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Beneficios dos Sistemas Naturais em Sistemas de Manejo Integrado de Agua

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Palestra oferecida na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ/USP) em 23/Ago, por ocasiao da realizacao do XII SIGA - Seminario para Interacao em Gestao Ambiental.

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Beneficios dos Sistemas Naturais em Sistemas de Manejo Integrado de Agua

  1. 1. Quais alternativas os sistemas naturais nos oferecem com relação ao desenvolvimento de sistemas de manejo integrado de Água? Guilherme Castagna Piracicaba, 23 de agosto de 2015
  2. 2. A EXPANSÃO DA MANCHA URBANA
  3. 3. Rio Tietê, década de 20 Fonte: http://vivaobasquetebol.wordpress.com/2013/06/03/o-esporte-e-a-educacao-fisica-no-brasil/
  4. 4. Fonte: Jornal Zero Hora, RBS http://zerohora.rbsdirect.com.br/imagesrc/14418960.jpg?w=620 Para onde vai seu esgoto? Para onde vai a poluição do ar e das ruas? ADIVINHA: De onde vem a água que você bebe?!?
  5. 5. A EXPANSÃO DA MANCHA URBANA & AS MUDANÇAS CLIMÁTICAS LOCAIS http://megacidades.ccst.inpe.br/sao_paulo/VRMSP/capitulo3.php Aumento da temperatura do ar de 2,1º C e diminuição da umidade relativa do ar em 7%
  6. 6. RESILIÊNCIA ZERO
  7. 7. “Manual de Instruções para a Espaçonave Terra” Buckminster Füller & o conceito de Design Ecológico
  8. 8. Design para sobrevivência “O que separa os dois é apenas o tempo...” t
  9. 9. MANUAL DE INSTRUÇÕES: CICLO GLOBAL Toda água que haverá no planeta já existe, hoje
  10. 10. MANUAL DE INSTRUÇÕES: CICLOS GLOBAL & LOCAL
  11. 11. MANEJO INTEGRADO DE ÁGUA Águas residuárias Água de chuva Abastecimento de água
  12. 12. Fonte: SUN MAR GESTÃO DA DEMANDA Fonte: IPEP (2005) Cartilha Manejo Apropriado de Água (IPESA)
  13. 13. GESTÃO DA DEMANDA
  14. 14. ÁGUA CINZA Cinzas 75% Preta 25% Wetlands de fluxo horizontal para tratamento de água cinza
  15. 15. UTILIZAÇÃO DE VERMIFILTRO PARA TRATAMENTO DE ESGOTO Cinzas 75% Preta 25%
  16. 16. Natural Urbanizado REDUÇÃO DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL + MELHORIA DA QUALIDADE DA ÁGUA
  17. 17. REDUÇÃO DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL + MELHORIA DA QUALIDADE DA ÁGUA
  18. 18. Fluxus - Experiências Premiadas
  19. 19. Água de chuva: Controle na fonte
  20. 20. JARDIM DE CHUVA: Anatomia
  21. 21. JARDIM DE CHUVA: Escolha de plantas
  22. 22. JARDIM DE CHUVA: Aplicacoes
  23. 23. JARDIM DE CHUVA: Aplicação em indústria (2015) Área do jardim de chuva
  24. 24. BIOSSISTEMAS INTEGRADOS EM LARGA ESCALA – Araruama/RJ Antes/depois Araruama/RJ (2008): 100.000 pessoas (Rede + caminhões limpa-fosssa) 1. 2 lagoas anaeróbias 2. 2 lagoas de oxidação 3. Retorno do efluente ao Rio Aguamé Mau cheiro + necessidade de remoção de nutrientes
  25. 25. A vulnerabilidade da sociedade ao pico do Fosfato http://www.indexmundi.com/commodities/?commodity=rock-phosphate&months=180
  26. 26. http://sempegadas.wordpress.com/2013/02/10/ja-se-imaginou-a-nadar-neste-lago/
  27. 27. Energia incorporada
  28. 28. ETE Ponte dos Leites Araruama/RJ Tratamento de efluentes de limpa-fossa (250 m3/dia – 1.500/2.000 p/dia) Biodigestores
  29. 29. ETE Ponte dos Leites Araruama/RJ Lagoas de aeração Lagoa de decantação com macrófitas flutuantes Wetlands com macrófitas emergentes
  30. 30. ETE Ponte dos Leites Araruama/RJ Compostagem 254 toneladas de biomassa seca/mes 88 toneladas de composto/mês (Composto tipo ‘D’) Destinação: culturas perenes e reflorestamento
  31. 31. ETE Ponte dos Leites Araruama/RJ Produtos elaborados a partir de plantas de fibras longas (papirus, sombrinha chinesa) Artesanato Papel artesanal
  32. 32. ETE Ponte dos Leites Araruama/RJ Comparativo de custo unitario (R$/m3 de agua tratada) Sistema terciario convencional Sistema terciario em Biossistema Integrado (BSI) R$1,91/m3 R$0,24/m3
  33. 33. REFERÊNCIAS Cartilha Manejo Apropriado de Água - IPESA http://www.ipesa.org.br/downloads.html Guia de Sustentabilidade em Meios de Hospedagem (Santander) http://sustentabilidade.santander.com.br/pt/Espaco-de- Praticas/PDF/Guia_de_meios_de_hospedagem.pdf Soluções para Cidades - Iniciativas Inspiradoras (ABCP) http://solucoesparacidades.com.br/category/saneamento /2-iniciativas-inspiradoras-saneamento/ Cisterna Já! http://www.cisternaja.com
  34. 34. Guilherme Castagna guilherme@fluxus.eco.br http://www.fluxus.eco.br

