FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE RONDÔNIA - UNIR CAMPUS DE JI-PARANÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA

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1 FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE RONDÔNIA - UNIR CAMPUS DE JI-PARANÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE EFLUENTES GERADOS POR DESTILARIA DE ÁLCOOL Por: Alyne Foschiani Helbel Leonardo Rosa Andrade Ji-Paraná/RO Julho de

2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE RONDÔNIA - UNIR DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE EFLUENTES GERADOS POR DESTILARIA DE ÁLCOOL Trabalho apresentado à Fundação Universidade Federal de Rondônia - Campus de Ji-Paraná (RO)-, como parte dos requisitos para o aproveitamento da disciplina Resíduos Industriais no curso de Engenharia Ambiental, sob orientação da profª Dra. Gersina Nobre da Rocha Carmo Junior. Ji-Paraná/RO Julho de

3 1. INTRODUÇÃO Atualmente o Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar do mundo, e já demonstrava o seu potencial para produzi-la desde o século XVI, quando o principal produto brasileiro era o açúcar dos canaviais nordestinos. A cana-de-açúcar também serve como matéria-prima para produção de álcool, que é utilizado como fonte de energia renovável. Na indústria alcooleira, há a geração de vários efluentes, o principal deles é o vinhoto ou vinhaça, que é um líquido de coloração marrom escura, de natureza ácida e que ao sair da bica de destilação, atinge temperaturas em torno de 107 ºC. Apresenta elevada demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e é produzida, em media, a razão de aproximadamente 13 litros de vinhaça por litro de álcool destilado (NETO, 2008, p. 13). Até a década de 1970, as principais destinações da vinhaça, ou vinhoto eram os mananciais de superfície e "áreas de sacrifício". Com o extraordinário aumento da produção do resíduo, com a implementação do PROÁLCOOL, e ainda com a proibição legal do lançamento da vinhaça nos cursos d água, no final dos anos 70 (PORTARIA MINTER Nº 323, de 29 de novembro de 1978), esforços passaram a ser envidados no sentido de se desenvolver possibilidades tecnológicas para sua destinação (CORAZZA, 2006, p. 2). O PROÁLCOOL, um programa governamental, instituído na década de 70, teve originalmente como objetivo a produção de um combustível alternativo aos derivados de petróleo (VAN HAANDEL, 2000, p. 1). Dentro da matriz energética adotada no Brasil, o álcool etílico carburante se destaca pela economia em importação de petróleo, no uso do bagaço para cogeração de energia elétrica, e a vinhaça e a torta de filtro pela substituição de insumos químicos na lavoura (ALBUQUERQUE, 2005, p. 1). Durante décadas, mesmo quando ainda não era gerada nos volumes atuais, a vinhaça já provocava nos órgãos de controle ambiental e na comunidade científica alguma preocupação quanto a seus impactos ambientais, por conta disso, desde a década de 40 a vinhaça já era objeto de estudo de cientistas (CORAZZA, 2006, p. 3). Os processos de tratamento a serem adotados, as suas formas construtivas e os materiais a serem empregados são considerados a partir dos seguintes fatores: a legislação ambiental regional; o clima; a cultura local; os custos de investimento; os custos operacionais; a quantidade e a qualidade do lodo gerado na estação de tratamento de efluentes industriais; a qualidade do efluente tratado; a segurança operacional relativa aos vazamentos de produtos 3

4 químicos utilizados ou dos efluentes; explosões; geração de odor; a interação com a vizinhança; confiabilidade para atendimento à legislação ambiental; possibilidade de reuso dos efluentes tratados (GIORDANO,1999, p. 137). Neste trabalho busca-se caracterizar os compostos existentes nos efluentes de destilarias de álcool, além de propor um tratamento para estes efluentes. 2. REFERENCIAL TEÓRICO 2.1. Características dos efluentes líquidos gerados por destilaria de álcool O processo produtivo das indústrias sucro-alcooleiras, geram vários tipos de efluentes, como: água de lavagem de cana, água de resfriamento, água multi-jatos, condensados, vinhaça e outros efluentes. Segue abaixo as características dos principais efluentes deste segmento da indústria Vinhaça A vinhaça é caracterizada como sendo o principal efluente de destilarias, com alto poder poluente e alto valor fertilizante; o poder poluente, cerca de cem vezes maior que o do esgoto doméstico, decorre da sua riqueza em matéria orgânica, baixo ph, elevada corrosividade e altos índices de demanda bioquímica de oxigênio (DBO), além de elevada temperatura na saída dos destiladores (FREIRE e CORTEZ apud NETO, 2008, p. 16). A composição química da vinhaça é bastante variável e depende, principalmente, de fatores como a natureza e a composição da matéria prima, do sistema usado no preparo do mosto, do método de fermentação adotado e do sistema de condução da fermentação alcoólica, do tipo de levedura utilizada, do tipo de aparelho destilatório empregado, da maneira de destilação e do tipo de flegma separado (GLORIA apud NETO, 2008, p. 16). Na Tabela 1 encontram-se as principais características da vinhaça, dentre as quais se destacam a matéria orgânica e o íon potássio, podendo-se observar suas quantidades em diferentes mostos. 4

