relação à mitigação dos 1 Doutora em Saúde Pública, área de Concentração Saúde Ambiental, pela Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo.Vinculo Institucional : Tecnologista Pleno do Ministério da Ciência Tecnologia e Inovação (MCTi). Endereço autor principal.Esplanada dos Ministérios, Bloco E, sala 268 CEP: 70067-900, Brasília, DF.E-mail: buschsusanna@yahoo.com 2 Geógrafa, Livre-Docente em Saúde Pública.Vinculo Institucional: Professor Titular da Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo. 92
  • 93. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 impactos das operações florestais sobre o meio ambiente, trabalhadores florestais e a comunidade local. Descritores: Desenvolvimento Sustentável, Responsabilidade Social e Ambiental, Conservação e Manejo Florestal, Certificação Florestal, Forest Stewardship Council. SUMMARY Deforestation occurring in Brazil increased society's perception of environmental problems arising from them. Because of this awareness, lumber companies faced the challenge of demonstrating to consumers how they are reducing the environmental impacts of their operations. As a means of marketing, many suppliers of certified wood advertise themselves as practitioners of environmental responsibility. This study aimed to analyze a certified forest company, as a case study, in order to verify if the process brought environmental benefits and social responsibility. Results indicated that forest management certification has brought advances in mitigating the impacts of forestry operations on the environment, forest workers and local communities. Descriptors: Sustainable Development, Environmental and Social Responsibility, Forest Management and Conservation, Forest Certification, Forest Stewardship Council. Introdução A responsabilidade social empresarial tem se tornado um tema debatido e propagado pela mídia global e brasileira. Com isso, ela vem adquirindo crescente importância nas estratégias de negócios de uma empresa. A sociedade deseja que uma empresa forneça não apenas qualidade, preço e cumprimento da legislação, mas que ajude a equacionar os problemas socioambientais da atualidade (BUSCH; RIBEIRO, 2009). Não é diferente para o setor florestal. Os inúmeros desmatamentos em nível mundial e a falta de políticas públicas eficientes no setor geram uma crescente 93
  • 94. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 preocupação em relação às florestas remanescentes e em como evitar sua destruição, buscando-se alternativas que promovam o seu uso sustentável, principalmente porque o consumo de madeira não está diminuindo e ainda não foi desenvolvido um produto alternativo que supra todas as suas utilidades. Uma das alternativas propostas, para minimizar os problemas socioambientais decorrentes do corte de florestas, foi a criação da certificação florestal, política de mercado voltada à promoção do manejo florestal sustentável. A obtenção da certificação é uma atitude voluntária da empresa, que passa a ser auditada por uma empresa ou auditor externo que utiliza os princípios e critérios do sistema de certificação escolhido para averiguação se o manejo florestal atingiu o nível de performance exigido. Se sim, o produto da empresa será etiquetado como proveniente de uma área com manejo florestal sustentável. Se o monitoramento detectar falhas no sistema de manejo, emite-se uma ação corretiva (Corrective Action Requested - CAR), com prazo determinado para seu cumprimento. Há, também, a certificação da cadeia de custódia, que é o rastreamento da madeira desde sua origem na plantação florestal até a venda ao consumidor final. Essas certificações são complementares. Existem diversos sistemas de certificação, no entanto, todos são compostos de elementos básicos. Os primeiros elementos são os padrões de certificação, documentos nos quais as exigências de manejo florestal estão descritas. Essas exigências devem ser levadas em conta na avaliação da certificação (OSINGA, 2004, p. 1; NUSSBAUM, SIMULA, 2005, p. 15). O órgão central do sistema de certificação elabora esses padrões (NUSSBAUM, SIMULA, 2005, p. 15). Os padrões podem variar de acordo com o sistema utilizado, podem ser empregados em todo o sistema de certificação, como também, podem ser desenvolvidos padrões específicos para determinada região ou país. O segundo elemento é a certificação propriamente dita, que é o processo de verificação se um padrão foi ou não atingido. Alguns sistemas de certificação utilizam auditorias internas para a certificação (realizadas pela própria empresa), porém, os sistemas mais rigorosos são aqueles que passam pela verificação de terceiros – as empresas certificadoras (MEIDINGER et al., 2003, p. 7). 94
  • 95. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Um elemento necessário nos sistemas avaliados por terceiros é a credibilidade das certificadoras, que são organizações avaliadas pelo órgão central do sistema de certificação ao qual aquelas pretendem se filiar, visando à averiguação de sua competência em produzir resultados confiáveis. O terceiro elemento é a etiquetagem com selo. Cada sistema de certificação possui regras próprias de etiquetagem. Cada ator social possui um diferente interesse na certificação florestal (Quadro1). Quadro 1- Interesses na certificação florestal, de acordo com o ator social. Ator social Empresa ou proprietário Compradores e consumidores Interesse na certificação florestal Marketing ambiental, acesso a mercado e demonstrar um bom manejo florestal e responsabilidade social. Prever informação sobre os impactos dos produtos que estão comprando Governo Instrumento de uma política branda para promover o manejo florestal sustentável e padrões de consumo sustentável. Movimento ambientalista Meio de influenciar forma de manejo das florestas para promover a manutenção da biodiversidade e a diminuição das taxas de desmatamento. Movimento social Meio de verificar se as empresas florestais respeitam as normas internacionais trabalhistas da ITTO* e se estão oferecendo condições mínimas de saúde, segurança e de trabalho a seus funcionários. Fonte: adaptado de RAMETSTEINER, SIMULA, 2003 Sistemas de certificação florestal atuantes no Brasil O primeiro sistema de certificação, criado em 1994, foi o Forest Stewardship Council (FSC). O FSC é uma organização não governamental independente e sem fins lucrativos, sediada em Bonn - Alemanha e integrada por ambientalistas, pesquisadores, engenheiros florestais, empresários da indústria e comércio de produtos de origem florestal, trabalhadores, comunidades indígenas e outros povos da floresta e instituições 95
  • 96. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 certificadoras de 113 países (FOREST STEWARDSHIP COUNCIL). A missão do FSC internacional é promover o manejo florestal ambientalmente correto, socialmente justo e economicamente viável em todo o mundo, através do uso de critérios e princípios elaborados pela organização. O FSC elabora os critérios da certificação. Ela acredita as certificadoras, conferindo-lhes licença para auditarem operações florestais e para procederem à certificação em seu nome. O FSC regularmente avalia a performance das certificadoras. O FSC possui princípios internacionais (FOREST STEWARDSHIP COUNCIL), porém os países participantes desse sistema de certificação são incentivados a criarem seus próprios princípios. Com isso, os princípios internacionais são adaptados às necessidades locais. No Brasil, O FSC Brasil foi oficializado em 1996, sob a coordenação da organização não governamental WWF-Brasil (Fundo Mundial da Preservação da Natureza). Em setembro de 2001, tornou-se independente dessa organização, fundando o FSC Brasil, em Brasília, sob o aval do FSC Internacional. O FSC Brasil é considerado uma Organização da Sociedade Civil de Interesse Público (OSCIP) (FOREST STEWARDSHIP COUNCIL BRASIL). O FSC possui princípios para florestas naturais, florestas plantadas e produtos madereiros. Atualmente, o Brasil possui 7.277.980 hectares de área certificada, 96 certificados de manejo florestal e 985 certificados de cadeia de custódia (FOREST STEWARDSHIP COUNCIL, 2013). Para este estudo de caso foram utilizados os padrões vigentes na época para florestas plantadas- os Padrões FSC para Plantações Florestais versão 8.0 (versão de 2004). Estes são compostos por dez princípios. Cada princípio possui critérios para sua auto-avaliação e cada critério possui indicadores para demonstrar seu cumprimento. Em 2009, houve uma revisão dos padrões do tipo plantação em nível internacional, devido a uma gama de interpretações controversas (FSC Brasil). Isto desencadeou a revisão dos princípios e critério do FSC Internacional que está em andamento, sem ter sido ainda finalizado (FOREST STEWARDSHIP COUNCIL). 96
  • 97. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Um segundo sistema de certificação florestal é o Programme for Endorsement of Forest Certification (PEFC), um dos sistemas de certificação alternativos em nível mundial. O PEFC é uma organização sem fins lucrativos que promove a sustentatibilidade florestal através da utilização de um sistema de certificação feito por um terceiro. Foi fundada em 1999. Inicialmente, promovia o reconhecimento mútuo dos diferentes sistemas de certificação florestal nacionais da Europa, entretanto, expandiu-se e passou a fazer o reconhecimento mútuo entre sistemas de certificação mundiais. No Brasil, o PEFC endossa o sistema de certificação Programa Brasileiro de Certificação Florestal (CERFLOR). Em 1996, a Sociedade Brasileira de Silvicultura (SBS), em parceria com algumas associações do setor, instituições de ensino e pesquisa, organizações não governamentais e com apoio de alguns órgãos do governo, criou o programa de certificação voluntária Cerflor No entanto, esse programa só foi lançado oficialmente em 2002 (INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA). O Instituto Nacional de Metrologia (INMETRO) é o órgão executivo central deste sistema de certificação. É ele que acredita as certificadoras. O Conselho Nacional de Metrologia, Normatização e Qualidade Industrial (CONMETRO) é o órgão que estabelece as políticas desse sistema. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é uma organização sem fins lucrativos reconhecida pelo CONMETRO como Fórum Nacional de Normatização. Desse modo, a ABNT é o organismo responsável pela elaboração e revisão das normas, como também, é responsável pelo treinamento dos auditores de manejo florestal e da cadeia de custódia. Esse programa possui uma subcomissão técnica composta por representantes de diferentes categorias: representantes do governo (órgãos regulamentadores da área ambiental e florestal, dos trabalhadores, da indústria e comércio, e das relações exteriores), representantes do setor produtivo (da área de silvicultura, de celulose e papel, de madeira sólida, de carvão vegetal), representantes de consumidores (da sociedade civil organizada, de organizações não governamentais ambientais e sociais, etc.) e representantes de entidades neutras (de órgãos de pesquisa e academia, de entidade de normalização, de trabalhadores). Os padrões da certificação CERFLOR para o manejo de plantações florestais 97
  • 98. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 foram elaborados em 2002, e os para floresta natural, em 2004. Ambos foram aprovados em setembro de 2005. Há, também, critérios para a certificação da cadeia de custódia. O CERFLOR possui 1.658,37 hectares de área certificada, 20 certificados de manejo florestal e 62 certificados de cadeia de custódia (INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA). VIANA (2002) comparou os dois sistemas de certificação de manejo florestal para plantações florestais atuantes no Brasil e seu resultado está no Quadro 2. Quadro 2- Análise comparativa dos padrões do FSC e normas do CERFLOR para avaliação de sistemas de bom manejo para plantações florestais no Brasil Tema Cumprimento da legislação Forest Stewardship Council Associação Brasileira de Normas Técnicas Exige o cumprimento da legislação nacional e internacional. Especifica diversos instrumentos da norma internacional (exemplo: CITES). Exige o cumprimento da legislação nacional pertinente. Especifica diversas exigências específicas (exemplo: Reserva Legal) Exige compromisso formal de adesão aos Princípios e Critérios. Resolução de conflitos sociais Exige evidências de ação efetiva para resolução de conflitos. Respeito aos direitos legais das comunidades locais Exige o cumprimento da legislação no respeito aos direitos legais e tradicionais sem qualificar os usos como predatórios ou não. Determina o controle das operações florestais pelas comunidades locais na medida do necessário para proteger os direitos. Exige o cumprimento da legislação no respeito aos direitos legais e usos tradicionais não predatórios (não especifica quem deve fazer este julgamento nem como isso deve ser feito). Respeito aos direitos legais das comunidades indígenas 98 Exige evidências de ação objetiva e ágil para resolução de conflitos. Conflitos substanciais devem desqualificar para a certificação. Define princípios, critérios e indicadores específicos para comunidades indígenas. Determina o respeito e negociação direta quando a atividade florestal ocorrer em área adjacente à unidade de manejo florestal. Determina a recompensa pelo Não distingue comunidades indígenas de comunidades locais. Não especifica o respeito aos direitos comunitários.