Editor's Notes

  • Homenagem ao Prof. Dr. Eneas Salati, um dos pioneiros na pesquisa e aplicação dos wetlands construídos, ex-professor da ESALQ
  • O que nos impede de viver uma relação direta e saudável com nossos cursos de rios, lagos e corpos hídricos nas cidades? Por que essa cena está sempre distante dos grandes centros urbanos?
  • Mancha urbana e mananciais
    Formação dos núcleos urbanos e impacto nas águas locais
    Afastamento vs tratamento de esgoto
    O MODELO FALIDO de buscar água cada vez mais longe por falta de visão da necessidade e importância de melhor gerir as “águas locais”
    Longe de um centro urbano, cada vez mais próximo de outro. A disputa por água.
    Cidade como ralo vs. cidade como produtora de água
  • Nessa época, São Paulo era abastecida por poucos chafarizes, muitos poços e nascentes. As fossas negras, sempre presentes mas distante dos rios, assim, o impacto do esgoto não era tão presente, e os rios ainda eram fonte de água, alimento, lazer, e bem estar.
  • A saúde de nossos rios é a maior mostra de como vivemos na Terra.

    Manejo desintegrado dos serviços de saneamento. São gerenciados de forma isolada, mas tratam de temas absolutamente integrados, em especial quando lidamos com o tema “Água”: abastecimento de água, tratamento de efluentes, manejo de água de chuva. Todos fazem parte do mesmo ciclo, e assim, a qualidade do “produto final”, depende de quanto essa preocupação da qualidade da água está presente nos 3 eixos.