5 Dos elementos presentes na vinhaça, apenas o nitrato poderia trazer problemas de saúde pública, se detectado em águas superficiais ou subterrâneas acima do teor de 10 mg /L. Elevados teores de nitrato podem ocasionar metahemoglobinoseele em crianças abaixo de 03 meses, e câncer em sistema digestivo de adultos. Os demais elementos podem ocasionar alterações no padrão de potabilidade da água, reduzindo as fontes de água potáveis (BERTONCINI, 2008, p. 3) Águas de lavagem A cana-de-açúcar, geralmente, é lavada antes de ser processada. Esta operação destinase a retirar os resíduos sólidos que são carreados durante a operação de corte, transporte e recepção na usina. Para a lavagem da cana-de-açúcar, utiliza-se uma quantidade significativa de água. Os fabricantes de equipamentos de usinas de açúcar e álcool recomendam, para o caso de carregamento mecanizado, a utilização de 6000 litros de água por tonelada de cana. Entretanto, a utilização é bastante variável nas usinas, indo de 2000 até 7000 litros de água por tonelada de cana, de acordo com a quantidade de água disponível. A água utilizada para a lavagem, tanto pode ser proveniente de um manancial qualquer ou ser da própria água utilizada nas colunas barométricas (BRAILE et al apud FREITAS & FERREIRA p. 10). 5

6 As águas de lavagem da cana, outro efluente líquido gerado nas usinas passa por processo de decantação, e é totalmente reutilizada na usina seja no resfriamento de caldeiras, seja na lavagem de máquinas, seja na irrigação da cana. A tendência atual é de redução no volume de água utilizada para lavagem dos colmos de 6-7 m³/t de colmo para 1,0 m³, em função da colheita da cana crua (BERTONCINI, 2008, p. 8) Outros efluentes a) Água da lavagem de pisos e equipamentos; Segundo Braile et al. (1993) apud FREITAS & FERREIRA p. 12, a quantidade de água utilizada para a lavagem dos pisos e equipamentos varia; entretanto, podemos considerar que o volume total de água de limpeza situa-se em torno de 200 a 300 m³ por lavagem de equipamentos e igual volume por lavagem dos pisos. As características das águas dessas lavagens são, também, bastante variáveis, tendo ph, às vezes, desde extremamente ácidos até extremamente alcalinos, de acordo com as substâncias químicas utilizadas. b) Água de resfriamento dos aparelhos da destilaria; Este efluente praticamente não causa problemas, pois não entra em contato direto com qualquer poluente. O único inconveniente, porém de fácil solução, é o aumento da temperatura que pode causar poluição térmica. A temperatura média desta água é de ordem de 40ºC (BRAILE et al., 1993 apud FREITAS & FERREIRA p. 12). c) Água da descarga das caldeiras; A DBO dessas descargas é bastante baixa, porém a concentração de lama inorgânica e sólidos solúveis é alta (BRAILE et al., 1993 apud Freitas & Ferreira). d) Esgoto doméstico; As indústrias também utilizam água para fins potáveis e sanitários, que compõem os esgotos domésticos da indústria Impactos ambientais ocasionados pelo lançamento de águas residuárias de destilarias de álcool sem tratamento prévio em corpos hídricos Grande parcela das atividades industriais e/ou agropecuárias tem proporcionado sérios problemas de poluição ao meio ambiente. A elevada concentração de material orgânico e o 6

7 seu lançamento em corpos hídricos pode provocar grande decréscimo na concentração de oxigênio dissolvido nesse meio, ocasionando em morte de animais, exalação de odores fétidos e gases agressivos, que por sua vez, dificultam o tratamento da água para abastecimento público. Entre os principais problemas relacionados aos lançamentos de efluentes industriais in natura em corpos d água, destacam-se: elevação da DBO (demanda bioquímica de oxigênio); aumento da temperatura; eutrofização dos corpos hídricos (proliferação de doenças) Elevação de DBO Representa a demanda potencial de oxigênio dissolvido que poderá ocorrer devido à estabilização dos compostos orgânicos biodegradáveis, o que poderá trazer os níveis de oxigênio nas águas abaixo dos exigidos pelos peixes, levando-os à morte. Em outras palavras, o principal efeito ecológico da poluição orgânica em um curso d água é o decaimento dos teores de oxigênio dissolvido causado pela respiração dos microrganismos que se alimentam da matéria orgânica (VON SPERLING, 2005, p. 89) Aumento da temperatura Este aspecto físico da vinhaça (elevada temperatura) decorre de seu sistema de produção em que é gerada, que resulta em seu caráter poluidor de natureza física na forma de calor (CORAZZA, 2006, p. 6). Ao sair da bica de destilação, a vinhaça pode atingir temperaturas em torno de 107 ºC devido às reações exotérmicas no processo industrial (NETO, 2008, p. 13) Eutrofização dos corpos hídricos A vinhaça apresenta alta concentração de nutrientes (nitrogênio, fósforo e potássio) em sua composição. Estes íons (N, P e K) quando lançados em corpos hídricos podem causar o 7

