Palavras-chaves: Qualidade das águas; Indústria sucro-alcooleira; Monitoramento

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1 AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DAS ÁGUAS DOS MANANCIAIS DE ABASTECIMENTO DE UMA INDÚSTRIA SUCRO-ALCOOLEIRA Menezes, A. C. V. 1 ; Callado, N. H. 2 ; Pedrosa, V. A. 3 ; Torquato Jr, H. 4 & Pimentel, I. M. C. 5 Resumo - A qualidade da água, tem se tornado uma preocupação constante em diversas indústrias, principalmente, no setor sucro-alcooleiro, onde várias etapas da produção necessitam de água que atendam ao padrão de potabilidade, outras apenas os de balneabilidade e algumas de tratamento específico para determinado fim, de forma que se possa obter um melhor produto final. Este artigo visa avaliar parâmetros de qualidade nos mananciais de alimentação da Usina Coruripe, propondo uma maior visibilidade destes parâmetros, chegando a resultados satisfatórios de qualidade de água. Abstract The quality of the water, if has become a constant concern in diverse industries, mainly, in the sucro-alcooleiro sector, where some stages of the production need water that they take care of to the potabilidade standard, others only of balneabilidade and the some of specific treatment for determined end, of form that if can get one better end item. This article aims at to evaluate parameters of quality in the sources of feeding of the Coruripe Plant, being considered a bigger visibility of these parameters, arriving the satisfactory results of quality of water. Palavras-chaves: Qualidade das águas; Indústria sucro-alcooleira; Monitoramento 1 Bolsista de iniciação tecnológica industrial, graduanda em Engenharia Civil da Universidade Federal de Alagoas UFAL. Campus A.C. Simões, Tabuleiro do Martins, Maceió-AL , tel. (82) , alinecvm@bol.com.br 2 Professora do Departamento de Construção Civil e Transportes / CTEC / UFAL nhc@ctec.ufal.br 3 Professor do Departamento de Águas e Energia / CTEC / UFAL; vpedrosa@ctec.ufal.br 4 Graduando em Engenharia Civil da Universidade Federal de Alagoas UFAL htjr@hotmail.com 5 Graduanda em Engenharia Civil da Universidade Federal de Alagoas UFAL pcmi@uol.com.br

2 INTRODUÇÃO A água é um recurso natural limitado e escasso, com relevante valor econômico e de domínio publico (Lei Nº 9.433, 1997). Existem diversas finalidades para o aproveitamento da água como: abastecimento humano, dessedentação animal, irrigação, indústria, geração de energia elétrica, preservação ambiental, paisagismo, lazer, navegação, etc. Sendo finita a oferta hídrica, os usos múltiplos podem gerar conflitos entre diferentes usuários. Os problemas de carência hídrica no Brasil decorrem, principalmente, da combinação entre o crescimento exagerado das demandas localizadas e da degradação das águas. Esse quadro é conseqüência dos desordenados processos de urbanização, industrialização e expansão agrícola (SETTI et al, 21). Com relação à degradação, os corpos hídricos têm capacidade de diluir e de assimilar esgotos e resíduos mediante processos físicos, químicos e biológicos, que proporcionam a sua autodepuração. Entretanto, essa capacidade é limitada em face da quantidade e qualidade de recursos hídricos existentes (SETTI et al, 21). No tocante à demanda de água, esta é constituída pela demanda doméstica, acrescida de outras demandas: indústria, comércio, agricultura, entre outras. Do total de água doce disponível no mundo somente 1% é destinada ao abastecimento urbano, 2% na indústria e 7% é usada na agricultura. Em relação ao Brasil, falamos que 59% é usada na agricultura, 22% é de uso doméstico e comercial e 19% é de uso da indústria. A agroindústria da cana-de-açúcar é um usuário intensivo de água, tanto na irrigação quanto na indústria. Seu consumo possui uma variação de 2 à 2 metros cúbicos de água para cada tonelada de cana esmagada. Cerca de 9% das águas empregadas nas usinas devem-se basicamente a quatro operações: lavagem de cana (25%), águas dos condensadores barométricos ou multijatos da fabricação do açúcar (29%), águas de resfriamento de dornas da fermentação (14%) e águas dos condensadores de álcool (19%). As usinas de cana-de-açúcar do Estado de Alagoas chegam a empregar cerca de 6 mil trabalhadores, respondendo pela terceira maior produção nacional de açúcar ( toneladas) e álcool ( m 3 ) na safra 22/3, utilizando, portanto, grandes volumes de água nos seus inúmeros processos de produção e cultivo de cana (Sindaçúcar/AL, 23). A S.A. Usina Coruripe Açúcar e Álcool está localizada na bacia hidrográfica e no município alagoano de mesmo. A Usina serve-se de quatro mananciais para captar as águas