  • A expansão da mancha urbana, a remoção da vegetação, e o acréscimo das estruturas produtoras e mantenedoras de calor.
    Queima de combustíveis fosseis, vias de asfalto e concreto (grande inercia termica), zero retencao de agua.
    Criacao de uma paisagem naturalmente desertica, com grande amplitude termica e reducao da umidade local
  • Manchetes recentes de jornais (2014/2015) atestando a criacao de um clima desertico na cidade, comprovados pela grande amplitude termica, ar seco, e cheias mesmo em periodos de seca. Ou seja, nao ha capacidade de retencao de agua na cidade, o naturalmente acelera a transformacao da paisagem original da mata atlantica em deserto (man-made). Resiliencia zero.
  • O surgimento da disciplina do design ecológico
    Manual de instruções para espaçonave Terra: Planeta finito, recursos finitos, ciclos infinitos.
    Dinâmica da vida na natureza é de geração contínua de abundância.
    Intervenção regeneradora – impacto positivo!
  • Nosso planejamento de ocupação de espaços desconsidera a presença de água, ou a importância de sua presença para geração de ambientes saudáveis e duradouros. Planejar para Água, é planejar para sobrevivência. Nossa ocupação hoje gera desertos, mas ainda assim, se permitirmos, esses desertos voltam a se regenerar em altíssimos graus de complexidade.
    Existe uma inteligência essencial na natureza, que é a da restauração, da regeneração. Todo ambiente natural após sofrer algum grave impacto, começa a se reestabelecer, se regenerar. Assim, a cura é uma característica desse planeta. A cura começa em passos simples, lentos, aumentando a diversidade e a complexidade dos elementos presentes no meio. Em terra firme, por exemplo, toda a restauração inicia com processos naturais que permitam que a Água possa se estabelecer no local. Pelo crescimento de plantas pioneiras (“daninhas”?!?) que ajudam a descompactar o solo, e a reter água para espécies mais exigentes
  • A permanencia e continuidade da disponibilidade de agua no interior dos continentes em funcao da existencia de árvores (evapotranspiração).

    Notar a limitacao de “entrada” de água nos aquiferos profundos (recarga), e a extração predatória atual desses volumes para abastecimento humano. Nossa herança consumida para pagar as contas mensais de “cartão de crédito”! Uma hora vai acabar!

    Se o volume de agua no planeta e’ fixo, a crise entao fica escancaradamente clara como sendo de incapacidade de adequacao da ocupacao humana a disponibilidade local. Hora de rever nossas praticas e nos adequar ao “Manual de Instrucoes”: ciclo d’ agua como guia para todo e qualquer tipo de atividade humana.
  • O ciclo d’agua global como uma composição de ciclos d’agua locais. Novamente, a importancia de se manter a floresta no interior dos continentes para promover a “producao” e retencao de agua no interior”, associado a estrategias basicas de retencao, infiltracao, e evapotranspiracao.
  • Um empreendimento pode ser visto como um componente do ciclo d’agua regional, mas também pode ser visto como um ciclo local, em si mesmo. O desafio do manejo integrado portanto, passa a ser atender a demanda local e restaurar o ciclo local com o manejo apropriado dos recursos locais (superficiais).
  • GESTÃO DA DEMANDA:
    Qualquer projeto toma como partido estrategias basicas de gestao da demanda. Se nao temos agua potavel para todos os usos, e’ fundamental, portanto, que utilizemos estrategias para minimizar ou anular o uso de agua potavel para fins nao-potaveis. Um exemplo e’ o uso do banheiro seco, que dispensa qualquer tipo de agua (potavel ou nao-potavel) e ainda transforma o “esterco humano” em fertilizante. Mais uma oportunidade de recriacao dos ciclos locais! Coco e’ materia organica e sinonimo de fertilidade, so’ e’ um problema se nao inserido positivamente em ciclos virtuosos.
  • GESTÃO DA DEMANDA:
    Onde nao ha possibilidade de operar a anulacao do consumo de agua, e’ fundamental compreender exatamente onde e quanta agua se consome nos diferentes processos. No exemplo, o resultado do monitoramento de consumo diario de agua em uma industria de vidros situada em Sao Paulo, resultado de uma consultoria oferecida pela Fluxus entre 2014/2015. O diagrama de fluxo Sankey oferece um panorama visualmente claro dos maiores consumidores de agua, e assim, um olhar estrategico para intervencao nos pontos mais relevantes visando a reducao do consumo global.
  • ÁGUA CINZA:
    Dentre o consumo total de agua servida produzido por uma residencia, cerca de 75% se trata de agua cinza (agua sem fezes), que poderia ser tratada localmente para reuso direto no local. O volume de agua cinza produzido diariamente e’ maior do que o volume consumido diariamente com fins nao-potaveis, dai, passa a ser possivel reduzir diretamente o consumo de uma residencia com o simples reuso de agua em cerca de 30% do total consumido.