8 fenômeno denominado eutrofização ou eutroficação das águas favorecendo o desenvolvimento de certos organismos como, por exemplo, plantas aquáticas. A eutrofização causa efeitos indesejáveis em corpos hídricos (ARCEIVALA, 1981; THOMANN & MUELLER, 1987; VON SPERLING 1994 apud VON SPERLING, 2005, PP ): Problemas estéticos e recreacionais. Diminuição do uso da água para recreação, balneabilidade e redução geral da atração turística devido a: * Frequentes florações das águas; * Crescimento excessivo da vegetação; * Distúrbios com mosquitos e insetos; * Eventuais maus odores; * Eventuais mortandades de peixes. Condições anaeróbias no fundo do corpo d água. O aumento da produtividade do corpo d água causa uma elevação da concentração de bactérias heterotróficas que se alimentam da matéria orgânica das algas e de outros microrganismos mortos, consumindo oxigênio dissolvido do meio líquido. No fundo do corpo d água predominam condições anaeróbias, devido à sedimentação da matéria orgânica, e à reduzida penetração do oxigênio a estas profundidades, bem como a ausência de fotossíntese (ausência de luz). Com a anaerobiose, predominam condições redutoras, com compostos e elementos no estado reduzido: * O ferro e o manganês encontram-se na forma solúvel, trazendo problemas ao abastecimento de água; * O fosfato encontra-se também na forma solúvel, representando uma fonte interna de fósforo para as algas; * O gás sulfídrico pode causar problemas de toxicidade e maus odores. Eventuais condições anaeróbias no corpo d água como um todo. Dependendo do grau de crescimento bacteriano, pode ocorrer, em períodos de mistura total da massa líquida (inversão térmica) ou de ausência de fotossíntese (período noturno), mortandade de peixes e reintrodução dos compostos reduzidos em toda a massa líquida, com grande deterioração da qualidade da água; 8

9 Eventuais mortandades de peixes. A mortandade de peixes pode ocorrer em função de: * Anaerobiose; * Toxicidade por amônia. Em condições de ph elevado (frequentes durante os períodos de elevada fotossíntese retirada da acidez carbônica), a amônia apresenta-se em grande parte na forma livre (NH 3 ), tóxica aos peixes, ao invés de na forma ionizada (NH 4+ ), não tóxica; Maior dificuldade e elevação nos custos de tratamento da água. A presença excessiva de algas afeta substancialmente o tratamento da água captada no lago ou represa, devido à necessidade de: * Remoção da própria alga; * Remoção de cor; * Remoção de sabor e odor; * Maior consumo de produtos químicos; * Lavagens mais frequentes dos filtros. Problemas com o abastecimento de águas industriais. Elevação dos custos para o abastecimento de água industrial devido a razões similares às anteriores, e também aos depósitos de algas nas águas de resfriamentos; Toxicidade das algas. Rejeição da água para abastecimento humano e animal em razão da presença de secreções tóxicas de cianobactérias (cianotoxinas); Modificações na qualidade e quantidade de peixes e de valor comercial; Redução na navegação e capacidade de transporte. O crescimento excessivo de macrófitas enraizadas interferem com a navegação, aeração e capacidade de transporte do corpo d água; Desaparecimento gradual do lago como um todo. Em decorrência da eutrofização e do assoreamento, aumenta a acumulação de matérias e de vegetação, e o lago se torna cada vez mais raso, até vir a desaparecer. Esta tendência de desaparecimento de lagos (conversão a brejos ou áreas pantanosas) é irreversível, porém usualmente 9