  • 99. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 uso de conhecimentos tradicionais. Tema Forest Stewardship Council Associação Brasileira de Normas Técnicas Plano de Manejo Exige um plano de manejo florestal atualizado e disponível para consulta pública e de mecanismos para a população local esclarecer dúvidas a esse respeito. Exige um plano de manejo atualizado Impactos ambientais Exige caracterizar, analisar e estabelecer medidas para evitar ou minimizar impactos ambientais negativos na unidade de manejo florestal e na paisagem do entorno. Especifica estudos de flora, fauna, espeleologia, arqueologia e cultura. Limita o uso de corte raso em escala de microbacias. Exige caracterizar, analisar e estabelecer medidas para evitar ou minimizar impactos ambientais negativos na unidade de manejo florestal. Não especifica abrangência e o escopo Espécies ameaçadas de extinção Exige o mapeamento, demarcação e restrição de acesso na área de ocorrências, listagem de espécies endêmicas e/ou ameaçadas de extinção, ações para impedir impactos de operações florestais, educação de trabalhadores e comunidade de entorno a esse respeito entre outros. Exige o mapeamento, demarcação e restrição de acesso nas áreas de ocorrências. Conversão de ecossistemas nativos em plantações Impede a conversão de ecossistemas nativos em plantações, exceto quando representar uma porção muito limitada da unidade de manejo florestal, não ocorrer em áreas de alto valor para a conservação e quando resultar em benefícios de conservação claros, substâncias e adicionais. Áreas desmatadas após novembro de 1994 não podem ser certificadas, salvo quando o produtor não estiver direta ou indiretamente relacionado com a conversão. Exige o cumprimento da legislação vigente. Produtos químicos Determina ações para evitar uso de Exige procedimentos que 99
  • 100. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 para controle de pragas, doenças, e espécies vegetais invasoras produtos químicos. Proíbe o uso de pesticidas classificados pela Organização Mundial de Saúde como tipo 1A e 1B e pesticidas à base de hidrocarbonetos clorados, entre outros. Determina a implantação de um programa de controle biológico de pragas. visem minimizar o uso, sem definir horizontes de tempo nem qualidade dos produtos permitidos ou proibidos. Florestas de alto valor de conservação Define o conceito e estabelece princípio, critérios e indicadores. Condiciona a certificação à adoção de medidas para a proteção de florestas de alto valor de conservação. Não define conceito de indicadores. Material genético Exclui a possibilidade de uso de organismos geneticamente modificados. Sugere a utilização de clones, procedências e/ou espécies diversificadas. Determina cuidados especiais no uso de espécies exóticas. Exige que a introdução de material genético, incluindo organismos geneticamente modificados, deva ser feita de acordo com as leis de biosegurança. Fonte: VIANA 2002, p. 52 a 55 Objetivo O presente artigo descreve resultados de pesquisa que teve como objetivo analisar empresa do setor florestal de plantação certificada no Brasil, como um estudo de caso, de forma a analisar seu processo de certificação e recertificação e os resultados decorrentes, em termos de proteção ambiental e responsabilidade social. A empresa objeto da pesquisa utilizou os principios e padrões do sistema de certificação de manejo florestal do tipo plantação do FSC. Justificativa Os estudos de caso representam a estratégia preferida quando se encontram questões do tipo “como” e “por que”, quando o pesquisador tem pouco controle sobre os acontecimentos e quando o foco se encontra em fenômenos contemporâneos 100
  • 101. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 inseridos em algum contexto da vida real (YIN, 2005, p. 19), como é o caso da certificação florestal. Há poucos estudos sobre certificação florestal no Brasil. O programa foi descrito, demonstrado como vinha sendo avaliado e como era percebido pelos diferentes atores sociais envolvidos. Foram contatadas todas as empresas do setor florestal de plantação certificadas nas regiões Sul e Sudeste do Brasil, mas só uma concordou com a realização da pesquisa. Metodologia Seleção da empresa A lista de empresas com certificação florestal foi obtida do site do Forest Stewardship Council Brasil (FSC Brasil). Em maio de 2005, existiam 53 certificados de manejo florestal. Optou-se por empresas fornecedoras de madeira certificada do tipo plantação e nas regiões sudeste e sul do país, onde há maior número de empresas e para garantir a viabilidade econômica e de tempo para a execução da pesquisa no âmbito de tese de doutorado. O critério de seleção da empresa constituiu em sua permissão (termo de consentimento por escrito) para a realização da pesquisa em seu estabelecimento. Atendendo à exigência da empresa, foi acordado que seu nome não seria revelado (BUSCH, 2008). Coleta de dados Foram utilizadas as seguintes técnicas para a coleta de dados (BUSCH, 2008): 1) Entrevistas semi-estruturadas gravadas em fita cassete e posteriormente transcritas com os diferentes atores sociais: funcionários, administrador da empresa, chefes dos departamentos envolvidos no processo de certificação, organizações não governamentais participantes, prestadores de serviço e órgão ambiental. Os entrevistados possuíam a liberdade de não serem identificados, se assim solicitassem ou se a empresa não permitisse suas identificações. Foi garantido que os entrevistados poderiam a qualquer tempo, modificar, solicitar informações, ter acesso ao material transcrito, suspender e/ou desistir da pesquisa, sem qualquer tipo de constrangimento pessoal ou profissional. Foram realizadas entrevista com o administrador da empresa, 101
  • 102. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 com o chefe do departamento ambiental, com o chefe do departamento de segurança do trabalho, com dezessete funcionários da organização e das empresas terceirizadas prestadoras de serviço, com um representante do órgão ambiental e com nove membros da comunidade local. 2) Visitas às instalações da empresa e análise dos documentos relativos à certificação e recertificações. Duas etapas de trabalho de campo foram efetuadas na empresa, em 2005 e 2007. Três dos onze parques de propriedade/posse da empresa foram percorridos. O plano de manejo florestal, o plano de gestão ambiental e o resumo público da certificação florestal da empresa foram acessados e estudados nestas ocasiões. O acesso ao relatório integral da avaliação da certificação de manejo florestal não foi permitido por conter dados confidenciais. Os resumos públicos de certificação florestal da empresa mais recentes foram empregados para a atualização das informações. Caracterização da empresa Trata-se de uma empresa privada internacional de grande porte, fabricante de lápis, material para escritórios, pintura e desenho, e produtos cosméticos. A empresa possuía duas unidades fabris no Estado de São Paulo e uma unidade de manejo florestal de plantações certificadas no Estado de Minas Gerais, na microrregião de Uberlândia. A empresa gerava 300 empregos diretos em sua indústria e 75 empregos indiretos na área florestal. A empresa instalou-se em Minas Gerais, em 1989, com o objetivo de produzir madeira para lápis proveniente de madeira de reflorestamentos. Esta região foi escolhida devido à sua localização estratégica em relação às unidades fabris do Estado de São Paulo e pelo baixo preço das terras. A espécie Pinus caribaea var. hondurenses foi selecionada em razão da adaptação à região e das boas características de desempenho na fabricação de lápis. A unidade de manejo era composta por um escritório, uma serraria que abastecia as unidades fabris e onze parques florestais inseridos no Bioma Cerrado, um dos hotspots mundiais (MYERS et al., 2000). Os parques possuíam área total de 9.494 hectares, sendo 6.687 hectares compostos de plantações de Pinus caribea var. 102
  • 103. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 hondurensis. Cerca de 65 % da área total explorada pela empresa era própria e 35% era arrendada. Os plantios foram realizados em anos sucessivos entre 1989 e 1999, certificados em 1999 e recertificados em 2004 e 2009. A área 9, de 1.324,46 ha, é considerada uma Área de Alto Valor de Conservação 3 por apresentar remanescentes de vegetação nativa do Bioma Cerrado com diferentes fitofisionomias, importantes nascentes e fauna diversificada, algumas com problemas de conservação. A área 11, de 506,77 ha, é uma Reserva Legal (RL) (RESUMO PÚBLICO, 2013). A caracterização das áreas dos parques florestais está no Quadro 3. Quadro 3 Caracterização das Áreas dos Parques Florestais da empresa em hectares Parques florestais Área total (ha) Área de plantio de Pinus (ha) Posse e uso 1 1.732,94 1.376,10 Própria 2 762,35 619,00 Arrendada 3 774,98 652,50 Arrendada 4 604,19 495,90 Arrendada 5 549,73 335,70 Arrendada 6 1.533,95 1.135,80 Própria 7 627,41 479,50 Arrendada 8 942,47 612,80 Própria 9 1.324,46 913,90 Própria 10 135,08 65,69 Própria 11 506,77 ausente Própria total 9.494,33 6.686,89 Fonte: PLANO DE GESTÃO AMBIENTAL DA EMPRESA, 2007 3 áreas que apresentam relevante significado e valor ambiental e social, podendo ser florestas ou partes delas que são criticamente importantes ou que têm uma importância extraordinária – em nível, local, regional, nacional ou global. 103