    Como exemplo sao mencionados o reuso direto com aplicacao para frutiferas, tomando proveito da enorme quantidade de microorganismos beneficos presentes a superficie do solo, o que ainda favorece o tratamento efetivo a medida em que a agua infiltra e e’ disponibilizada para infiltracao junto as arvores, que acabam produzindo muito mais frutos numa irrigacao passiva, que ainda dispensa a utilizacao de agua potavel. Um outro elemento natural pode ser a utilizacao de wetlands construidos para purificacao de agua cinza visando o reuso interno na edificacao.
  • ÁGUA RECICLADA:
    O vermifiltro surge como uma estrategia inovadora para transformacao das fezes em nutrientes, atraves da utilizacao de minhocas californianas para digestao da materia organica. O sistema é de fato um filtro que permite a livre passagem da agua servida e a disponibiliza para tratamento complementar, sendo retido todo o material particulado. Como a agua servida não ficou em contato direto com mais água contaminada (como numa fossa, por exemplo), ela possue boa qualidade, e ainda pode ser tratada para reuso nao-potável de forma simples através de wetlands construídos, ou mesmo para aplicação subsuperficial para frutíferas, como no exempl anterior.
  • MELHORIA DA QUALIDADE DA ÁGUA DE ESCOAMENTO E GESTÃO HIDROLÓGICA:
    Áreas urbanizadas tendem a produzir escoamento de cerca de 95% do volume total precipitado anual, situação oposta ao ambiente natural, onde cerca de 95% é retido e infiltrado. Isso em função basicamente da criação de estruturas impermeabilizantes (pisos de concreto, asfalto, cimento), e áreas verdes sem condições mínimas de retenção e infiltração de água em função da compactação dos solos, comprometimento de sua estrutura e porosidade. A ausência de vegetação de porte também mantém altas as temperaturas do solo, o que o torna menos receptível à retenção de água.
  • Solos compactados obviamente oferecem menor espaço disponível para infiltração, e assim promovem maior escoamento. As áreas verdes geralmente tem sua estrutura funcional comprometida com a remoção dos horizontes O & A do solo, responsáveis pela efetiva retenção de água em ambientes florestais. Sem a cobertura o solo fica frágil e mais suscetível à compactação, favorecendo a entrada num ciclo vicioso de escoamento crescente e contínuo, favorecido pelo mal manejo das espécies vegetais, que promovem a adoção em larga escala de gramados mantidos metodicamente curtos, ao invés de privilegiar um paisagismo apropriado ao nosso clima, vigoroso e produtor de sombra e matéria orgânica para o solo.
  • USO DE AGUA DE CHUVA E DE AGUA DE DRENAGEM SUPERFICIAL
    Projetos desenvolvidos pela Fluxus:
    . Harmonia 57: expo na Bienal de Veneza 2008, Zumtobel Award, categoria Sustentabilidade no Ambiente Construído, 2010
    . Estádio Nacional de Brasília: Plano de Manejo de Águas Pluviais, premiado Von Martius (2013), e Saint Gobain (2014)

    Característica em comum: ZERO CONSUMO DE ÁGUA POTÁVEL PARA FINS NÃO-POTÁVEIS, MÁXIMA RETENÇÃO E INFILTRAÇÃO PARA RECARGA DE LENÇOIS RASOS. Para mais info consulte o link para download dos cadernos de sistematização dos projetos, disponiveis no slide 36.
  • USO DE AGUA DE CHUVA E DE AGUA DE DRENAGEM SUPERFICIAL + CONTROLE DE ESCOAMENTO E MELHORIA DA QUALIDADE DA AGUA

    O melhor lugar para reter água é onde ele cai (“controle na fonte”)!