10 extremamente lenta. Com a interferência do homem, o processo pode se acelerar abruptamente. Caso não haja um controle na fonte e/ou dragagem do material sedimentado, o corpo d água pode desaparecer relativamente e rapidamente Tratamento de efluentes gerados por destilaria de álcool Tratamento de vinhaça Os compostos presentes no vinhoto (vinhaça) bruto são indesejáveis quando pretendese dispor esta água residuária em águas superficiais, uma vez que este efluente apresenta características como, por exemplo, alta temperatura, elevada concentração de material orgânico, alto teor de sólidos em suspensão, ph baixo e concentrações de nutrientes N, P e K acima dos padrões de lançamento em corpos hídricos, que pode vir a comprometer a qualidade da água (VAN HAANDEL, 2000, p. 3). Dessa forma, faz-se extremamente necessário promover o tratamento da vinhaça antes que esta seja despejada em corpos receptores e/ou solos, dependendo da carga orgânica presente em sua massa líquida, haja vista que grandes concentrações de nutrientes e material orgânico podem percolar pelo perfil pedológico e atingir as águas subterrâneas da região contígua à disposição final do restilo (vinhaça). A biodigestão anaeróbia da vinhaça é uma alternativa utilizada em algumas usinas sucroalcoleiras paulistas e consiste na diminuição da carga de DBO desse material através do seu tratamento em reatores anaeróbios, um processo largamente conhecido e empregado no tratamento de efluentes urbanos domésticos. Durante a digestão anaeróbia, microrganismos consorciados na ausência de oxigênio molecular promovem a transformação de compostos orgânicos complexos, como carboidratos, proteínas e lipídios em produtos mais simples como o gás metano e carbônico. Este processo de tratamento tem como vantagens um baixo consumo de energia, pequena produção de descartes (lodo), grande eficiência na diminuição da carga orgânica, baixa demanda de área, capacidade para suportar elevadas cargas orgânicas e a produção de gás metano envolvida no processo de tratamento pode gerar energia. Além disso, a vinhaça tratada nesse sistema apresenta baixíssimo potencial poluidor quando reutilizada na 10

11 fertirrigação (FREIRE & CORTEZ, 2000, p. 155 apud PIACENTE & PIACENTE, 2008, p. 11). Há diversos tipos de tratamentos anaeróbios, entretanto, os mais utilizados são os filtros anaeróbios e os reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), também conhecidos como reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo. A viabilidade do uso do reator UASB para tratar vinhoto à temperatura ambiental (20 a 30 ºC) tem sido demonstrada em várias unidades em escala real, já que o vinhoto é um excelente substrato para a digestão anaeróbia, haja vista que os nutrientes (N, P e K) presentes no restilo em altas concentrações são fatores essenciais em todos os processos biológicos, sendo assim possível aplicar uma altíssima carga orgânica ao reator. A eficiência dos reatores anaeróbios em degradar o vinhoto deve-se principalmente à composição favorável do material orgânico, que contém quase exclusivamente de material biodegradável e solúvel, tendo-se uma concentração muito elevada de ácidos graxa voláteis (6 g/l), o precursor direto da metanogênese (KASPAR E WUHRMANN, 1978 apud VAN HAANDEL, 2008, p. 4). Como a temperatura do vinhoto é extremamente alta (~107 ºC) ao sair do destilador e o teor de sólidos em suspensão também é elevado, deve-se armazenar o efluente em um açude e/ou tanque de equalização (posteriormente ao tratamento preliminar composto por gradeamento, desarenador e medidor de vazão, que objetivam remover sólidos grosseiros e materiais em suspensão) antes de entrar no reator anaeróbio, de forma que o tempo para o resfriamento e a sedimentação sejam eficientes Reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB) Os reatores UASB constituem-se na principal tendência atual de tratamento de esgotos no Brasil, como unidades únicas, ou seguidas de alguma forma de pós-tratamento. Nos reatores UASB, a biomassa cresce dispersa no meio, e não aderida a um meio suporte especialmente incluído, como o caso de filtros anaeróbios. A concentração de biomassa no reator é bastante elevada, justificando a denominação de manta de lodo. Devido a esta alta concentração, o volume requerido para os reatores anaeróbios de manda de lodo é mais reduzido, em comparação com todos os outros sistemas de tratamento. 11

12 O processo de tratamento de efluentes por reatores UASB dá-se pela seguinte maneira (VON SPERLING, 2005, pp ): O líquido entra ascendentemente pelo fundo do reator e se encontra com o leito de lodo, o que causa a adsorção de grande parte da matéria orgânica pela biomassa. Como resultado da atividade anaeróbia, são formados gases (principalmente metano e carbônico) e bolhas que apresentam tendência a flotação. Esta etapa da digestão se procede no compartimento denominado câmara de digestão; De modo a conter a biomassa no sistema, impedindo que ela saia com o efluente, a parte superior dos reatores de manta de lodo apresenta uma estrutura que possibilita as funções de separação e acúmulo de gás e de separação e retorno dos sólidos (biomassa). Esta estrutura consiste o separador trifásico ou separador de fases, por separar o líquido, os sólidos e os gases, que por sua vez são coletados pela parte superior do compartimento de gases ou zona de acumulação de gases, de onde são retirados para reaproveitamento (energia proveniente do metano) ou queima; Já os sólidos sedimentam-se na parte superior externa desta estrutura cônica ou piramidal, no compartimento de sedimentação (zona de sedimentação), deslizando pelas suas paredes com grande inclinação, até retornarem ao corpo do reator. Assim, tem-se a retenção de grande parte da biomassa no sistema, alcançada por simples retorno gravitacional; O espaço compreendido entre a câmara de digestão e a zona de sedimentação constitui a zona de transição, onde ocorrem as reações necessárias para estabilizar a matéria orgânica. Sendo assim, o efluente sai do compartimento de sedimentação relativamente clarificado por meio de vertedores ou tubulações perfuradas e segue para a etapa de pós-tratamento ou para o corpo receptor Remoção de nutrientes (N, P e K) A remoção de nitrogênio (N) e fósforo (P) pode ser um objetivo explícito do tratamento de esgoto, dependendo do impacto causado nos corpos receptores. No caso do 12