  • 104. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Em 2005, o Departamento de Meio Ambiente era composto de poucos funcionários. Os trabalhadores florestais menos especializados e os vigilantes da área florestal eram terceirizados. Os parâmetros utilizados, em 1999, para certificação florestal da empresa foram os critérios do Programa de Conservação Florestal da Scientific Certification Systems (SCS). Para a recertificação, em 2004, os princípios e critérios para plantações florestais do FSC Brasil – versão 8.0, e, em 2009, os princípios e critérios para plantações florestais do FSC Brasil – versão 9.0. Resultados Dimensão ambiental O preparo do solo para o plantio respeitava as condições locais de tipo de solo, declividade e fragilidade. Eram utilizadas técnicas de conservação como o “cultivomínimo”, o alinhamento em curvas de nível e a construção de barreiras de contenção de enxurradas. Somente a linha de plantio era revolvida e descompactada, promovendo o desenvolvimento das mudas. O uso do fogo para a eliminação de resíduos da cultura anterior era evitado. Tratos silviculturais eram executados para que a madeira da plantação florestal atendesse às propriedades pré-determinadas para a fabricação da tábua de lápis da empresa: maior diâmetro das peças (toras); maior volume individual (por árvore) e ser livre de nós. Porém, a certificadora estimou que o método empregado (desgalhamento) não estava sendo eficiente e que deveria ser reavaliado. Em 2007, a empresa contratou um consultor que sugeriu as modificações necessárias 4. Até 2001, a empresa realizava o desbaste sistemático. No entanto, como recomendação da certificadora, a empresa passou a adotar o desbaste seletivo – a retirada de árvores que não possuíam as propriedades pré-estabelecidas para a 4 Para minimizar resíduos de madeira, o comprimento de tora adotado pela empresa foi modificado para 2,40 m. Foi também realizado o detalhamento das melhores ferramentas a serem empregadas nesse desgalhamento. A primeira intervenção é realizada no segundo ano de idade da árvore, quando 50% da copa verde é retirada, e uma segunda intervenção, no quarto ano (a árvore deve ter no mínimo três metros de altura). Se a empresa desejar uma segunda tora da mesma árvore, ela deve realizar um desbaste na área e uma terceira poda nas árvores remanescentes (7°- 8° ano), sendo que a poda não pode ser maior que 50 % da copa. 104
  • 105. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 fabricação de lápis. Esta madeira era enviada para o mercado da biomassa e chapas articuladas. Os galhos, as ponteiras e as acículas eram deixados no solo para a proteção e ciclagem de nutrientes. Uma empresa certificada deve buscar e desenvolver estudos sobre o uso de espécies alternativas típicas da região para a fabricação de seu produto. A empresa havia implantado um talhão experimental com a espécie nativa morototó (Didymopanax morototoni), que possuía rápido crescimento e boa qualidade industrial para a fabricação do lápis, entretanto, era suscetível às pragas e doenças. Ações corretivas foram apontadas durante a certificação e recertificações da empresa visando à melhoria do manejo florestal de suas plantações. Em 1999, a empresa não apresentava um departamento ambiental próprio. Como ação corretiva da certificação, esta deveria compor seu quadro funcional na área ambiental; e seu corpo técnico deveria participar de treinamentos. No ano seguinte, contratou um engenheiro florestal para a área de meio ambiente e inventário, e seus funcionários receberam treinamentos sobre legislação ambiental e sobre a elaboração de projetos de educação ambiental. Outra ação corretiva advinda da certificação foi a elaboração e implementação da Política Ambiental da Empresa na região, documento no qual a organização apontou suas metas de curto, médio e longo prazo, e onde explicitou o seu plano quinquenal de investimentos com a identificação dos projetos prioritários, dos mecanismos de parceria e da proposta de articulações das ações em desenvolvimento. A empresa também elaborou o seu Plano de Manejo Florestal, documento no qual descreveu para a sociedade como eram efetuadas suas operações e o manejo de suas plantações, e onde esta comunicou seu compromisso com os princípios e critérios da certificação de manejo florestal do FSC Brasil. Até 2001, a empresa usava motoniveladoras para a manutenção das estradas e aceiros, o que provocava a compactação do solo. Como ação corretiva, a organização passou a empregar métodos menos impactantes como a roçada mecânica e a capina química pós-emergente. Estudos ambientais são importantes para que uma empresa conheça o meio 105
  • 106. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 ambiente onde está inserida, minimize e monitore os impactos de suas operações. Os resultados destes estudos devem ser incorporados ao plano de manejo da empresa. Em relação à flora, a empresa realizou um mapeamento qualitativo de suas Áreas de Preservação Permanente (APPs) e de Reserva Legal (RL) com o objetivo da classificação da sua fitofisionômia, do estabelecimento da composição florística e do grau de integridade das espécies presentes. Estudos sobre a fragmentação do habitat também estavam inclusos. Ao comprar ou arrendar propriedades, a empresa buscou áreas de pastagens ou de reforma, sem vocação agrícola e que se localizassem em áreas descontínuas, visando à diminuição do impacto socioambiental da implantação de suas áreas de manejo. No entanto, esta não avaliou as irregularidades ambientais das terras adquiridas, e com isso, teve que restaurar as APPs e RL em dois de seus parques florestais. Durante a recertificação, em 2004, foi exigida uma nova ação corretiva por apresentar APPs e RL localizadas erroneamente. Como consequência, a empresa formulou um plano de adequação ambiental para cada parque florestal, com o respectivo programa de restauração das áreas degradadas. Em 2009, foi verificado que espécies exóticas estavam invadindo as APPs e RLs. Um plano de adequação ambiental teve que ser realizado (RESUMO PÚBLICO, 2010) Em 1992, a organização iniciou alguns estudos de fauna. Todavia, a partir de 2002, ela passou a realizar o inventário e monitoramento da mastofauna, avifauna, herpetofauna e entomofauna em todos os seus parques florestais. Na recertificação de 2004, uma das ações corretivas exigidas foi que a empresa deveria implementar corredores ecológicos. Isto ocorreu em 2009 (RESUMO PÚBLICO, 2010). Na certificação, foram solicitadas ações corretivas em relação ao solo: exigiu-se a elaboração e implementação de um programa de controle de erosões, como também, a demarcação, o mapeamento, a caracterização e o tratamento específico destas áreas. Em 2007, a empresa construiu e reformou seus camalhões e instalou caixas de retenção nas saídas de água para as APPs e RL, e em áreas internas dos plantios de Pinus onde havia maior declividade, de modo a evitar o processo erosivo e o assoreamento dos cursos d’água, nascentes e veredas. 106
  • 107. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Como consequência da localização incorreta de suas APPs, a empresa deveria readequar parte de sua malha viária. A densidade viária, a classes de solos e as distâncias de transporte da madeira deveriam ser consideradas no planejamento das novas estradas. Sua construção ocorreria na época de colheita da madeira. O plano de colheita da madeira previa o corte raso aos 18 anos, no entanto, por questões econômicas, este foi estendido para ser executado aos 25 anos (RESUMO PÚBLICO, 2010). Na recertificação de 2004 foi exigido que a empresa definisse um plano de gestão de recursos hídricos (qualitativo e quantitativo) em seus principais parques florestais. Desde 1999, uma empresa de consultoria vinha executando o monitoramento qualitativo e, a partir de 2004, iniciou também a análise quantitativa dos cursos d’água. Aliado a esse projeto, em 2005, a empresa se integrou ao Sistema Integrado de Preservação de Mananciais (SIPAM), desenvolvido pela Companhia de Saneamento de Minas Gerais (COPASA). Uma das ações corretivas exigidas na recertificação de 2004 foi a elaboração de uma matriz de impactos potenciais e medidas mitigatórias de suas operações florestais (Quadro 4) para que esta planejasse a melhor técnica e ferramenta a ser empregada em suas operações. Quadro 4- Matriz de impactos potenciais e medidas mitigadoras das operações da empresa: Impactos potenciais -Depreciação da qualidade do ar. -Assoreamento. -Depreciação da qualidade química da água superficial e subsuperficial. -Desregularização da vazão. Elementos Ar Água Medidas mitigatórias -Usar combustível de qualidade e fazer constante manutenção das máquinas utilizadas, além de treinar os operários para a execução de tarefas. -Recolher as embalagens vazias para não poluir o meio ambiente. -Verificar e corrigir vazamentos nos equipamentos. -Utilizar dosagem recomendada para aplicação de produtos químicos. -Buscar sempre a redução do uso de agroquímico. -Aferir os equipamentos de aplicação de agroquímicos. -Não lavar implementos em locais próximos, ou nos cursos d’água, evitando assim a poluição e contaminação do meio ambiente. -Usar sempre produtos aprovados pelos Órgãos 107
  • 108. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Governamentais para uso em plantio de árvores. -Ter cuidados no recebimento, armazenagem e transporte até o local de aplicação dos agroquímicos. -Verificar as condições de clima no dia da aplicação de produtos químicos. Impactos potenciais -Compactação. -Erosão. -Alterações na microflora e microfauna do solo. Medidas mitigatórias Solo -Diminuição da diversidade. -Redução dos habitats. -Danos ao banco de propágulos. Flora Terrestre Comprometiment o da vida aquática. Flora Aquática -Afugentamento da fauna silvestre. Comprometiment o da fauna. 108 Elementos Fauna Terrestre -Utilizar dosagem recomendada para aplicação de produtos químicos. -Buscar sempre a redução do uso de agroquímico. -Aferir os equipamentos de aplicação de agroquímicos. -Realizar a subsolagem em nível, evitando a ocorrência de erosões. -Realizar plantios em níveis. -Realizar plantio em cultivo mínimo. -Deixar as ervas daninhas cortadas na área da capina, evitando a ação direta do sol, vento e chuvas que causam erosões. -Realizar plantio em cultivo mínimo. -Manter os galhos podados dentro dos talhões, para promover a reciclagem de nutrientes minerais e matéria orgânica no solo e como eventual coadjuvante para o surgimento de insetos e organismos decompositores, favorecendo maior diversidade de seres vivos e novas cadeias alimentares. -Implantar parques em áreas descontínuas. - Recolher as embalagens vazias para não poluir o meio ambiente. -Buscar sempre a redução do uso de agroquímico. -Aferir os equipamentos de aplicação de agroquímicos. -Utilizar dosagem recomendada para aplicação de produtos químicos. -Utilizar dosagem recomendada para aplicação de produtos químicos. -Aferir os equipamentos de aplicação de agroquímicos. -Manter todos os galhos com ninhos ativos e colmeias. -Manter os galhos podados dentro dos talhões para promover a reciclagem de nutrientes minerais e matéria orgânica no solo e como eventual coadjuvante para o surgimento de insetos e organismos decompositores, favorecendo maior diversidade de seres vivos e novas cadeias alimentares. -Parques implantados em áreas descontínuas.