3 necessárias ao processo de fabricação de açúcar e álcool: rio Coruripe, rio Draga e rio Santo Antônio e rio Paraná. Vale ressaltar que os rios conhecidos como Santo Antônio e Draga são definidos pelo IBGE como rio Correnteza e rio Corrente, respectivamente. A Figura 1 mostra a localização da Usina juntamente com os rios supracitados. Figura 1: Localização da Usina e mananciais de captação de água. Fonte: IBGE. Folha Região Nordeste do Brasil SC 24-X-D-III-4. Pindorama Esc.: 1:5. A Usina Coruripe, preocupada com o quadro evolutivo dos problemas de qualidade e escassez de água no atendimento de suas demandas, bem como às de outros usuários, antecipou estudos referentes qualidade da água desses mananciais, bem como aos problemas ambientais a ele relacionado. Neste contexto, durante o período da safra da Usina, foram feitas edições de vazões e análises qualitativas das águas dos seus mananciais de abastecimento, cujos resultados estão apresentados e discutidos neste artigo, bem como suas implicações ambientais.

4 METODOLOGIA O desenvolvimento deste trabalho foi realizado dentro da unidade industrial S.A. Usina Coruripe Açúcar e Álcool-Matriz, e o princípio metodológico utilizado nesta primeira etapa da pesquisa, envolveu duas ações específicas: medições de vazões e avaliação físico-química da qualidade da água dos mananciais de abastecimento. Medições de vazões Para quantificar as vazões de água utilizadas de cada um dos mananciais de abastecimento, foram identificados os pontos captação (elevatórias) e definidos 6 pontos de medição de vazão, os quais estão mostrados na Tabela 1. Tabela 1: Pontos de edições de vazão Ponto Localização 1 Tubulação de recalque de água bruta do Rio Coruripe 2 Tubulação de recalque de água bruta do rio Draga p/ Usina. 3 Tubulação de recalque de água bruta do rio Draga p/ Destilaria. 4 Tubulação de recalque de água bruta do rio Paraná p/ Usina. 5 Tubulação de recalque de água bruta do rio Santo Antonio p/ Usina. 6 Tubulação de recalque de água bruta do rio Santo Antonio p/ ETA As quantificações de vazões foram realizadas utilizando um aparelho medidor de vazão ultrassônico portátil de correlação por tempo de trânsito digital, Modelo DCT-788. O medidor de vazão é não-invasivo, o que significa que mede fluxo a partir da superfície do tubo (IEF, 1996). Os transdutores são montados na tubulação e as medições de fluxos são efetuadas sem interromper o fluxo. Para realização das medições são necessários o levantamento das características da tubulação (diâmetro, tipo de material, espessura da parede) e algumas propriedades do fluido. Dessa forma, depois de identificadas as tubulações possíveis de se aplicar esse método de medição de vazão, foi feito um inventário das mesmas com as grandezas necessárias. Avaliação físico-química