13 lançamento de vinhaça após tratamento de remoção da carga orgânica por reator UASB, fazse ainda necessário que haja a retirada dos nutrientes N, P e K (grande concentração), uma vez que o despejo in natura de vinhaça em corpos hídricos foi proibido na década de 70 justamente por esse conter elevada carga orgânica e nutrientes que promovem a eutrofização dos mananciais. O emprego de lagoas de polimento para remoção de nutrientes e decaimento bacteriano tem-se mostrado relativamente promissor, principalmente em função dos baixos custos de investimento e operação. Estas lagoas, extensivamente empregadas no Brasil, têm por objetivo proporcionar tempo de retenção suficiente para a desinfecção de efluentes pela radiação ultravioleta e para a remoção de nutrientes (principalmente N e P) pela ação de algas (TESSELE et al., 2005, p. 1). As lagoas de polimento são conceitualmente similares às lagoas de maturação, mas recebem esta nomenclatura específica por realizarem o polimento de efluentes de estações de tratamento, em particular os reatores anaeróbios, e mais especificamente os reatores tipo UASB. Tal se deve ao fato de os reatores anaeróbios não atingirem elevadas eficiências de remoção de DBO, requerendo usualmente um pós-tratamento, ou seja, um polimento. Além de se ter uma efetiva remoção de organismos patogênicos (objetivo das lagoas de maturação), alcança-se ainda um certo polimento na qualidade do efluente, em termos de remoção da matéria orgânica, o qual não é um objetivo precípuo das lagoas de maturação (VON SPERLING, 2005, p. 283) Tratamento de águas de lavagem De acordo com Braile et al. (1993) apud FREITAS & FERREIRA, p , as águas que saem do processo de lavagem da cana deverão passar por um gradeamento, de preferência de remoção mecânica, a fim de retirar os materiais sobrenadantes e outros sólidos separáveis. Após o gradeamento, essas águas deverão passar por um sistema de decantação, a fim de que sejam removidos os sólidos decantáveis. Após esse tratamento as águas poderão ser utilizadas na fertirrigação da lavoura juntamente com a vinhaça, evitando-se o lançamento desta diretamente ao corpo receptor. Esse é um processo adotado em várias usinas açucareiras do estado de São Paulo e Goiás. 13

14 Tratamento de outros efluentes a) Água da lavagem de pisos e equipamentos; Em indústrias que produzem álcool, as águas de lavagem de pisos devem ser enviadas à caixa receptora da vinhaça, pois é interessante fazer-se a diluição da mesma. Logo após, estes efluentes devem ser recalcados à lavoura para irrigação (BRAILE et al., 1993 apud FREITAS & FERREIRA, p. 12). b) Água da descarga das caldeiras; O resíduo pode ser isolado, ou pode ser incorporado à caixa receptora da vinhaça para a irrigação da lavoura (BRAILE et al., 1993 apud FREITAS & FERREIRA, p. 12). c) Esgoto doméstico; As águas residuárias oriundas dos esgotos domésticos da indústria devem ser tratadas separadamente e seu efluente pode ser utilizado na lagoa de estabilização (BRAILE et al., 1993 apud FREITAS & FERREIRA, p. 12) Tratamento e disposição final de lodo A produção de lodo nos reatores anaeróbios é bem baixa, além disso, o lodo retirado do reator UASB já sai estabilizado e adensado, podendo ser simplesmente desidratado em leitos de secagem ou por meio de equipamentos mecânicos. A retirada do lodo, que possui boa desidratabilidade, dá-se através de tubulações laterais, próximas ao fundo, em níveis diferentes e com saída pela parede lateral, na face externa do reator, de onde o operador pode selecionar o melhor nível de retirada do lodo e a quantidade desejada (VON SPERLING, 2005, p. 300). Este processo de extração do lodo pode gerar ou liberar maus odores esporadicamente, contudo, pode-se minimizar este risco ao vedar completamente o reator, incluindo a saída submersa do efluente. Outra vantagem da digestão anaeróbia realizada por reator UASB em relação ao lodo refere-se ao seu reuso, uma vez que após ser desidratado, o lodo pode ser reutilizado em lavouras como adubo, bem como ser disposto em solos intemperizados auxiliando na remineralização deste. 14