  • 109. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Comprometiment o da vida aquática. Fauna Aquática -Utilizar a dosagem recomendada para aplicação de produtos químicos. -Aplicar formicidas em sacos biodegradáveis. -Artificialização da paisagem. -Impacto visual. -Alteração na estrutura fundiária. -Êxodo Rural. -Geração de emprego e renda. -Geração de impostos municipais, estaduais e federais. -Dinamização da economia local. Paisagem -Implantar parques em áreas descontínuas. -Preservar corredores ecológicos (áreas de preservação permanente). -Implantar parques em áreas descontínuas. -Priorizar geração de emprego para a região. Estrutura Fundiária Desenvolvime nto Regional -Priorizar geração de emprego para a região. Fonte: ARAÚJO 2005, p. 74-76. Uma das ações corretivas exigidas, na recertificação de 2004, foi a elaboração de um Plano de Gestão Ambiental, documento no qual todos os programas ambientais da empresa deveriam estar integrados. A coleta de dados dos estudos ambientais vinha sendo executada, todavia, não havia sido realizada a coesão desses dados no contexto da colheita das plantações florestais. Outra ação corretiva exigida, na recertificação de 2004, foi a implementação de um Sistema de Informação Geográfica (SIG) que incorporasse o banco de dados ambientais. Em 2007, a empresa adquiriu o SIG Arcview e, em 2009, o banco de dados foi incorporado, possibilitando a produção de mapas de cada parque, facilitando o acompanhamento e o controle das variáveis ambientais (RESUMO PÚBLICO, 2010). Outra das ações corretivas exigidas na recertificação de 2004 foi que a empresa deveria realizar estudos que promovessem a diminuição do uso de pesticidas. A empresa passou a utilizar pesticidas de baixa toxicidade. Suas embalagens eram recolhidas e encaminhadas ao seu fabricante. Os trabalhadores recebiam treinamento quanto à aplicação e utilizavam equipamentos de proteção individual. Por 109
  • 110. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 recomendação da certificadora, a empresa divulgou-os para os seus vizinhos (Quadro 5). Quadro 5- Pesticidas utilizados pela empresa Nome Técnico Finalidade Cupinicida (Neonicotinóide) Controle de cupim Herbicida (Glifosate) Controle das ervas daninhas Formicida (Sulfluramida) Controle de formigas Fonte: Carta enviada aos vizinhos da empresa A prevenção de incêndios era realizada da seguinte maneira: através de sistemas de vigilância e procedimentos no caso de incêndio. O sistema de vigilância das áreas florestais era realizado através da observação realizada em duas torres de 30 m de altura instaladas em locais estratégicos, e através de vigilância terrestre feita por motociclistas. No entanto, não havia o mapeamento de locais potencialmente vulneráveis à ocorrência de atividades ilegais. Diariamente era calculado o índice de perigo de incêndio e sempre que necessário, havia a manutenção das estradas e aceiros. A empresa possuía um caminhão-bombeiro com capacidade para oito mil litros de água. Os pontos de captação de água estavam definidos e, a partir de 2009, passaram a ser sinalizados (RESUMO PÚBLICO, 2010). A empresa possuía equipes de combate a incêndios treinadas e havia procedimentos a serem seguidos no caso da ocorrência de um incêndio. A empresa também cadastrou os vizinhos de todas as suas propriedades e divulgou um telefone 0800 como um canal de contato e para avisar sobre a ocorrência de incêndio. Em 2005 foi verificado junto ao Instituto Estadual de Florestas (IEF) do município, não havia nenhum protesto contra a empresa. Em 2009, também não havia pendências administrativas ou jurídicas contra a empresa (RESUMO PÚBLICO, 2010). 110
  • 111. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Dimensão social Aspectos trabalhistas Havia uma empresa terceirizada prestadora de serviços à empresa analisada. Ela era especializada em serviços florestais e possuía uma unidade de manejo florestal de plantações com o selo do FSC. No entanto, o treinamento dos funcionários era feito no local. Para avaliar a segurança de trabalho na empresa terceirizada, eram realizadas inspeções nas frentes de trabalho de forma programada e não programada. Os funcionários da área florestal não pernoitavam na área de trabalho, sendo transportados diariamente por ônibus ou caminhão baú. Este último possuía gavetas externas para a colocação dos equipamentos, compartimento para a colocação de óleo diesel e outros combustíveis, e havia outras gavetas para colocação de marmitas e garrafas de água. Com isso, no caso de um acidente, os equipamentos e alimentos não entrariam em contato com seus passageiros. A organização dava prioridade de emprego à comunidade local, só contratava maiores de idade e relatava não haver nenhum tipo de discriminação. Uma empresa de consultoria realizava os exames admissionais e periódicos, monitorando a saúde do trabalhador florestal. A empresa terceirizada realizava treinamentos sobre prevenção de acidentes, primeiros socorros, saúde ocupacional, ergonomia, equipamentos de proteção individual e legislação ambiental. Temas de educação ambiental também eram abordados. Na palestra inaugural dos trabalhadores era informado que a empresa possuía a certificação de manejo florestal e qual era o seu significado. Porém, este treinamento não era totalmente eficaz. Quinze, entre dezessete trabalhadores entrevistados, acreditavam que a certificação de manejo florestal versava exclusivamente sobre elementos ambientais. A empresa terceirizada somente oferecia melhoria ao acesso educacional de funcionários de cargos de confiança, pagando 50% do valor do custo do curso. 111
  • 112. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Havia, também, grandes disparidades entre os planos de saúde e odontológicos oferecidos aos funcionários da empresa e os terceirizados. Por isso, uma das ações corretivas exigidas para a recertificação de 2004 foi a melhoria da cobertura dos planos citados para os terceirizados, que passaram a recebê-los a partir de 2005. A sindicalização dos trabalhadores das empresas prestadoras de serviço foi uma ação corretiva exigida para a recertificação de 2004. O acordo entre o sindicato de trabalhadores rurais do município e da empresa terceirizada era o primeiro da região. No entanto, somente alguns trabalhadores estavam filiados ao sindicato dos trabalhadores rurais do município. A empresa deveria exigir da organização terceirizada o esclarecimento aos trabalhadores quanto aos benefícios de ser um empregado sindicalizado e quanto à forma pela qual o sindicato pode garantir que os direitos da classe trabalhadora rural sejam respeitados. A maioria dos trabalhadores achava que seu o salário era compatível com os da região. A política de demissões da empresa terceirizada variava de acordo com o cronograma das operações florestais. Para diminuir o número de demissões em períodos de baixa atividade, iniciou a prestação de serviços para outras empresas da região. Caso houvesse a necessidade de demissões, no ano seguinte, a empresa terceirizada contratava preferencialmente ex-funcionários. Três funcionários entrevistados haviam sido demitidos e recontratados. Todos os controladores patrimoniais da empresa pertenciam à comunidade do município e possuíam curso de vigilante particular. A empresa oferecia-lhes treinamentos sobre certificação florestal, educação ambiental, leis ambientais e uso dos equipamentos de proteção individual (EPI). Cada vigilante patrimonial era contratado por um período de seis meses, podendo, indefinidamente, haver renovação por períodos iguais. Este tipo de contrato oferecia instabilidade de emprego. Na época de seca, devido à maior probabilidade de ocorrência de incêndio, a empresa contratava um maior número de vigilantes, enquanto que, na época de chuvas, decrescia o número de contratações. 112
  • 113. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 Ações para a comunidade Os projetos sociais da empresa eram voltados para o público infantil. Em 1999, uma das ações corretivas exigidas era que a empresa deveria apresentar programas de educação ambiental com seus trabalhadores e com a comunidade do município onde está inserida. Em 2000, a organização contratou uma empresa de consultoria para promover um treinamento de “Conscientização Ambiental” do qual participaram funcionários da organização e das empresas prestadoras de serviço, educadores da rede pública e particular e produtores rurais da região. Em 2001, a empresa realizou uma parceria com a Secretaria de Educação e Cultura do município e promoveu o “I Simpósio de Educação Ambiental do Município” com a apresentação de trabalhos das escolas participantes. Esse Seminário passou a ser promovido anualmente, sempre com um tema diferente A empresa realizava gincanas entre as escolas e as melhores eram premiadas. A empresa auxiliou no estabelecimento da primeira organização não governamental (ONG) do município, que foi fundada em 2003, doando 75 mil reais para a compra de equipamentos e melhoria de sua estrutura física. Entre seus projetos, destacava-se o Projeto Tijolo Ecológico que visava a ajudar as famílias carentes na fabricação de tijolos destinados à construção de suas próprias residências 5, e o desenvolvimento de cursos de capacitação e atividades com crianças e adolescentes. Em 2005, a empresa realizou a reforma da creche municipal da cidade que apresentava condições precárias. Com isso, as funcionárias e a comunidade passaram a utilizá-la mais. Foram entrevistadas, em 2005, nove pessoas da comunidade urbana do município 6. Foi mencionado nas respostas que a empresa priorizava a contratação de 5 A prefeitura do município fornece o terreno para a família, que, com a ajuda de uma máquina de fabricação de tijolos, constrói sua própria casa. 6 Foram três professores da rede estadual e municipal, a agente de desenvolvimento rural do município, duas pessoas relacionadas à creche municipal, a secretária de educação da cidade, a agente de desenvolvimento cooperativo e a economista do sindicado rural do município. 113
  • 114. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 mão de obra local, que incentivava o desenvolvimento educacional de seus funcionários e que havia trazido um aprimoramento cultural, educacional e ambiental para o município, sendo a pioneira na divulgação da conscientização ambiental. Somente dois entrevistados sabiam o que era certificação florestal e que o plano de manejo da empresa poderia ser consultado. Em 2008, a empresa, como ação corretiva da recertificação de 2004, fez um folder sobre a certificação e sobre o resumo de seu plano de manejo e distribuiu na sede do município. Em setembro de 2007, como ação corretiva, a empresa iniciou um programa de educação ambiental com os produtores rurais do entorno dos parques florestais para diagnóstico de como trabalhar conjuntamente e para a averiguação se havia algum impacto de suas operações florestais sobre as propriedades vizinhas. Em 2009, foi observado que a empresa não realizava estudos sobre a relevância histórico-arqueológica da região e não fazia referência ao importante sitio paleontológico do município. Estes estudos deveriam ser inicializados (RESUMO PÚBLICO, 2010). Em 2009, como exigência para recertificação, a empresa deveria monitorar todos os seus impactos socioambientais e todas as ações mitigatórias deveriam estar descritas no plano de manejo (RESUMO PÚBLICO, 2010). Em 2012, a empresa contratou os serviços de uma socióloga e estabeleceu um projeto piloto no parque florestal onde há maior interação com a comunidade, para saber sobre os impactos sociais de suas unidades de manejo. Foram definidas as medidas mitigatórias para eventuais impactos negativos e os resultados foram incluídos no Plano de Manejo da empresa (RESUMO PÚBLICO, 2013). A empresa não participava de ações ligadas diretamente à saúde, mas atuava de modo indireto, através da participação em campanhas de reciclagem. A empresa assistiu a Secretaria da Saúde do município na compra de uma ambulância e a doação de um gabinete de dentista. A comunidade local podia se comunicar com a empresa de diversas maneiras: através do seu site; do telefone 0800; do preenchimento de um relatório de não conformidade ambiental (RNCA); na portaria da empresa; por cartas ou queixa relatada 114