5 Para avaliação da qualidade das águas foram realizadas campanhas quinzenais de amostragem nos rios Coruripe, Draga, Paraná e Santo Antônio. Os parâmetros estudados foram: potencial hidrogeniônico (ph), temperatura, demanda química de oxigênio (DBO), sólidos sedimentáveis (SS), sólidos totais (ST), sólidos fixos (SF), sólidos voláteis (SV), sulfato (SO 2-4 ), fosfato (PO + 4 ), cloretos (CL - ), cor (C), turbidez (Tb), alcalinidade total (AT), dureza (D), nitrogênio amoniacal (NH + 4 ) e ferro total (Fe ++ ). As medições de ph e temperatura foram realizadas no próprio ponto de coleta, por meio de equipamento de medição portátil que foram levados ao campo. De cada ponto selecionado foram coletados 1,5L de amostra, preservados em gelo e levadas imediatamente ao laboratório. As análises foram efetuadas, em duplicata, segundo Standard Methods for the Examination of the Water and Wastewater (APHA, 1995), e realizadas no Laboratório de Saneamento Ambiental (LSA) da Universidade federal de Alagoas (UFAL). As amostras foram coletas no período, de setembro de 23 a abril de 24. USO DAS ÁGUAS Na S. A. USINA Coruripe Açúcar E Álcool, as águas do rio Coruripe são direcionadas alimentação das colunas barométricas dos evaporadores e cozedores, a lavagem de gases e cinzas das caldeiras, lavagem de cana e de pisos. Estas águas são parcialmente recirculadas num circuito semifechado. Esses pontos de utilização requerem águas com padrões de compatíveis com os de balneabilidade citados na resolução CONAMA N o 2 de Já as águas do rio Draga, Santo Antônio e Paraná são utilizadas nas embebições, resfriamento e limpeza dos mancais das moendas, e nos processos de preparação do mosto e na fermentação da destilaria. Esses pontos de utilização necessitam de água de melhor qualidade, semelhante ao padrão de potabilidade recomendado pela portaria 1469 de 2, do Ministério da saúde, em virtude da preocupação com problemas de infecção do caldo e da fermentação. DEMANDA DE ÁGUA NA INDUSTRIA

6 Considerando a soma das captações dos rios Coruripe, Draga, Santo Antônio e Paraná encontram-se uma vazão de m 3 /h. Dividindo esse valor pela quantidade de cana moída na safra 23/24, na qual foram processadas , TC/dia, verifica-se que a necessidade hídrica para esse processo é de 1,4 m³/tc. A Tabela 2 apresenta um quadro resumo das necessidades hídricas para o processo de fabricação de açúcar e álcool de 1 unidades industriais alagoanas. Essa informação serve para balizar as demandas da Usina Coruripe com suas congêneres. Tabela 2. Necessidade hídrica para o processo industrial. Usina Cana Moída Vazão Necessidade hídrica (TC/DIA) (m³ / h) (m³ / TC) USINA A / AL 12., 4., 8, USINA B / AL 1., 2.4, 5,8 USINA C / AL 7., 1.5, 5,2 USINA D / AL 9., 1.2, 3,2 USINA E / AL 1., 3,,7 USINA F / AL 8., 3., 9, USINA G / AL 6., 2.9, 11,6 USINA H / AL 7.2, 1.3, 4,3 DESTILARIA A / AL 5.5, 2.8, 12,2 DESTILARIA B / AL 4., 1.68, 1,1 Fonte: Buarque (23). Analisando a tabela verifica-se que os valores oscilam fortemente, influenciados por características técnicas da unidade, e também pela restrição hídrica local, que forçou a consumos menores. A Usina Coruripe encontra-se operando com necessidade hídrica próxima aos limites máximos observados em Alagoas. ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS Foi verificado que o ph da água do rio Coruripe variou de 6,3 a 7,7, tendo os maiores valores sido observado entre o final de janeiro e começo de fevereiro, época de chuvas intensas na região. No entanto para os demais rios não foi observada grande variação no ph mesmo na época de chuvas. Os valores de ph variaram de 5,93 a 6,85; de 5,89 a 7,1; e de 6,4 a 6,7, respectivamente para os rios Santo Antônio, Draga e Paraná. As temperaturas (T)