15 2.4. Fertirrigação Por muito tempo, a vinhaça foi lançada sem nenhum tipo de tratamento em corpos hídricos ou no solo (zona de sacrifício). Com a implementação do Programa Nacional do Álcool na década de 70, a produção de álcool cresceu substancialmente, o que aumentou a produção da vinhaça. Por conta disso o governo proibiu o seu lançamento nos corpos hídricos sem o devido tratamento através da portaria MINTER Nº 323, de 29 de novembro de Ao longo de duas décadas, muitas possibilidades tecnológicas foram objeto de pesquisa e desenvolvimento. A despeito disso, em meados dos anos 80 a fertirrigação se colocava como a alternativa mais amplamente difundida e o problema se colocava como resolvido (CORAZZA, 2006, p. 2). Porem, sabe-se que a vinhaça, aplicada sem critérios ao solo, pode causar desequilíbrio de nutrientes, alem de induzir a uma saturação do solo, ocasionando problemas de lixiviação de seus constituintes para águas subterrâneas. Pode-se dizer que a dosagem "ideal" da aplicação de vinhaça varia de acordo com o tipo de solo e variedades de cana-de-açúcar. Portanto, o conhecimento da composição da vinhaça e dos mecanismos de deslocamento dos seus componentes no solo e de fundamental importância, principalmente para orientação quanto às dosagens a serem aplicadas no campo (NETO, 2008, p. 14) Padrões de lançamento de efluentes industriais O Brasil possui uma série de leis e resoluções que visam proteger a qualidade dos corpos d água. Entre as principais, destaca-se a Resolução CONAMA Nº 357 de 2005 que dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes. Nesta mesma resolução dividiu-se as águas de todo o território nacional em águas doces, salobras, e salinas. E de acordo com o uso preponderante de cada tipo de água particionou-se estas em um total de treze classes: águas doces classe especial e 1 a 3; águas salobras classe especial e 1 a 3; águas salinas classe especial e 1 a 3. A cada uma dessas corresponde uma determinada qualidade a ser mantida no corpo d água. Esta qualidade é expressa na forma de padrões, determinada também pela Resolução CONAMA. Além dos padrões de qualidade dos corpos receptores, a Resolução CONAMA apresenta ainda os padrões para o lançamento de efluentes nos corpos d água. 15

16 O artigo 24, inserido no capítulo IV da Resolução CONAMA Nº 357 (2005) menciona que os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados, direta ou indiretamente, nos corpos de água, após o devido tratamento e desde que obedeçam às condições, padrões e exigências dispostos na mesma Resolução e em outras normas aplicáveis, já que algumas legislações estaduais podem ser mais restritivas abrangendo padrões de lançamentos não incluídos na legislação federal, como, por exemplo os limites máximos para DBO, DQO, SS, N e P. Os padrões para lançamentos de efluentes regulamentados pela Resolução Nº 357 podem ser visualizados na Tabela 2 abaixo: Tabela 2: Padrões de lançamento de efluentes. PARÂMETROS INORGÂNICOS Valor máximo Arsênio total Bário total Boro total Cádmio total Chumbo total Cianeto total Cobre dissolvido Cromo total Estanho total Ferro dissolvido Fluoreto total Manganês dissolvido Mercúrio total Níquel total Nitrogênio amoniacal total Prata total Selênio total Sulfeto Zinco total PARÂMETROS ORGÂNICOS Clorofórmio Dicloroeteno Fenóis totais (substâncias que reagem com 4-aminoantipirina) Tetracloreto de Carbono 0,5 mg/l As 5,0 mg/l Ba 5,0 mg/l B 0,2 mg/l Cd 0,5 mg/l Pb 0,2 mg/l CN 1,0 mg/l Cu 0,5 mg/l Cr 4,0 mg/l Sn 15,0 mg/l Fé 10,0 mg/l F 1,0 mg/l Mn 0,01 mg/l Hg 2,0 mg/l Ni 20,0 mg/l N 0,1 mg/l Ag 0,30 mg/l Se 1,0 mg/l S 5,0 mg/l Zn Valor máximo 1,0 mg/l 1,0 mg/l 0,5 mg/l C 6 H 5 OH 1,0 mg/l 16