  • 115. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 ao vigilante que realizava a ronda no parque florestal. Discussão A empresa ostenta certificação de manejo florestal de suas plantações há catorze anos. Inicialmente, teve que contratar um funcionário especializado em meio ambiente para o seu quadro funcional e, então, procedeu ao treinamento de funcionários próprios e das empresas terceirizadas. Para manter o selo de bom manejo florestal de suas plantações, a empresa elaborou documentos de compromisso, como também, uma matriz dos impactos socioambientais da presença da unidade de manejo na região e suas medidas mitigatórias. A empresa estava realizando estudos e monitoramento da fauna, da flora, dos recursos hídricos e solo. Para que houvesse maiores informações sobre o meio ambiente local, esses estudos estavam se tornando cada vez mais complexos, auxiliando a empresa na implantação de corredores ecológicos, na formulação do seu plano de gestão dos recursos hídricos e de seu plano de gestão ambiental. A certificação de manejo florestal exigiu que a empresa retirasse a malha viária das Áreas de Preservação Permanente e Reserva Legal e promovesse sua restauração. A empresa também modificou técnicas operacionais, optando pelo uso de equipamentos e produtos menos impactantes ao meio ambiente. Como visto, a certificação da empresa fez com que ela levasse em conta a variável ambiental em suas operações florestais. A certificação florestal garantiu melhoria das condições de trabalho e treinamento ministrados aos empregados florestais. A certificação exigiu, também, que os empregados terceirizados tivessem ampliado o seu acesso aos planos de saúde e odontológico, que obtivessem liberdade para a sua sindicalização, e que houvesse um planejamento para minimizar suas demissões. A certificação florestal também promoveu a melhoria do relacionamento da empresa com a comunidade local. A empresa elaborou programas de educação ambiental voltados ao público infantil, participou mais ativamente da sociedade local, 115
  • 116. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 realizou o cadastro e intensificou seu relacionamento com os vizinhos das unidades de manejo florestal, divulgou como o manejo da empresa é realizado e como contactá-la, além de dar à comunidade o privilégio da contratação. A comunidade do município apoiava os projetos da empresa. A certificação também exigiu que a empresa realizasse estudos sobre os impactos socioambientais de suas operações e medidas para sua mitigação. Em relação ao fator econômico, a certificação florestal exigiu da empresa a otimização do uso dos recursos florestais, diminuição dos custos de produção e o emprego das melhores técnicas existentes. Desse modo, conclui-se que a certificação florestal de manejo de plantações florestais da empresa promoveu a incorporação de variáveis socioambientais a seu plano de manejo. A responsabilidade social é um tema novo para as empresas florestais. Entretanto, seus dirigentes reconhecem sua importância perante as novas demandas da sociedade. Apesar de a empresa utilizar-se da certificação florestal como estratégias de melhoria de sua imagem corporativa e de negócios, ela contribuiu para um melhor manejo florestal e para provimento de algumas benfeitorias aos trabalhadores e à comunidade local, que minimizam um pouco o impacto de grandes monoculturas florestais. Referências Bibliográficas ARAÚJO, L. P. S. Avaliação qualitativa dos impactos ambientais em plantios florestais sob diferentes usos da floresta (Dissertação de mestrado). 2005. 108p. Instituto de Geografia, Universidade Federal de Uberlândia; Uberlândia. BUSCH, S. E. Responsabilidade socioambiental de empresas fornecedoras de madeira certificada do tipo plantação. 2008. 301 p. Tese (Doutorado em Saúde Ambiental) Faculdade de Saúde Pública, Universidade de São Paulo, São Paulo. Disponível em: 116
  • 117. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 <http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/6/6134/tde-02042008-154236>. Acesso em 19 mai. 2013. BUSCH, S. E.; RIBEIRO, H. Responsabilidade Socioambiental Empresarial: revisão da literatura sobre conceitos. InterfacEHS, volume 4, n. 2, 2009. FOREST STEWARDSHIP COUNCIL. Disponível em: <https://ic.fsc.org>. Acesso em 12 set. 2013. FOREST STEWARDSHIP COUNCIL 2013. Global FSC certificates: type and distribution, September 2013. Disponível em: <http://br.fsc.org/fatos-e- nmeros.188.htm>. Acesso em 12 set. 2013. FOREST STEWARDSHIP COUNCIL BRASIL. Disponível em: <http://br.fsc.org/>. Acesso em 12 set. 2013. INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA. Disponível em: <http://www.inmetro.gov.br/qualidade/cerflor.asp>. Acesso em 12 set. 2013. MEIDINGER E, et al. The fundamentals of forest certification In: MEIDINGER E, et al. (ed.) Social and political dimensions of forest certification. Remagen-Oberwinter, Forstbuch Verlag; 2003. p. 3-25. Disponível em: <http://web2.law.buffalo.edu/faculty/meidinger/823/Bookintro.pdf>. Acesso em 19 sep. 2013. MYERS, N. et al. Biodiversity hotspots for conservation priorities. Nature. v. 403: p. 853-858, 2000. NUSSBAUM R.; SIMULA, M. The forest certification handbook. London: Earthscan Publications Ltd.; 2005. OSINGA, S. Internationally agreed norms for certification schemes In: BRUNNEN, E (ED) Footprints in the forest: current practice and future challenges in forest certification. Gloucestershire: FERN, 2004. p. 15-18. Disponível em: <http://www.fern.org/sites/fern.org/files/media/documents/document_1890_1900.pdf>. Acesso 12 sep. 2013. PLANO DE GESTÃO AMBIENTAL DA EMPRESA, 2007. 117
  • 118. ISSN 1980-0894 Artigo, Vol. 8, n. 2, 2013 RAMETSTEINER E, SIMULA M. Forest certification—an instrument to promote sustainable forest management? Journal of Environmental Management v. 67 i. 1. p. 87–98, jan. 2003. RESUMO PÚBLICO DA CERTIFICAÇÃO FLORESTAL DA EMPRESA, 2010. Disponível em: <http://info.fsc.org/>. Acesso em: 19 mai. 2013. RESUMO PÚBLICO DA CERTIFICAÇÃO FLORESTAL DA EMPRESA, 2013. Disponível em: <http://info.fsc.org/>. Acesso em: 19 mai. 2013. VIANA, V. M. As florestas brasileiras e os desafios do desenvolvimento sustentável: manejo, certificação e políticas públicas associadas. 2002. 163 p. Tese (Livre Docência) Departamento Florestal da ESALQ. Universidade de São Paulo, Piracicaba. YIN, R. K. Estudo de caso: planejamento e métodos. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2005. Data de Recebimento 25/7/13 Data de Aceite 18/9/13 118
  • 119. ISSN 1980-0894 Resenha, Vol. 8, n. 2, 2013 BIOTECNOLOGIA AO ALCANCE DE TODOS Rubens Koloski Chagas 1 Dentre as diversas tecnologias a biotecnologia tem se destacado em diversos setores como produção e geração de energias alternativas, saneamento básico e controle da poluição, produção de alimentos, entre outros. Alguns resultados relevantes são observados em áreas como, por exemplo, cultura de células em plantas e humanos, clonagem molecular e celular, terapia gênica animal, genômica, bioinformática, bionanotecnologias, biorremediação, biomassa, bioenergia, etc. (Schenberg, 2010). Nesse sentido, as pesquisas biotecnológicas, necessariamente acabam explorando os recursos biológicos para utilização nos diversos setores da sociedade, a partir de características interessantes comercializáveis ou com função social ampla. Contudo, a biodiversidade, que instiga e promove o desenvolvimento biotecnológico, geralmente é encontrada em regiões tropicais, cujos territórios, geralmente são subjugados ao desenvolvimento capitalista que Lacey, (1998) distingue em “desenvolvimento modernizador” e “desenvolvimento autêntico”. Para o desenvolvimento modernizador, o estado de desenvolvimento é bem definido: é representado pelas instituições e valores hegemônicos nos países industriais avançados, e os processos de desenvolvimento envolvem crescimento econômico, industrialização, transferência de tecnologia moderna, integração à economia capitalista mundial, etc. Para o desenvolvimento autêntico, o que é bem definido não é o desenvolvimento, mas a condição presente dos empobrecidos, que pode ser empiricamente mapeada e teorizada em termos de noções tais como opressão e dependência. Portanto, o controle de informações estratégicas – biotecnológicas – que permitem agregar valor a essas informações – ao agregarem valor aos novos produtos e processos a partir daí gerados –, passa então a ocupar um dos centros de disputa e de conflito no jogo de forças políticas e econômicas internacionais. Tal controle pode ser exercido tanto com o domínio do acesso aos recursos da biodiversidade, quanto por intermédio de instrumentos de proteção de direitos à 1 Doutor em Ecologia de Ecossistemas Terrestres e Aquáticos pela Universidade de São Paulo; Professor Pesquisador do Centro Universitário Senac. rubens.kchagas@sp.senac.br 119
  • 120. ISSN 1980-0894 Resenha, Vol. 8, n. 2, 2013 propriedade intelectual, seja sobre as modernas biotecnologias, seja sobre os conhecimentos tradicionais de populações locais (Albagli, 1998). Pouco ou nada foi feito na tentativa real de facilitar o acesso às pesquisas biotecnológicas para os países provedores de recursos genéticos. As pesquisas continuam sendo desenvolvidas, em sua grande maioria, nos países desenvolvidos. Tampouco podemos verificar qualquer tipo de avanço no sentido de propiciar o acesso aos resultados e benefícios derivados das biotecnologias por países em desenvolvimento, sendo que as poucas tecnologias que chegam a estes países chegam na forma de produtos patenteados por grandes empresas sediadas em países desenvolvidos. Dessa maneira, os projetos de pesquisa científica, utilizando a biotecnologia estão encapsulados e há grande dificuldade para comparar e integrar os diversos resultados de pesquisa, impossibilitando a integração e realização de estudos biogeográficos e ecológicos, portanto faltam iniciativas integradas e interdisciplinares direcionadas a investigar as interações entre a microbiota e biosfera, efeitos das mudanças globais (de origem natural e antrópica) e relações inter-específicas no ambiente (Canhos e Manfio, 2001). Portanto, esta condição afeta, diretamente, possíveis conhecimentos que seriam benéficos a toda a coletividade. Obter resultados que podem propiciar a toda a humanidade qualidade de vida é também o objetivo da pesquisa. Deter informações que contribuam para a qualidade de vida é, no mínimo, egoísta, já que não vai ao encontro da sua própria essência. De fato essa condição se torna clara quando de exame da Declaração sobre Bioética e Direitos Humanos, adotada pela UNESCO em 2005 que define em seu artigo 15º Os benefícios resultantes de qualquer investigação científica e das suas aplicações devem ser partilhados com a sociedade no seu todo e no seio da comunidade internacional, em particular com os países em desenvolvimento (UNESCO, 2005). E, ainda, indica que para dar efetivação a este princípio uma das condições seria o (letra “e”) acesso ao conhecimento científico e tecnológico . 120
  • 121. ISSN 1980-0894 Resenha, Vol. 8, n. 2, 2013 Portanto, o compartilhamento biotecnológico visa integrar os diversos saberes para a humanidade, independente de estar em um ou outro lado político-econômico. O que deveria valer para a ciência e a vida. Vida das presentes e futuras gerações, por um mundo melhor e mais justo. 4.3.1.1 ALBAGLI, SARITA, Da biodiversidade à biotecnologia: a nova fronteira da informação. Ci. Inf. vol. 27 no. 1 Brasilia 1998 em http://dx.doi.org/10.1590/S010019651998000100002 em 25/09/2013. AMÂNCIO, M. C. e CALDAS, R. A. Biotecnologia no contexto da Convenção de Diversidade Biológica: análise da implementação do Art. 19 deste Acordo, Desenvolvimento e Meio Ambiente, n. 22, p. 125-140, jul./dez. 2010. Editora UFPR em http://ojs.c3sl.ufpr.br/ojs2/index.php/made/article/viewFile/20350/13510 de 25/09/2013. CANHOS, V. P. e MANFIO, G. P., Recursos Microbiológicos para Biotecnologia. Disponível em: http://tamandua.inpa.gov.br/cpca/charles/pdf/Canhos-Manfio_Rec- biol_2001.pdf. Acessado em 05/12/2012. 5.3.1.1 LACEY, HUGH, Valores e atividade científica / Hugh Lacey – São Paulo: Discurso Editorial, 1998. SCHENBERG, A.C.G. Biotecnologia e desenvolvimento sustentável. Revista Estudos Avançados, v.24, n.70, 2010. UNESCO, Declaração Universal sobre Bioética e Direitos Humanos, 2005. 121
  • 122. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 CÉLULAS A COMBUSTÍVEL COMO ALTERNATIVA PARA REDUÇÃO DE CO2 EQUIVALENTE NA FROTA DE VEÍCULOS LEVES FUEL CELLS AS ALTERNATIVE TO REDUCE CO2 EQUIVALENT IN THE LIGHT VEHICLE FLEET Luiz Henrique Targa Gonçalves Miranda 1 Emília Satoshi Miyamaru Seo 2 Alcir Vilela Junior 3 Resumo O aumento populacional e a demanda provocada pelos modernos sistemas de produção, transportes e de conforto em geral, tornou crescente a busca por energia em âmbito mundial. No Brasil a porcentagem de consumo de combustíveis fósseis em 2007 era de 51%, sendo que 60% deste total eram utilizados no setor de transporte. A frota nacional, até dezembro de 2011, contemplava um total de 70.543.535 veículos registrados. Só no Estado de São Paulo, os veículos leves representam 65% da frota total, correspondendo a 30% das emissões. Medidas de controle dessas emissões provenientes dos veículos vêm sendo estudadas para tentar diminuir os problemas causados à saúde e ao meio ambiente, mas apenas estas medidas não estão sendo suficientes para contribuir satisfatoriamente na redução das emissões de CO2 equivalente. Pensando em somar alternativas, a pesquisa objetivou analisar a potencial contribuição das células a combustível (PEMFC) na redução das emissões pela frota de veículos leves no Estado de São Paulo. Foram estudados três cenários para verificar a potencial contribuição das células - conservador, realista e otimista. Os resultados apresentaram redução nas emissões nos diferentes cenários, mas longe de atingir a meta 1 2 e-mail: luizhtgm@gmail.com. Centro Universitário SENAC, São Paulo. e-mail: emilia.smseo@sp.senac.br. Centro Universitário SENAC e Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, São Paulo. 3 122 e-mail: alcir.vilela@sp.senac.br. Centro Universitário SENAC, São Paulo.