7 dos quatro mananciais variaram de 27 o C a 32 o C, compatíveis com a temperatura ambiente local. A Figura 2 apresenta a variação temporal dos valores de ph e temperatura observados. Variação de ph Variação de Temperatura ph /1 5/11 5/12 4/1 3/2 4/3 3/4 Temperatura( C) /1 5/11 5/12 4/1 3/2 4/3 3/4 Rio Couripe Rio Santo Antônio Rio Draga Rio Paraná Figura 2. Variação temporal dos valores de ph e Temperatura (ºC) Em nenhuma das águas foi verificada alcalinidade hidróxida, o que é coerente com os valores de ph observados, assim a alcalinidade apresentada é a alcalinidade total (AT) devido à presença, principalmente, de bicarbonatos. Os maiores valores de alcalinidade foram verificados para as águas do rio Coruripe, que variou de 44,7mg.CaCO 3 /L a 118,9mg.CaCO 3 /L. As demais águas brutas apresentaram valores de AT de 3,7mg.CaCO 3 /L. Em relação à variação de ST, a maior apresentada foi 1.884mg/L verificada no rio Coruripe, no período chuvoso, provavelmente devido à forte presença de sais e bicarbonatos, observados nas águas desse manancial, que se caracteriza como sólidos totais dissolvidos fixos. Nas demais águas os valores médios observados foram de 172mg/L, 226mg/L e 338mg/L, respectivamente, para o rio Paraná, Draga e santo Antônio. A Figura 3 apresenta a variação temporal dos valores de alcalinidade e sólidos totais.

8 Variação do AT Variação de ST AT /12 4/1 24/1 13/2 4/3 24/3 13/4 ST /12 25/12 14/1 3/2 23/2 14/3 3/4 Figura 3. Variação temporal dos valores de alcalinidade e sólidos totais. Comportamento semelhante a alcalinidade, apresentaram os valores de dureza total (DT), cujos valores observados variaram de 52,5mg/L a 244,8mg/L, alterando de uma água mole para dura, sendo este último valor observado na última amostragem de janeiro, período que ocorreu maior índice pluviométrico. As demais águas apresentaram, sempre, valores condizentes a uma água mole com DT inferior a 22,1 mg/l. Vale salientar que a dureza observada em todas as águas eram predominantemente decorrente do cálcio provavelmente associado ao bicarbonato, ou dureza temporária, que por aquecimento se transforma e carbonato (pouco solúvel) sendo facilmente removida. A Figura 4 apresenta a variação temporal dos valores de dureza observados para os mananciais. Variação de DT Variação do DC DT(mg/L) /1 24/1 13/2 4/3 24/3 13/4 DC(mg/L) /1 24/1 13/2 4/3 24/3 13/4 Figura 4. Variação temporal dos valores de dureza total (DT) e cálcica (DC). Com relação a presença de matéria orgânica, medida como DQO, todas as águas apresentaram valores relativamente altos nas amostras coletadas no final do mês de janeiro, maiores que 15mg/L (período que ocorreram intensas chuvas).

9 As maiores concentrações de ferro fora observadas nas águas do rio Santo Antônio, com valores chegando a 12,12mg/L no período chuvoso. Nas demais águas os valores médios observados foram de 1,61mg/L, 1,29mg/L e 1,74mg/L, respectivamente, para o rio Coruripe, Paraná e Draga. Do ponto de vista sanitário a presença desse metal não traz inconvenientes, no entanto confere a cor à água e são facilmente oxidados formando precipitados. Vale ressaltar que co relação a esse parâmetro, todos os mananciais estão fora do enquadramento casse 2 da Resolução CONAMA N. 2/86. A Figura 5 apresenta a variação temporal das concentrações de DQO e ferro total observados para os mananciais. Variação de DQO Variação do FeT DQO(mg/L) /12 9/1 8/2 9/3 8/4 FeT /1 24/1 13/2 4/3 24/3 13/4 Rio Coruripe Rio Santo Antônio Rio Draga Rio paraná Figura 5. Variação temporal das concentrações de DQO e ferro total. De maneira geral as águas dos mananciais de alimentação da Usina apresentaram valores baixos de turbidez, inferiores a 35mg/L, sendo os maiores valores mostrados no rio Coruripe. No entanto com relação à cor, os valores são moderados, variando de 1UC a 1UC, com exceção do rio Santo Antônio chegando à 4UC, devido à elevada concentração de ferro. Figura 6 apresenta a variação temporal dos valores de cor e turbidez. Variação de cor Variação de Tb Cor /12 25/12 14/1 3/2 23/2 14/3 3/4 Rio Coruripe Rio Santo Antônio Rio Drga Rio Paraná Tb /12 25/12 14/1 3/2 23/2 14/3 3/4