    Utilização de um amplo conjunto de elementos para promover a retenção de água no lote, favorecendo a infiltração, evapotranspiração, e disponibilidade de água local para uso (potável ou não-potável):

    Atuação no empreendimento idêntico ao manejo recomendado para grandes áreas. Sempre do topo do morro (telhado!) para baixo.
  • CONTROLE DE ESCOAMENTO E MELHORIA DA QUALIDADE DA AGUA

    Jardins de chuva são elementos fundamentais para uma nova paisagem retentora de água. São simples e baratos de executar, dispensam rega ou irrigação na maior parte do ano (podem dispensar completamente, dependendo das espécies escolhidas), e são facilmente replicáveis.
  • CONTROLE DE ESCOAMENTO E MELHORIA DA QUALIDADE DA AGUA

    Qualquer espécie pode ser plantada em um jardim de chuva. Tradicionalmente são utilizadas espécies ornamentais de baixo porte, mas frutíferas de baixo e médio porte também podem ser plantadas, assim como espécies produtivas. É sugerido no entanto que as espécies escolhidas façam parte de uma composição de plantas, dentre as quais devem ser privilegiadas aquelas com capacidade de condensação de água como o agapanto e a iris, que ainda dispensam rega ao longo do ano, trazendo umidade para as plantas em seu entorno.
  • CONTROLE DE ESCOAMENTO E MELHORIA DA QUALIDADE DA AGUA

    O jardim de chuva ‘e um elemento versatil e pode ser adaptado a uma serie de contextos e condicoes, como em parques, jardins publicos, quintais, areas inclinadas, calcadas e ate’ mesmo em vias de transito de veiculos. Quando utilizado em calcadas exige areas amplas de passeio, e pode ainda ser integrado as galerias pluviais existentes, disponibilizando agua com qualidade muito superior a agua de escoamento das vias.
  • CONTROLE DE ESCOAMENTO E MELHORIA DA QUALIDADE DA AGUA

    Na mesma industria atendida em consultoria mencionada no slide 15, foi sugerido um jardim de chuva para reter os residuos usualmente levados pelas chuvas para a rede de drenagem local, e promover a infiltracao da agua no lencol, o que favorece o aumento da disponibilidade de uma mina que e’ usada atualmente para atender parte da demanda local de agua nao-potavel.
  • REDUCAO DO TRANSBORDAMENTO DAS REDES DE ESGOTO:

    Ainda que teoricamente as redes de esgoto no Brasil estejam isoladas das redes de drenagem (sistema separador absoluto), na pratica, muitos municipios simplesmente tem apenas uma rede que atende ambos servicos (sistema unitario). Em Araruama, cidade localizada na regiao dos lagos do RJ, um sistema de tratamento existente foi obrigado a ser reformulado em funcao do crescimento da cidade, que se avizinhou da estacao, e que comecou a demandar a reformulacao do sistema em funcao do mau cheiro produzido pela estacao (lagoas anaerobias). A deposicao de materia organica em grande quantidade nos lagos, haja vista se tratar de um sistema secundario, tambem era causadora da eutrofizacao do lago local, assim, foi demandada a implantacao de uma estacao de tratamento terciaria (com remocao de nutrientes).
  • Princípios básicos 2: Dependência da agricultura em fontes não-renováveis de fertilizantes (pico do Fósforo previsto para 2030)

    Relacionar a perspectiva de mineração de fontes finitas de nutrientes (rochas fosfatadas) com sua escassez, aumento de preço, e perspectivas de aumento de preços nos alimentos, e dificuldade em manter o padrão de produção como hoje o conhecemos, baseados na MINERAÇÃO de recursos naturais não-renováveis.