  • 123. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 da PEMC. Concluindo, a implantação das células na frota veicular leve contribui para a redução das emissões, mas o real problema está no crescimento da frota e apenas essa tecnologia não soluciona os problemas causados a saúde e ao meio ambiente, sendo necessárias alternativas complementares. Palavras-chaves: Energias renováveis, célula a combustível, emissões de CO2 equivalente. Abstract The population increase and the demand developed by the modern system of production, transports and confort in general, have made increasing the search for energy in the world wide. In Brazil the fossil duel percentage consumption in 2007 was 51%, with 60% of this total were used in the transportation sector. The national fleet by December 2011, contemplated a total of 70,543,535 registered vehicles. Only in the São Paulo state, the light vehicles account for 65% of the total fleet, accounting for 30% of emissions. Measures to control these emissions from vehicles are already in process to try to reduce the problems caused to health and the environment, but only these are not enough to contribute satisfactorily in reducing emissions of CO2 equivalent. Thinking about other alternatives, the research aimed to analyze the potential fuel cells contribution in the reduction of emissions by light vehicle fleet in the São Paulo state. It studied three scenarios to verify the potential cell contribution - conservative, realistic and optimistic. The results showed a reduction in emissions in the different scenarios, but far from achieving the goal of the PEMC. In conclusion, the implantation of the cells in the light vehicle fleet contributes to reduce emissions, but the real problem lies in the growth of the fleet and only this technology does not solve the problems caused to health and the environment, requiring complementary alternatives. Key words: Renewable energies, fuel cell, CO2 equivalent emissions. 123
  • 124. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 1. INTRODUÇÃO O aumento populacional e a demanda provocada pelos modernos sistemas de produção, transportes e de conforto em geral, tornou crescente a busca por energia em âmbito mundial. Isso gerou a preocupação de como satisfazer as necessidades atuais e futuras obtendo energia de forma técnica e economicamente viável, segura e com uma eficiência aceitável. Segundo o Balanço Energético Nacional (2010) as fontes não renováveis correspondem a 81,5% da demanda anual mundial. Esta porcentagem refere-se apenas à combustíveis fósseis (carvão natural, petróleo e derivados e gás natural), excluindo os materiais nucleares (VECCHIA, 2010). Isso se dá pela alta densidade energética desses combustíveis, ou seja, em um determinado volume de combustível é possível armazenar grande quantidade de energia, de fácil transporte, armazenamento e manuseio. O problema no emprego dos combustíveis fósseis está na emissão de poluentes para a atmosfera tais como: monóxido de carbono, compostos nitrogenados, enxofre, fuligens e entre outros, que degradam o meio ambiente e colocam em risco à saúde humana. No Brasil, aquela porcentagem de consumo de combustíveis fósseis em 2007 atingiu 51%. Esta diminuição é devido ao grande potencial hidráulico e às extensas produções de cana de açúcar, a qual tem como derivados o biodiesel e etanol (BALANÇO ENERGÉTICO NACIONAL, 2010). De toda energia consumida a partir dos derivados do petróleo, aproximadamente 60% é para transporte (BALANÇO ENERGÉTICO NACIONAL, 2010). Segundo levantamento do Departamento Nacional de Trânsito (DENATRAN, 2011) o Brasil possuía uma frota total de 70.543.535 veículos registrados até dezembro de 2011. Na Região Sudeste está concentrado mais de 50% desse total, sendo que São Paulo é o Estado que possui a maior frota de veículos do país, cerca de 30% do total, ou seja, quase 22 milhões de veículos automotivos, seguido por Minas Gerais (7.662.556) e Paraná (5.558.521). Desta forma, os veículos automotivos são os maiores responsáveis pela emissão de CO2, correspondendo a 55% do total de todas as fontes – esta se implica em transporte, industrial, comercial, residencial, agropecuário, público, não energético e energético amplo. Destes 55%, aproximadamente, 30% das emissões são provenientes de automóveis leves, no Estado de São Paulo (figura 1). 124
  • 125. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 Figura 1 - Porcentagens dos responsáveis das emissões de CO2 dentro da classe de transportes no Estado de São Paulo. (Fonte: Elaborado pelo autor, com base de dados da CETESB, 2011). Algumas medidas de controle para a mitigação destas emissões estão sendo tomadas. Um dos exemplos é o controle legal nos fabricantes, exigindo que os automóveis saiam das fábricas com padrões de emissões aceitáveis, tendo como referência o CONAMA 18 de junho de 1986 que estabelece o Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores – PROCONVE e o CONAMA 315 de outubro de 2002, que dispõe sobre novas etapas deste programa. Outras medidas, envolvendo tecnologia, são a otimização da combustão da gasolina e/ou diesel e o uso de materiais mais leves na fabricação dos veículos. Ainda assim, criou-se, na cidade de São Paulo, outra medida de controle das emissões veiculares, a inspeção veicular. Regulamentada pelo órgão ambiental, a Secretaria Municipal do Verde e do Meio Ambiente (SMMA) de São Paulo, exige que as emissões dos Gases de Efeito Estufa (GEEs) estejam nos padrões preestabelecidos com inspeções periódicas. Mas apenas essas ações não são suficientes para uma redução significativa de emissões de GEEs. Com o intuito de melhorar este cenário, o Estado e o Município de São Paulo estabeleceram metas por meio da Política Estadual de Mudanças Climáticas, que visa a redução de 20% das emissões de dióxido de carbono, em relação a 2005, até 2020. 125
  • 126. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 Para alcançar essa meta e propiciar melhor qualidade do ar, sem interferir no conforto da população, outra medida é a substituição dos combustíveis fósseis por combustíveis alternativos e novas tecnologia, como o biocombustível (etanol e biodiesel), a introdução do carro elétrico com o armazenamento em baterias e/ou híbridos e a tecnologia de célula a combustível. Esta última tecnologia perdeu enfoque, pois os carros elétricos, com o armazenamento em baterias, são cada vez mais abordados pelas empresas automobilísticas como uma alternativa sustentável, tornandoo uma tecnologia comercialmente competitiva. Neste contexto, o presente artigo pretende contribuir apresentando vantagens e desvantagens da tecnologia de células a combustível, particularmente do tipo PEMFC, como alternativa para redução das emissões de CO2 equivalente pela frota de veículos leves no Estado de São Paulo. 2. METODOLOGIA A metodologia do presente trabalho é apresentada por etapas, conforme a figura 2. Buscou-se dados secundários sobre células a combustível em literaturas especializadas, a fim de selecionar o tipo de célula a combustível aplicável em veículos leves. Foram realizadas visitas ao Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, IPEN-CNEN/SP, para o entendimento da tecnologia e auxílio na seleção da tecnologia. Com o intuito de avaliar o impacto da tecnologia de célula a combustível com relação à emissão de CO2 equivalente avaliou-se três cenários, sendo: a. b. Cenário real (10% de introdução dos veículos de CaC); c. 126 Cenário conservador (0% de introdução dos veículos de CaC); Cenário otimista (30% de introdução dos veículos de CaC);
  • 127. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 ´ Figura 2 – Metodologia adotada para desenvolvimento do presente trabalho. Fonte: Elaborado pelo autor. 3. CÉLULAS A COMBUSTÍVEL A célula a combustível foi descoberta na década de 1830, mas na época esta tecnologia não teve inicialmente grande repercussão. Atualmente, há grande investimento de pesquisa no desenvolvimento dessas tecnologias e já há, em mercado europeu e norte americano, veículos disponíveis para venda. A questão principal para a disseminação da tecnologia ainda é o preço, que deverá reduzir com a escala e inovação tecnológica na produção. Atualmente, existem seis tipos de células a combustível em pesquisas e no limiar da comercialização, cada uma com um processo químico de funcionamento, classificadas pelo tipo de eletrólito utilizado e pela temperatura de operação. Estas são as células a combustível com uso de Membrana Trocadora de Prótons (PEMFC), Células a Combustível Alcalinas (AFC), Células a Combustível de Ácido Fosfórico (PAFC), Células a Combustível de Carbono Fundido (MCFC), Células a Combustível de Óxido Sólido (SOFC) e Células a Combustível de Metanol Direto (DMFC). Pode-se 127
  • 128. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 observar, no quadro 1, os tipos de células com suas respectivas características, aplicação e disponibilidade. Quadro 1 - Características gerais dos diferentes tipos de células a combustível. Tipo de Célula Combustível Eletrólito Alcalina (AFC) Combustível Catalizador Principal Hidróxido de Potássio Ácido Fosfórico Ácido (PAFC) Ortofosfórico Membrana Ácido Trocadora de Sulfônico em Prótons (PEMFC) Polímero Ácido Metanol Direto Sulfônico e (DMFC) Sulfúrico em Polímero Carbonatos Carbonato de Lítio e Fundido (MCFC) Potássio Zincônia Óxido Sólido estabilizado (SOFC) em Ytria Fonte: Adaptado Eficiência (%) Temperatura (ºC) Aplicação Aparelhos portáteis , Transporte Geração Estacionária Veículos Geração Estacionária Disponibilidade H2 Pt/Ni/Ag 45 - 65 50 - 120 GN H2 Pt 40 - 50 180 - 210 H2 Pt Pt/Ru 35 - 55 60 - 110 Metanol Pt/Ru 40 - 50 45 - 100 Transporte, Aparelhos Portáteis Pesquisa, Demonstração GN Ni 50 - 65 600 - 800 Geração Estacionária Demonstração GN H2 Ni 50 - 65 500 - 1000 Geração Estacionária Pesquisa de SERRA, 2005; BERNARDI Demonstração Comercial Pré-Comercial Pesquisa JUNIOR, 2011; MARUYAMA, 2002. O funcionamento da célula a combustível do tipo PEMFC (figura 3) consiste em: o hidrogênio, sendo combustível, é alimentado ao ânodo da célula (terminal negativo), onde é oxidado no catalisador, havendo a produção de dois elétrons livres e dois íons de hidrogênio (H+), o hidrogênio em excesso que não tiver suas ligações rompidas será realimentado posteriormente. Em seguida, estes elétrons produzidos são transportados através de um circuito elétrico e utilizados para produzirem trabalho (corrente contínua). Por sua vez, aqueles prótons produzidos são transportados do ânodo para o cátodo, através do eletrólito (no centro da célula). No cátodo (terminal positivo), o oxigênio ou ar é alimentado reagindo com os prótons (H+), transportados através do eletrólito, e com os elétrons provenientes do circuito elétrico, tendo como produto final da reação o vapor de água. Ou seja, o combustível deste sistema nada mais é que o elemento mais simples e abundante, e a emissão é apenas vapor d’água. 128
  • 129. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 Figura 3 - Célula a Combustível com uso de Membrana Trocadora de Prótons. Fonte: MARQUES, 2004 De acordo com os autores Larminei, (2003) e Gomes Neto, (2005), as vantagens que as células a combustível apresentam são:  Conversão de mais de 85% da energia contida em um combustível em energia elétrica e térmica (calor), a partir de ciclo combinado;  Centrais de produção de energia através de células a combustível podem ser implementadas junto aos pontos de fornecimento, permitindo a redução dos custos de transporte e de perdas energéticas nas redes de distribuição.  Alternativa de energia em regiões onde há falta ou o acesso é precário.  Como este sistema não possui partes móveis, as células apresentam maiores níveis de confiança em comparação aos motores de combustão interna, não sofrendo paradas bruscas devido ao atrito ou falhas das partes móveis durante a operação;  Baixos custos de manutenção e ausência de ruídos na geração de energia, também pela inexistência de partes móveis;  São modulares, ou seja, podem ser acrescidas diversas células em série, interligando com pratos bipolares, e obter maior geração de energia; 129
  • 130. ISSN 1980-0894  Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 Podem ser flexíveis na questão do combustível, ou seja, algumas células funcionam a partir de gás natural, gasolina, biodiesel ou outros combustíveis, não sendo necessária a aplicação direta do hidrogênio. Isso ocorre com a instalação de um reformador químico que produz hidrogênio com a reformulação do combustível introduzido ou pela reformulação interna em algumas células;  Ganho ambiental pela implantação das células, uma vez que a emissão, caso o combustível seja hidrogênio, é apenas água. Gomes Neto (2005) ainda ressalta os ganhos sociais, ambientais e econômicos com relação à aplicação das células a combustível, a saber:  Redução de até 50% da emissão de poluentes e gases causadores do efeito estufa, como o CO2 e CH4, com relação a utilização de combustíveis fósseis, tendo como consequência a melhoria do sistema respiratório, especialmente em áreas urbanas e a preservação do meio ambiente;  Crescimento econômico, desenvolvimento e criação de empregos em diversas áreas, desde o setor rural, com a produção de combustíveis renováveis, até o setor industrial;  Redução da sobrecarga nas linhas de transmissão, possibilitando o direcionamento dos investimentos para outras áreas;  Aumento da segurança nacional com relação à demanda energética, minimizando a necessidade de racionamento em determinadas épocas;  Redução da poluição sonora;  Redução de lixo tóxico causado pelas baterias e pilhas, sendo as células a combustível um potencial na substituição das mesmas, reduzindo, assim, suas quantidades e evitando a contaminação dos solos e lençóis freáticos.  Minimização da dependência do petróleo e da importação deste combustível;  O hidrogênio não é um combustível tóxico, ou seja, caso ocorra algum vazamento não contaminará o meio ambiente;  Interesses econômicos associados às indústrias de combustíveis fósseis. Em contrapartida, como todo e qualquer sistema, existem suas desvantagens, sendo elas:   130 Elevados custos, por ser uma tecnologia recém-pesquisada; Vida útil curta e redução da eficiência relacionada;
