GANHOS AMBIENTAIS E MUDANÇAS NO CICLO DO NITROGÊNIO A PARTIR DA SEPARAÇÃO DA URINA HUMANA DO SISTEMA DE SANEAMENTO

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1 GANHOS AMBIENTAIS E MUDANÇAS NO CICLO DO NITROGÊNIO A PARTIR DA SEPARAÇÃO DA URINA HUMANA DO SISTEMA DE SANEAMENTO REDE DE TECNOLOGIAS LIMPAS DA BAHIA PPG ENGENHARIA INDUSTRIAL DEPARTAMENTO DE ENG. AMBIENTAL ESCOLA POLITÉCNICA UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA Francisco R. A. do Nascimento Asher Kiperstok Tatiane Barduke

2 MUDANÇAS GLOBAIS Alteração de sistemas planetários autoregulatórios Níveis das mudanças Local (Ex: Eutrofização) Regional (Ex: Smog, poluição por nitrato) Global (Ex: Mudanças Climáticas) Importância de entender a capacidade de autoregulação dos sistemas PROCESSO DE TOMADA DE DECISÃO

3 MUDANÇAS GLOBAIS Em recente publicação na revista Nature, Rockstrom et al (2009) identificou e quantificou nove limites planetários. Três já ultrapassaram os limites seguros Perda de biodiversidade Ciclo do nitrogênio Mudanças climáticas

4 MUDANÇAS GLOBAIS CICLO DO NITROGÊNIO 35 Mt N

5 INTERVENÇÃO HUMANA Fonte de Nr (Mt N) (projeção) Natural (subtotal) Raios 5,4 5,4 5,4 FBN terrestre FBN marinho Antropogênico (subtotal) Haber Bosch FBN agricultura 15 31,5 50 Queima de combustível fóssil 0,3 24,5 52,2 Fonte: Galloway et al (2004) Total

6 NITROGÊNIO REATIVO ATUALMENTE 127 Mt N são removidos para produção de amônia (IFA, 2009); 40 Mt N são removidos através da Fixação Biológica do Nitrogênio nos cultivos (FBN-C) (Gruber, 2008); 25 Mt N são liberados na produção de energia (Gruber, 2008). 192 Mt N

7 CASCATA DO NITROGÊNIO Ilustração da cascata do nitrogênio mostrando a seqüência de efeitos que um simples átomo de N pode ter em vários reservatórios depois de ser convertido de nãoreativo para uma forma reativa. Fonte: Galloway (2003)

8 SITUAÇÃO DO SANEAMENTO 1.1 bilhões de pessoas defecam ao ar livre 884 milhões de pessoas não utiliza água adequada para beber; 2.6 bilhões de pessoas não brasileira utiliza saneamento adequado; 6% da população Fonte: WHO, 2010

9 OBJETIVO Avaliar os ganhos ambientais e mudanças no ciclo do nitrogênio a partir da separação da urina humana do sistema de Saneamento.

10 CONCEPÇÕES ECOLOGIA INDUSTRIAL O principal objetivo da EI é reduzir ou preferencialmente eliminar o uso de substâncias que não podem ser convertidas para a forma inerte novamente (Tempo de residência). O resíduo de um sistema é produto para outro.

11 CONCEPÇÕES SANEAMENTO SUSTENTÁVEL Resíduo é recurso aproveitamento dos nutrientes aproveitamento das águas residuárias Redução energia Tratamento próximo à fonte Organismos patogênicos (Segregação) Preservação da fertilidade do solo (Ex: fósforo) Produção agrícola e segurança alimentar

12 Gestão integrada do ciclo da água e nutrientes. SANEAMENTO SUSTENTÁVEL

13 SANEAMENTO SUSTENTÁVEL

14 CICLO DO NITROGÊNIO COMO APONTAR VIABILIDADE DA SEPARAÇÃO DA URINA E SUA RELEVÂNCIA NO SISTEMA COMO UM TODO?

15 ROTA ALIMENTAR Teoricamente, todo nitrogênio produzido industrialmente e usado nos agrossistemas para produção de alimento (animal ou vegetal) deveria ser consumido pelas pessoas, metabolizados e excretados na forma de urina e fezes, admitindo uma eficiência máxima nos sistemas e aproveitamento dos resíduos do cultivo e excretas animais como fonte de nitrogênio.

16 INEFICIÊNCIAS DO SISTEMA Segundo estimativas de Liu et al (2010) para o ano de 2000, 35% do nitrogênio foram colhidos nos cultivos, 20% eram resíduos cultivares, 16% eram perdidos por lixiviação, 15% por erosão e 14% por emissões gasosas.

17 INEFICIÊNCIAS DO SISTEMA Produção de proteína Dieta Vegetariana Dieta Carnívora Fonte: Galloway e Cowling (2002)

18 FLUXO ANTROPOGÊNICO DO NITROGÊNIO (FAN) ANTROPOSFERA PRODUÇÃO DE ENERGIA PRODUÇÃO DE AMÔNIA Outras Indústrias Outras Indústrias AGRICULTURA NÃO ALIMENTAR 22 1 INDÚSTRIA MANUFATUREIRA (Produtos Nitrogenados) 2 30 Fertilizantes Nitrogenados AGRICULTURA ALIMENTAR PECUÁRIA Outros Fluxos SANEAMENTO AGROINDÚSTRIA 50 5 Urina Fezes 25,5 6 4,5 Fontes dos dados: 1 IFA (2009), 2 Smil (1999) e Galloway (2003), 3 Gruber (2008), 4 - FAO (2009), 5 Galloway (2003) e 6 - Otterpohl (2002), UNESCO (2006) e GTZ (2009).

19 ÁGUAS AMARELAS Separação

20 ÁGUAS AMARELAS Armazenamento e Coleta

21 ÁGUAS AMARELAS Produção Agrícola

22 Fonte: (BERNDTSSON, 2002) GANHOS AMBIENTAIS Consome 1,2% da energia mundial Princípios gerais do fluxo linear de nutrientes N 2 O vezes mais impactante que o CO 2 Bombeamento e tratamento de água consome entre 2 a 3% da energia mundial Desnitrificação consumiria mais 1,2% da energia mundial

23 GANHOS AMBIENTAIS Princípios gerais do fluxo ciclíco de nutrientes Fonte: (BERNDTSSON, 2002)

24 CONSIDERAÇÕES Em países como a África seria uma alternativa de: Acesso à água segura Segurança alimentar Prevenção de doenças Em países desenvolvidos seria uma alternativa de: Redução da poluição dos recursos hídricos Redução da demanda de água Aumentar a eficiência energética dos sistemas

25 CONSIDERAÇÕES A gestão do FAN seria melhor gerenciado com a separação da urina humana do sistema de saneamento com o uso do nitrogênio na produção agrícola. Redução de ~35% da geração de nitrogênio industrial usado para a produção de alimento, reduzindo a geração de nitrogênio reativo e evitando o avanço do limite planetário do ciclo do nitrogênio, um dos ciclos mais importantes do ecossistema terrestre.

26 O ATUAL MODELO DE SANEAMENTO É SUSTENTÁVEL??? OBRIGADO!!!! Materiais / recurso Energia Dinheiro Sustentabilidade francisconascimento2@gmail.com