17 Tricloroeteno 1,0 mg/l Entretanto, torna-se dificultoso atender as vigências tendo-se apenas como base os padrões de qualidade do corpo hídrico ao que se referem em contenção de fontes poluidoras. Dessa forma, os padrões de lançamento de efluentes fazem-se imprescindíveis, uma vez que ao se atender os padrões de descarga, concomitantemente os padrões do corpo receptor será obedecido. Logo, a interligação de ambos os padrões (qualidade dos corpos d água e padrões de lançamento) têm o intuito de preservar a qualidade no corpo d água. No caso de efluentes líquidos provenientes de agroindústrias tratados ou não, a Resolução CONAMA Nº 20 (1986) os define como água residuária, e o reuso da água como sendo a utilização de águas residuárias. Assim, o uso de vinhaça em solos brasileiros configura-se como maior exemplo de reuso da água, talvez até ao nível mundial, já que a produção de vinhaça brasileira está em torno de 200 bilhões de litros, quase que na sua totalidade empregada para uso na irrigação de solos. Além de regulamentar os padrões de efluentes, a legislação brasileira ainda dispõem sobre o uso de lodo de esgoto em solos agrícolas. A Resolução CONAMA Nº 375 (2006) classifica o lodo de esgoto nas classes A e B no que se refere à concentração de patógenos. O lodo classe B poderá ser usado em solos até o ano de A partir desta data a Resolução deverá ser revisada, com tendência a ser abolido. O lodo classe A permite os seguintes valores máximos de patógenos:coliformes termotolerantes < 103 NMP g -1 de lodo seco; ovos viáveis de helmintos: < 1,0 em 4 g de matéria seca e ausência de Salmonella sp em 10 g de lodo seco; vírus < 0,25 UFP ou UFF em 1,0 g de lodo seco. Para a classe B seriam permitidos: coliformes termotolerantes < 106 NMP em 1,0 g de lodo seco, e ovos viáveis de helmintos < 10 em 1,0 g de lodo seco. Simultaneamente com a Resolução CONAMA, o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento lançaram as Instruções Normativas Nºs 23 e 27 (MAPA, 2006) que regulamentam o registro de fertilizantes orgânicos para uso agrícola, permitindo para o lodo de esgoto apenas o uso da classe A, excluindo o parâmetro quantificação de vírus, e restringindo ainda mais os teores máximos permitidos de metais pesados, que seriam: As (20); Cd (3,0); Pb (150); Cr (200); Hg (1,0); Ni (70,0), e Se (80 mg kg-1 de lodo - base seca). A Norma CONAMA inclui os metais Ba (1300); Cu (1500); Mo (50) e Zn (2800 mg kg-1 de lodo - base seca). A maioria dos lodos produzidos no Brasil, não se enquadra nestes critérios, necessitando de medidas que inclui a separação do esgoto doméstico e industrial como forma 17

18 de redução dos teores de metais pesados, além de processos de pós-tratamentos como a compostagem ou secagem térmica para redução de patógenos, de modo que possam ser utilizados com segurança em solos agrícolas. O uso de resíduos tanto da agroindústria canavieira como outros resíduos é benéfico em solos intemperizados e com baixos teores de matéria orgânica, especialmente para a cultura da cana. Contudo, as normas agrícolas e ambientais devem ser obedecidas e revisadas periodicamente em função de novos estudos científicos. 3. METODOLOGIA O sistema de tratamento dos efluentes líquidos gerados por destilaria de álcool, bem como sua caracterização, foi realizado através do método de abordagem dedutivo, com pesquisa bibliográfica em literatura online e acervo particular. Realizou-se também uma pesquisa com utilização de documentação indireta em forma de obtenção de decretos, leis e normativas. 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS Diversos tipos de efluentes líquidos são gerados durante todo o processo de produção de álcool nas indústrias sucroalcoleiras. Entre as principais emissões, caracterizadas pela alta capacidade poluidora e grandes quantidades, destacam-se a vinhaça e as águas de lavagem, respectivamente. Esta última é quase que em sua totalidade reutilizada na própria indústria para lavagem de maquinários ou resfriamento, bem como na irrigação de canaviais. A vinhaça, por ser caracterizada como um efluente com alto poder poluidor, deverá ser submetida a alguma forma de tratamento antes de ser lançada ao meio ambiente, uma vez que sua capacidade de poluição é cerca de cem vezes maior que a do esgoto doméstico. Isso decorre da sua riqueza em matéria orgânica, baixo ph, elevada corrosividade e altos índices de demanda bioquímica de oxigênio (DBO), além de elevada temperatura na saída dos destiladores (FREIRE e CORTEZ apud NETO, 2008, p. 16). Vale salientar que até a década de 1970, as principais destinações da vinhaça, ou vinhoto eram os mananciais de superfície e "áreas de sacrifício". E com o grande aumento da 18