10 Figura 6. Variação temporal dos valores de cor e turbidez. Com relação ao teor de cloretos, as maiores concentrações fora observadas nas águas do rio Coruripe, provavelmente, ainda reflexo da elevada salinidade do rio no seu primeiro terço superior, cujo valor médio foi de 312g.CL - /L, alcançando pico de 715 mg.cl - /L. Nas demais águas os valores médios observados foram de 4mg.CL - /L, 42mg.CL - /L e 64mg.CL - /L, respectivamente, para o rio Paraná, Draga e santo Antônio. Verificou-se também a presença de outro sal, o sulfato (SO + 4 ), com concentrações médias de 36,3mg/L, 14,3mg/L, 13,6mg/L e 23,4mg/L, respectivamente para os rios Santo Antônio, Draga, Paraná e Coruripe, valores esses abaixo do limite estabelecido pela CONAMA 2/86 (25g/L) para classe 2. Quanto aos nutrientes, em algumas épocas, foram observadas concentrações de nitrogênio da forma do íon amônio (NH + 4 ), com o maior valor de 5,75mg/L, para o rio Santo Antônio, na estação chuvosa. Já com relação aos valores de fosfato total (PO + 4 ), foram observados valores variando de a 4,7mg/L, com um pico da ordem de 11mg/L no rio Coruripe no período chuvoso. CONCLUSÃO Dos mananciais abastecimento utilizados pela Usina o rio que apresenta melhor qualidade de água é o Paraná. O rio Coruripe é o que apresenta menores índices qualidade de água, cujos valores observados não atendem a Resolução CONAMA 2/86 para rio classe II. O rio Santo Antônio, cuja água é utilizada para as caldeiras e moendas, apresenta o segundo melhor qualidade de água, com baixa dureza, mas com elevado valor de cor, provavelmente devido a elevada concentração de ferro total dissolvido. Considerando a soma das captações dos rios Coruripe, Draga, Santo Antônio e Paraná encontram-se uma vazão de m 3 /h. Verifica-se que a necessidade hídrica para esse processo é de 1,4 m³/tc, e que a unidade industrial encontra-se operando com necessidade hídrica próxima aos limites máximos observados em Alagoas.

11 AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CNPq pela concessão de bolsas de estudo, à FINEP pelo auxílio financeiro para o desenvolvimento da pesquisa, a S. A. CORURIPE AÇUCAR E ÁLCOOL pelo apoio financeiro e logístico durante a realização deste projeto, e a UFAL pela possibilidade de realização deste trabalho. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BUARQUE, D. C. Critérios Para A Outorga De Uso Da Água Para A Indústria Sucro- Alcooleira, Maceió 23. pág Universidade Federal de Alagoas. SETTI, A. A.; LIMA, J. E. F. W.; CHAVES, A. G. de M.; PEREIRA, I. C.; Introdução ao Gerenciamento de Recursos Hídricos. Agência Nacional de Energia Elétrica; Agências Nacionais de Águas, 3ª ed., Brasília, 21. ORPLANA. A Evolução da Produção da Cana-de-Açúcar no Período de 196 a Informativo 9. São Paulo, Setembro 2. DILALLO, R.; ALBERTSON, O. E. (1961). Volatile acids by direct titration. Journal Water Pollution Control Federation, v. 33, n. 4, p RIPLEY, L. E.; BOYLE, W. C.; CONVERSE, J. C. (1986). Improved alkalinimetric monitoring for anaerobic digestion of high-strength wastes. Journal Water Pollution Control Federation, v. 58, p IBGE. Folha Topográfica. Região Nordeste do Brasil SC 24-X-D-III-4. Pindorama Resolução CONAMA, n. 2 de 18 de junho de Estabelecimento de classificação de águas doces, salobras e salinas do Território Nacional. Ministério do Desenvolvimento Urbano e Meio Ambiente. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 3 jul. Seção I, p

12 STANDARD METHODS FOR THE EXAMINATION OF WATER AND WASTEWATER (1995). 19 th ed. Amer. Public Health Association/ American Water Works Association, Water Enviroment Federation, Washington, D.C., USA, 1134 p.