  • 131. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013  Algumas necessitam da utilização de metais nobres, como a platina;  Problemas relacionados com transporte e armazenamento do hidrogênio, por ser este um combustível extremamente inflamável;  O hidrogênio alimentado à célula deve ter um elevado teor de pureza podendo, assim, minimizar a contaminação do catalisador. Alguns tipos de células a combustível possuem melhor desempenho trabalhando em geração estacionária e outras podem ser úteis em aplicações portáteis e móveis. Cabe verificar a necessidade de projeto e sua viabilidade para tal. No uso em veículos, existe a substituição do motor a combustão pelas células a combustível, as quais fornecerão eletricidade para seu funcionamento. Esta eletricidade fornecida é convertida em energia de movimento e em energia mecânica. Já o motor a combustão utiliza a energia química contida nos combustíveis. Esta energia química é convertida em calor através da combustão. A expansão dos gases resultante dessa combustão, em altas temperaturas, fornece energia mecânica. Este processo envolve muitas partes móveis e produz diversas emissões. Para que as células sejam aceitas no setor de transportes, necessitam ter baixo custo e peso, fornecerem alta densidade de potência, serem seguras e flexíveis para diferentes tipos de combustíveis, serem compactas e fáceis de usar e de mantê-las. Para os automóveis e motocicletas, em particular, deve estar em funcionamento logo quando dada a partida, ou seja, operar em temperaturas baixas e responder perfeitamente a partida, desligamento, acelerações e frenagens bruscas. Em algumas cidades em países como Japão, EUA, China, Austrália, Islândia, Alemanha, Espanha, Portugal e Inglaterra, circulam diariamente ônibus movidos por célula a combustível. O primeiro automóvel movido à célula a combustível foi desenvolvido por Kordesch em 1960. Em 1970, Schwabe e colaboradores, montaram um ciclomotor com células movidas a hidrazina e, posteriormente, um micro-ônibus VW. Os três eram movidos com células alcalina (LINARDI, 2010). A partir dessa inovação, grandes empresas automobilísticas começaram a desenvolver protótipos elétricos (baterias, células ou ambos) e híbridos (elétrico + combustão), como Daimlerchrysler/Mercedes-Bens, General Motors, Honda, Ford Motors, Volkswagem/Audi, Toyota e até mesmo de maneira mais tímida as empresas 131
  • 132. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 Peugeot, Nissan, Hyundai, Fiat e Citroën 4. SELEÇÃO DO TIPO DE CÉLULA A COMBUSTÍVEL O levantamento bibliográfico mostrou que existe uma série de células a combustível, conforme apresentado anteriormente, que as diferem uma das outras em termos de tipo de eletrólito e faixa de temperatura de operação. Entre todas as células a combustível citadas, segundo Gomes Neto (2005), Serra (2005) e Linardi (2010), as adequadas para aplicação em automóveis são as células a combustível com baixa temperatura de operação (até 140ºC), pois proporcionam uma partida rápida ao ligar o veículo e respondem com flexibilidade às variações de carga. Estes tipos de células elimina a instalação de baterias adicionais para as necessidades citadas. Dessa forma, dentre todas as tecnologias citadas, considerou-se como mais adequadas à aplicação veicular (figura 4): • Célula a Combustível com uso de Membrana Trocadora de Prótons (Proton Exchange Membrane Fuel Cell – PEMFC); • Células a combustível Alcalinas (Alkaline Fuel Cell – AFC); • Células a combustíveis de Metanol Direto (Direct Methanol Fuel Cell – DMFC); • Células a Combustível de Etanol Direto (DirectEthanolFuelCell – DEFC); Vale ressaltar que não foi abordada a questão da viabilidade econômica, apenas a viabilidade técnica com relação à aplicação. Ao efetuar pesquisas entre os fabricantes de automóveis com célula a combustível, a tecnologia mais utilizada atualmente para esta aplicação é a membrana trocadora de prótons (PEMFC). A figura 4 apresenta os resultados obtidos na seleção da tecnologia de célula a combustível aplicável em veículos. 132
  • 133. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 Fonte: Elaborado pelo autor. Figura 4 - Escolha da tecnologia da célula a combustível para aplicação móvel. De acordo com as informações obtidas, o trabalho teve seu embasamento da frota veicular leve considerando veículos movidos por célula a combustível do tipo PEMFC, cujas características gerais são: Temperatura de operação: 60 a 110 ºC; Eficiência: 35 a 55%; Eletrólito: Membrana polimérica; Catalizador: Platina – Pt; Combustível: Hidrogênio puro. Os ganhos ambientais envolvidos no uso final deste sistema, comparados com os veículos à combustão são diversos, tais como: Redução da emissão de material particulado, fuligem, gases poluentes e de efeito estufa (CO2, CH4, CO, NOx, entre outros). O que reduz a poluição precipitada nas cidades, os problemas respiratórios relacionados, a destruição do meio ambiente, consequentemente, a formação de poluentes secundários, como o ozônio próximo a superfície; e a redução da poluição sonora, uma vez que as células operam silenciosamente não envolvendo explosões como os motores a combustão. A partir destes resultados, procurou-se identificar e analisar as alternativas tecnológicas para obter o H2, obter uma análise ambiental mais ampla e verificar os ganhos ambientais com a implantação real das células. Como a alternativa mais utilizada, devido fatores econômicos e tecnológicos, é a reforma do gás natural, o presente trabalho partiu deste sistema para a produção de H2, o qual foi utilizado como comparação dos gases gerados pela reforma do combustível para a criação dos cenários de estudos e análises. 133
  • 134. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 5. REFORMA DO GÁS NATURAL E EMISSÃO TOTAL MÉDIA DE CO2 EQUIVALENTE POR QUILÔMETRO RODADO DE UM VEÍCULO Serra et al (2005) apresenta os três principais processos de reforma do gás natural: a vapor, por oxidação parcial e autotérmica. A seguir é apresentada à reação da reforma a vapor, sendo que os reatores operam na faixa de pressão entre 3 a 25 atm e temperaturas entre 700 e 850ºC. CH4 + H2O ↔ CO + 3H2 Reação da reforma por oxidação parcial: CH4 + ½O2 ↔ CO + 2H2 Após a reforma, o gás de síntese resultante, de ambas as reformas, é direcionado para reatores de conversão, onde com a presença de água se obtém maior quantidade de oxigênio. Esta reação ocorre abaixo dos 600ºC, podendo ocorrer até a 200ºC na presença de catalisadores ativos. Por seguinte sua reação (SERRA et al., 2005): CO + H2O  CO2 + H2 Ao término dos três processos é necessário que o gás passe por um purificador para eliminar o CO, pois existe o problema da contaminação do catalisador na célula a combustível, como mencionado anteriormente. Como o principal constituinte do gás natural fornecido pela COMGÁS (distribuidora do Estado de São Paulo) é o metano, aproximadamente 90%, o presente trabalho focou neste para obter o Hidrogênio, desconsiderando, assim, os outros gases. Desta forma, tem-se pela reforma a vapor e reator de conversão: CH4 + 16g/mol CO 28g/mol + H2O 18g/mol H2O - 18g/mol  CO + 3H2 - 28g/mol - 6g/mol  CO2 - 44g/mol + H2 - 2g/mol Os 75% do hidrogênio foram obtidos pela reforma a vapor e 25% pelo reator de conversão. Desta forma, para se obter 1 (um) quilograma de hidrogênio são necessário 2 (dois) quilogramas de metano, conforme reações abaixo: Sendo o gás natural composto por 89% de metano, são necessários 2,22kg para se obter 1 (um) quilograma de hidrogênio e, a partir do balanço de massa apresentado acima, para se obter os mesmo 1 (um) quilograma de hidrogênio são emitidos 5,53kg de 134
  • 135. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 gás carbônico – desconsiderando os outros gases participantes da composição do gás natural. Ou seja, para 1kg de H2 são necessários 2,22kg de gás natural e emitidos 5,53kg de CO2. A autonomia e capacidade do tanque foram obtidas por referência ao último veículo da Mercedes-Benz movido por célula a combustível, denominado Classe –B FCell, lançado em 2010. Possui uma autonomia de 400 quilômetros e uma capacidade de armazenar 3,7kg de hidrogênio a 10.150 psi (700 bar). (DAIMLER, 2010) Desta forma, é possível obter a emissão total média de CO2 equivalente por quilômetro rodado de um veículo movido por célula a combustível do tipo PEMFC, como apresentada na equação abaixo. Sendo: • ECO2 eq ECO2 eq Consumo H 2� � � H Km = Km x Kg 2 ECO2 eq � : Emissão total de CO2 equivalente para cada quilômetro Km ConsumoH2� Km: Consumo de hidrogênio para cada quilômetro rodado rodado por um veículo movido por célula a combustível; • ECO2 eq � H : Emissão de CO2 equivalente para cada metro cúbico de m³ 2 por um veículo movido por célula a combustível; • hidrogênio consumido por um veículo movido por célula a combustível. De acordo com a equação acima apresentada, criaram-se os cenários para posteriormente analisar cada um deles e avaliar a implantação das células na frota veicular, tendo como base dados fornecidos pelos fabricantes. 6. CENÁRIOS: CONSERVADOR, REAL E OTIMISTA Os cenários foram criados a partir do crescimento anual da frota veicular leve do Estado de São Paulo, com base nos anos de 2003 a 2011, por meio da interpolação da linha de tendência até o ano de 2025 (tabela 1). Tais valores foram obtidos a partir de 135
  • 136. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 dados secundários disponibilizados pelo DENATRAN e ANFAVEA. Tabela 1 - Estimativa da frota veicular até 2025, com base nos anos de 2003 a 2011. Ano Nº de Automóveis Ano Nº de Automóveis 2003 8.962.484 015 18.330.000 2004 9.348.042 016 19.560.000 2005 9.802.647 017 20.790.000 2006 10.379.679 018 22.110.000 2007 11.014.104 019 23.520.000 2008 11.753.856 020 24.930.000 2009 12.536.177 021 26.460.000 2010 13.334.875 022 28.080.000 2011 14.108.047 023 29.700.000 2012 15.090.000 024 31.440.000 2013 16.140.000 025 33.180.000 2014 17.220.000 Fonte: Elaborado pelo autor. O Cenário Conservador levou em conta como se não houvesse a introdução de veículos movidos por célula a combustível, ou seja, o presente crescimento dos veículos movidos por combustão interna seria uma constante. Este cenário será um comparativo, de emissão de CO2 equivalente, com relação aos outros dois. Para que os resultados tenham maior veracidade, os veículos a combustão contabilizado foram subdivididos em dois grupos, com diferentes combustíveis: os veículos a gasolina e os bicombustíveis (flex) - mas considerando apenas o etanol como combustível principal. Segundo ANFAVEA (2011) os automóveis bicombustíveis, flex, atualmente compõem uma grande parcela dos veículos. Seu lançamento em 2003 teve críticas 136
  • 137. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 positivas logo no segundo ano de vendas, saltando de 3,5% para 21,5%. Só no ano de 2010, o total de carros fabricados e vendidos bicombustíveis foi de 95%, contra 5% para os de gasolina. Sendo assim, a frota veicular dividida é apresentada na figura 5 – considerando uma constante desses 95%, de 2010 até o ano de 2025. Figura 5 – Estimativa de frota veicular. Fonte: Elaborado pelo autor com base de dados da Anfavea, 2011. Os cenários Realista e Otimista consideraram a substituição de parte dos veículos a combustão por veículos movidos por célula a combustível, compondo as porcentagens da introdução desta tecnologia, com seu embasamento em um fato na Califórnia. O filme “Who killed the electric car” (1996) apresenta esta situação real da implantação dos veículos elétricos. Essa história parte do início do ano de 1990, em que legisladores da Califórnia, EUA, decidiram que as montadoras de automóveis deveriam oferecer veículos elétricos aos consumidores. A California Air Resources Board – CARB, órgão do governo responsável por monitorar a qualidade do ar no estado da Califórnia, definiu um limite de vendas de veículos com emissão zero ou, em inglês, zero-emission--vehicle (ZEV). Essa cota de fabricação partiria do ano de 1998 com 2% dos veículos fabricados, 5% em 2001 e 10% em 2003. Os estados de Nova York e Massachusetts adotaram medidas semelhantes em seguida. Entretanto, eram muitas as forças contrárias à iniciativa da CARB e como 137
  • 138. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 resultado dessas pressões, em 1996 a CARB repensou na proposta e postergou seu cronograma. Mesmo esta medida não tendo sucesso e sendo aplicado apenas para veículos elétricos, tem-se uma ideia de como poderia ser a introdução dos veículos movidos por célula a combustível na frota veicular. Desta forma, os cenários Real e Otimista tiveram como início da introdução dos veículos, valores idênticos, sendo para o ano de 2013, 2% da frota veicular e para o ano de 2016 5%, assim como o histórico citado. O que se diferenciaram é que no ano de 2019 a porcentagem dessa introdução foi de 10% e 30%, respectivamente para os cenários, mantendo constante esta porcentagem até 2025. Vale ressaltar que os cenários foram criados com o total da frota veicular, considerando como se todos os carros registrados pelo DENATRAN estivessem em circulação e que a quilometragem média anual destes veículos e dos movidos por célula a combustível são de 20.000 km/ano, aproximadamente 60 km/dia. (MATTOS, 2001 e MMA, 2011). Sendo assim, têm-se as frotas veiculares dos dois cenários, Realista e Otimista, com a introdução dos veículos de célula a combustível, apresentados nas figuras 6 e 7. Figura 6 - Estimativa de veículos com a introdução das células a combustível para o Cenário Realista. 138 Fonte: Elaborado pelo autor.