19 produção do resíduo devido a implementação do ProAlcool, e ainda com a proibição legal do lançamento da vinhaça nos cursos d água, no final dos anos 70, buscou-se desenvolver possibilidades tecnológicas para sua destinação. Uma das alternativas encontradas para tratar o vinhoto produzido pelas usinas é a digestão anaeróbia por reator de fluxo ascendente e manta de lodo (reator UASB), que vem sendo aplicada em diversas indústrias sucroalcoleiras do estado de São Paulo. Este tipo de tratamento garante que o líquido afluente possa ser lançado em corpos hídricos, bem como nos solos, sem causar problemas ambientais aos mesmos. A escolha desta configuração de tratamento (tratamento preliminar + tanque de equalização + reator UASB + lagoa de polimento) deveu-se principalmente por suas vantagens: baixo consumo de energia, pequena produção de descartes (lodo), grande eficiência na diminuição da carga orgânica, baixa demanda de área, capacidade para suportar elevadas cargas orgânicas e a produção de gás metano envolvida no processo de tratamento pode gerar energia. Além disso, a vinhaça tratada nesse sistema apresenta baixíssimo potencial poluidor quando reutilizada na fertirrigação. Através da aplicação da digestão anaeróbia do vinhoto pode-se produzir 100 kg CH 4 na forma de biogás por m³ de álcool, que por sua vez geram energia alternativa. E, além do gás metano liberam-se no tratamento de vinhoto: sólidos (400 kg/m³ de sólidos primários e 25 kg/m³ de lodo biológico) que podem ser usados como adubos nos canaviais; e líquidos: 20 m³/m³ de efluente a ser usado para fertirrigação dos canaviais (VAN HAANDEL, 2008, p. 7). Sendo assim, se há uso para todos os subprodutos gerados no local da destilaria (o que geralmente será o caso) então o tratamento de vinhoto se torna uma operação altamente rentável. Mesmo se nem todos os potenciais benefícios sejam realizáveis, o tratamento de vinhoto se torna interessante como operação que protege o meio ambiente e diminui a dependência da destilaria de fatores externos como o fornecimento de energia elétrica. 19

20 5. REFERÊNCIAS ALBUQUERQUE, A. G. Avaliação exergética dos efluentes do processo industrial do álcool. São Carlos-SP: EESC-USP, Dissertação de Mestrado (Hidráulica e Saneamento), Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, BERTONCINI, E. I. Projeto diretrizes de políticas públicas para a agroindústria canavieira do Estado de São Paulo - Programa de Pesquisa em Políticas Públicas (PPPP). In: Workshop: Aspectos ambientais da cadeia do etanol de cana-de-açúcar, 2008, Piracicaba. BRASIL, Decreto Lei n 20, de 18 de junho de Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Diário Oficial da União, Brasília, n. 53, p. 58, 30 julho, 1986, Seção 1. BRASIL, Decreto Lei n 357, de 17 de março de Dispõe sobre a classificação das águas doces, salinas e salgadas em todo do território nacional, e dá outras providências. Diário Oficial da União, Brasília, 18 mar. 2005, Seção 1. BRASIL, Decreto Lei n 375, de 29 de agosto de Define critérios e procedimentos, para o uso agrícola de lodos de esgoto gerados em estações de tratamento de esgoto sanitário e seus produtos derivados, e dá outras providências. Diário Oficial da União, Brasília, 30 de ago. 2006, Seção 1. CORAZZA, R. I. Impactos ambientais da vinhaça: controvérsias científicas e lock-in na fertirrigação? In: XLIV CONGRESSO DA Sociedade Brasileira de Economia e Sociologia Rural: Questões Agrárias, Educação no Campo e Desenvolvimento, 2006, Fortaleza. Anais. FREITAS, G. L.; FERREIRA, O. M. Uso da água no processo de produção de álcool: estudo de caso. Disponível em: < %20DA%20ÁGUA%20NO%20PROCESSO%20DE%20PRODUÇÃO%20DE %20ÁLCOOL.pdf >. Acesso em: 18 de julho de GIORDANO, G. Avaliação ambiental de um balneário e estudo de alternativa para controle da poluição utilizando o processo eletrolítico para o tratamento de esgotos. Niterói RJ, Dissertação de Mestrado (Ciência Ambiental) Universidade Federal Fluminense, MAPA Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Instrução Normativa Nº 23, de 31 de Agosto Diário Oficial da União de 08/09/2005. Seção 1, Página 12. MAPA Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Instrução Normativa Nº 27, de 05 de Junho de Diário Oficial da União de 09/06/2006 Seção 1, Página 15. NETO, J. A. L. Monitoramento de componentes químicos da vinhaça aplicados em diferentes tipos de solo. Piracicaba: USP-ESALQ, Dissertação (Mestrado em Agronomia), Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Universidade de São Paulo,

21 PIACENTE, F. J. & PIACENTE, E. A. Desenvolvimento sustentável na agroindústria canavieira: uma discussão sobre os resíduos. Disponível em: %Canavieira.doc. Acesso em: 14 de julho de PRADA, S. M.; GUEKEZIAN, M.; SUAREZ-IHA, M. E. V. Metodologia analítica para a determinação de sulfato em vinhoto. Química Nova, São Paulo, v. 21, n. 3, p , TESSELE, F.; MONTEGGIA, L. O.; FRONZA, A.; HEGLERT, A. P. Uso integrado de reator anaeróbio e lagoa de polimento para tratamento de esgoto doméstico diluídos em clima sub-tropical. In: XXIII Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, 2005, Campo Grande. Anais. VAN HAANDEL, Adrianus. Aproveitamento dos subprodutos de destilarias de álcool para proteger o meio ambiente e aumentar a rentabilidade. In: XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental, 2000, Porto Alegre. Anais. VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. 3 ed. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental; Universidade Federal de Minas Gerais; pp. 89; ; ; 300,