    China, Marrocos (37%), Jordania e Africa do Sul detem 80% das reservas de rochas fosfatadas!
    (http://www.ecodebate.com.br/2014/07/30/o-pico-do-fosforo-e-o-aumento-do-preco-dos-alimentos/)

    Mais em:
    http://www.livescience.com/45434-peak-phosphorus-will-be-a-shortage-we-cant-stomach.html
    http://www.theguardian.com/environment/2010/jul/14/oil-food
    http://www.greenprophet.com/2014/06/tunisias-phosphate-town-is-dying-over-our-addiction-to-phosphorus/
    http://www.theguardian.com/environment/2013/nov/06/nutrient-recovery-fertiliser-human-excrement-slough
  • Princípios básicos 3: Produção de biomassa em meio aquático

    Nutrientes dispostos em água permitem o crescimento acelerado de algas e plantas aquáticas, até o ponto em que tem início a mortandade dessas plantas, causando um aumento abrupto na demande de oxigênio para decomposição da matéria orgânica, reduzindo a quantidade de oxigênio disponível para os seres vivos, causando mortalidade em massa de peixes e organismos aquáticos sensíveis. Se nutrientes potencializam seu desenvolvimento, então…
  • Princípios básicos 4: Energia incorporada de TODA e qualquer fonte de matéria orgânica (inclusive de fezes e outros resíduos orgânicos)

    O sol como fonte principal de energia, que pode ser redisponibilizada com o manejo dos materiais. Biodigestão, por exemplo. Queima de biomassa, outro exemplo.
  • Princípios básicos 5: A INSPIRAÇÃO, sistemas de policultivo aquático milenares chineses.

    Cultivo integrado de plantas, peixes e animais era capaz, há mais de 5.000 anos, de produzir alimentos a uma taxa de 17 pessoas/ha, ao contrário da agricultura “moderna”, com sua capacidade suporte de apenas 2 pessoas por hectare.
  • Os biodigestores (na epoca em construcao, em Dez/14) receberao todo o efluente destinado a estacao pelos caminhoes limpa-fossa, cujo volume corresponde a algo entre 1.500 a 2.000 habitantes/dia. Apos esta etapa, todo o volume se integra a uma zona de raizes exclusiva deste sistema, integrando-se a area de tratamento com fluxo superficial em plantas emergentes (tratamento terciario), seguindo junto ao fluxo da estacao
  • Tratamento de esgoto como subproduto do processo de tratamento:
    . Primario: lagoas de aeracao
    . Secundario: decantacao e remocao preliminar de nutrientes em tanque de macrofitas flutuantes
    . Terciario: fluxo superficial (aparente) em tanques de plantas emergentes, formadas por ilhas de sombrinhas chinesas e papirus.
  • Todas as plantas aquáticas (flutuantes do tratamento secundário e emergentes do tratamento terciário) são direcionadas para secagem e posteriormente para compostagem por uma empresa terceirizada. O composto é posteriormente vendido por essa empresa, como tipo “D”, aprovada para aplicação em culturas perenes e reflorestamento. Tecnicamente poderia possuir um enquadramento mais exigente, mas por se tratar de planta produzida a partir de contato com esgoto, essa e a unica classificacao oficial permitida.
  • Produção de artesanato por cooperativa local a partir do manejo das fibras das plantas emergentes
    Potencial (comprovado em testes) de produção de papel a partir do manejo das fibras das plantas emergentes
  • Soma-se a todos os beneficios ja mencionados o fato do custo efetivo de tratamento terciario no sistema implantado na ETE Ponte dos Leites, em Araruama, ser de R$0,24/m3 (dados de Out/2014), em contrapartida ao custo de R$1,91/m3, de uma estacao de tratamento terciario convencional. Ou seja, um sistema mais simples, mais produtivo, de menor custo de operacao e implantacao, do que qualquer outro sistema convencional de tratamento terciario.
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