  • 139. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 Figura 7 – Estimativa dos veículos com a introdução das células a combustível para o Cenário Otimista. Fonte: Elaborado pelo autor. Como base de dados para as emissões dos veículos a combustão do tipo gasolina e flex, utilizou-se informações do banco de dados da CETESB (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo), considerando apenas a opção etanol dos veículos flex. A partir destes valores e informações obtidas no IPCC e GHG Protocol sobre a equivalência dos gases com relação ao CO2, elaborou-se a estimativa das emissões de CO2 eq. até 2025, considerando de 2011 até 2025 as mesmas emissões de 2010 como base de cálculo. Desta forma, é possível visualizar nas figuras 8, 9 e 10, as emissões de CO2eq. para os Cenários Conservador, Real e Otimista. 139
  • 140. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 Figura 8 - Estimativa das emissões de CO2eq para o Cenário Conservador. Fonte: Elaborado pelo autor. Figura 9 - Estimativa das emissões de CO2eq. para o Cenário Realista. Fonte: Elaborado pelo autor. 140
  • 141. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 Figura 10 - Estimativa das emissões de CO2eq. para o Cenário Otimista. Fonte: Elaborado pelo autor. Como se pode observar, as emissões totais em 2020 de cada cenário são de 94.561,47 GgCO2eq. para o Conservador, 93.219,39 GgCO2eq. para o Realista e 91.834,65 GgCO2eq. para o Otimista. Ao comparar os resultados obtidos, as emissões provenientes da reforma do gás natural para a obtenção do hidrogênio (combustível das células) chega a ser de aproximadamente 3 e 4 vezes menor que as emissões provenientes da combustão do etanol e da gasolina, respectivamente. Tendo vista que a emissão de um veículo a combustão a gasolina é de 4,26 toneladas de CO2 eq. por ano, a etanol é de 3,44 toneladas por ano e a reforma do gás natural é de 1,01 toneladas por ano. Segundo o Inventário de emissões antrópicas de GEEs diretos e indiretos do Estado de São Paulo (2011), as emissões de CO2 equivalente no ano de 2005 foi estimado em 139.811 GgCO2eq, sendo que o setor de transporte representou 40.121 GgCO2eq neste mesmo ano. Deste total, 37.615,56 Gg. foram provenientes dos automóveis leves, correspondendo 27% de todas as emissões. A meta proposta pela Política Estadual de Mudanças Climáticas (PEMC) é a redução de 27.962,2 GgCO2eq no período de 2005 para 2020, ou seja, em 2020 as emissões de CO2 equivalente precisarão representar um total de 111.848,8 Gg. 141
  • 142. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS Tendo em vista os resultados e a comparação dos três cenários, observou-se que a introdução desta nova tecnologia contribuirá para a redução das emissões de CO2 equivalente. Se considerar o crescimento da frota sem esta nova tecnologia (Cenário Conservador) teríamos emissões de aproximadamente 94.561,47 Gg. de CO2 eq. em 2020, sendo que a meta proposta pela Política Estadual de Mudanças Climáticas (PEMC), para este mesmo ano, considerando todas as fontes de emissões, estacionárias e móveis, seria de 111.848.8 Gg.. Caso exista a introdução da tecnologia dos veículos movidos por célula a combustível, totalizaria uma emissão de 93.219,39Gg. e 91.834,65Gg. de CO2 eq. para os Cenários Realista e Otimista, respectivamente. Mesmo com expressivas reduções nas emissões de CO2 eq. , 1.342,08 Gg. (Realista) e 2.726,82 Gg. (Otimista), com relação ao cenário Conservador e os diversos ganhos no seu uso final, apenas essa medida não será suficiente para atingir a meta proposta. Percebe-se então, como um dos principais problemas é o excesso do número de veículos, uma vez que prevalece o conceito do transporte individual, faltando iniciativas, incentivos ou propostas da parte do poder público para mudar este conceito de modelo e transforma-la em transporte coletivo, reduzindo, consequentemente, a frota de veículos leves. Alternativas complementares, como restrições de emissões em fontes estacionárias e a introdução de alternativas de geração de energia, terão que trabalhar em conjunto na redução das emissões para conseguir alcançar a meta proposta pela PEMC, uma vez que essa montante de emissões apresentada é apenas relacionada aos automóveis e a PEMC estabeleceu o critério de redução como emissão global (contabilizando todas as fontes). Por fim, recomendam-se novos estudos relacionados a esta tecnologia em questão, tanto para ampliar a visão e incentivar pesquisas nesta área, quanto para elaborar comparações e análises do ciclo de vida desta tecnologia e suas aplicações para demonstrar a viabilidade técnica e os seus benefícios à saúde humana e ao meio ambiente. A conscientização e demonstração da existência de tecnologias alternativas, as 142
  • 143. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 quais visam minimizar o impacto ao meio ambiente, suprindo as mesmas necessidades de outros elementos mais poluentes, se faz de extrema importância para a sociedade. 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANFAVEA (Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores). Anuário da indústria automobilística brasileira. São Paulo, 2011. BERNARDI JUNIOR, Paulo. Energias Renováveis. Curso ministrado em Agosto de 2011. Escola: EDUTECH Ambiental, São Paulo. BEZERRA FILHO, João Gaspar. Células a combustível a hidrogênio: estudo de caso comparativo com um motor a combustão. Dissertação (Trabalho de Conclusão de Curso) - Curso de Tecnologia Mecatrônica, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Ceará, Fortaleza, 2008. BRASIL. Banco de dados DENATRAN. Disponível em <http://www.denatran.gov.br/frota.htm>. Acessado em 07/09/2011. BRASIL. Censo 2010 – IBGE. Disponível <http://www.censo2010.ibge.gov.br/resultados_do_censo2010.php>. Acessado em em 07/09/2011. BRASIL. LEI Nº 13.798, DE NOVEMBRO DE 2009. Política Estadual de Mudanças Climáticas. Disponível em <http://www.ambiente.sp.gov.br/legislacao/estadual/leis/2009_lei_13798.pdf>. Acessado em 07/09/2011. BRASIL, Ministério de Minas e Energia. Balanço Energético Nacional 2010. Brasília, 2010. 143
  • 144. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 CETESB. Qualidade do Ar no Estado de São Paulo 2010. Disponível em <<http://www.cetesb.sp.gov.br/ar/qualidade-doar/31-publicacoes-e-relatorios>. Acessado em: 20/09/2011. COMGÁS. Composição do gás natural. Disponível <http://www.comgas.com.br/conheca_sociedade/escola/composicao.asp>. em Acessado em: 06/04/2012. DAIMLER. Electrifi cation of the Drivetrain. 2010. Disponível em < http://www.daimler.com >. Acessado em: 10/02/2012. FENABRAVE (Federação Nacional da Distribuição de Veículos Automotores). Semestral da distribuição de Veículos automotores no Brasil de 2009. 2009. GOMES NETO, E.H., Hidrogênio, evoluir sem poluir: a era do hidrogênio, das energias renováveis e das células a combustível. 1° ed. 2006, Curitiba: Editora: Brasil H2. GREENHOUSE GÁS (GHG) Protocol. Contabilização, quantificação e publicação de inventários corporativos de emissões de gases de efeito estufa: Segunda Edição. 2008 LINARDI, Marcelo. Introdução à ciência e tecnologia de células a combustível. São Paulo: Artliber Editora, 2010. MATTOS, L. B. R. A Importância do Setor de Transportes na Emissão de Gases do Efeito Estufa – O Caso do Município do Rio de Janeiro. Tese (Mestrado em Planejamento Energético). 179 p. Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE, Rio de Janeiro, 2001. MARQUES, A. R.; AUGUSTO, A. F.; MONTEIRO, P. T. O Hidrogénio como vector energético nos transportes. 2004. 144
  • 145. ISSN 1980-0894 Seção, Vol. 8, n. 2, 2013 MARUYAMA, Flávio M.; et al. Células de combustível e a integração de recursos energéticos. São Paulo:USP, 2002. MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE (MMA). 1º inventário nacional de emissões atmosféricos por veículos automotores rodoviários – Relatório Final. 2011 PAINE, CHRIS. Who killed the electric car? (Quem matou o carro elétrico?). DVD (92 min.), son., color, leg. Califórnia, 1996. SERRA, Eduardo T.; et al. Células a Combustíveis: Uma alternativa para Geração de Energia e a sua Inserção no Mercado Brasileiro. CEPEL – Centro de Pesquisas de Energia Elétrica. Rio de Janeiro, 2005. VECCHIA, Rodnei. O meio ambiente e as energias renováveis: instrumentos de liderança visionária para a sociedade sustentável. São Paulo: Minha Editora, 2010. Data de Recebimento 16/4/13 Data de Aceite 18/9/13 145