Tanques de evapotranspiração cultivados com forrageiras: balanço hídrico e de poluentes

Abstract

Em áreas mais isoladas, com pouca assistência técnica e falta de recurso financeiro o saneamento ecológico pode ser alternativa interessante, pois visa o aproveitamento dos recursos naturais e locais. O tanque de evapotranspiração (TEvap) é um tipo especial de sistema alagado construído (SAC) para destinação das águas de vaso sanitário, cultivado com plantas de elevadas taxas transpiratórias. A evapotranspiração (ET) é uma variável muito importante para o TEvap, pois é responsável por promover a chamada “descarga zero” de efluentes, um diferencial em relação a outros sistemas. Até o momento existem poucos trabalhos científicos a respeito do TEvap, sendo a maioria das informações obtidas em trabalhos não publicados ou publicações não revisadas por pares. Desta forma, neste trabalho primeiramente objetivou-se apresentar o estado da arte sobre o TEvap e outros leitos de evapotranspiração, por meio de uma revisão de literatura sistematizada e de uma análise bibliométrica. Na sequência foi descrita a experiência com a implementação de experimento em ambiente aberto no qual se objetivou avaliar a capacidade evapotranspirativa de TEvap em escala piloto cultivados com as forrageiras Cynodon sp. (capim-tifton-85) e Pennisetum sp. (BRS capiaçu), em tanques com e sem faixas verticais de solo (capilares), em dois ciclos de cultivo. Por fim é descrito um experimento em casa de vegetação no qual se objetivou avaliar a remoção de poluentes, a perda de água e a produção de biomassa em TEvap cultivados com BRS capiaçu inoculados com ácido giberélico, com bactérias Azospirillum brasilense e com o consórcio de Rhodopseudomonas palustris e outros microrganismos. Os resultados confirmaram que, apesar de uma tendência de aumento nas publicações nos últimos anos, ainda existem poucos trabalhos sobre o tema. Os países que apresentaram maior número de publicações foram a Irlanda e os Estados Unidos, seguidos do Brasil, Austrália, Canadá e Eslovênia. A ET acumulada nos tanques com capim BRS capiaçu foi 27,93% e 45,89% superior à dos tanques com capim-tifton-85 no primeiro e segundo ciclo, respectivamente. Não foram obtidas diferenças significativas na ET dos tanques com e sem faixa de solo. A inoculação com ácido giberélico e com os microorganismos não promoveu incrementos significativos na remoção de poluentes, ET e produção de biomassa da forrageira. Foram encontradas elevadas eficiências de remoção mássica de nitrogênio, fósforo, sódio, potássio e demanda química de oxigênio (DQO) variando entre 82,34% e 99,56%. Os valores de coeficiente do tanque (K TEvap ) foram altos com médias respectivamente iguais a 2,37 e 1,76 para TEvap em ambiente aberto cultivados com BRS capiaçu e capim-tifton-85 e a 2,16 para TEvap em casa de vegetação cultivados com BRS capiaçu. A adsorção de íons pelo solo e a fotossíntese das plantas mostraram-se processos importantes para a o balanço de poluentes nos TEvap. Acredita-se que as perdas por gases e a adsorção pelo substrato cerâmico também contribuíram para a remoção de poluentes no sistema, no entanto, estes fatores devem ser melhor investigados em outros estudos. Palavras-chave: Bacia de evapotranspiração. Descarga zero. Esgoto. Leito de evapotranspiração. Saneamento ecológico.

Ecological sanitation can be an interesting alternative in isolated areas, with little technical assistance and lack of financial resources, in order to take advantage of natural and local resources. The evapotranspiration tank (TEvap) is a special type of constructed wetland (CW) for the disposal of toilet water, cultivated with plants with high transpiration rates. Evapotranspiration (ET) is a very important variable for TEvap, as it is responsible for promoting the so-called “zero discharge” of effluents, which can be considered a differentiated characteristic in relation to other systems. Furthermore, there are few scientific studies about TEvap to date, and most of the information is obtained from non-peer-reviewed publications. Thus, this study first aimed to present the state of the art on TEvap and other evapotranspiration beds, through a systematic literature review and a bibliometric analysis. Afterwards, an experiment was implemented in an open environment to evaluate the evapotranspiration capacity of TEvap on a pilot scale cultivated with Cynodon sp. (tifton-85 grass) and Pennisetum sp. (BRS capiaçu), in tanks with and without vertical soil strips (capillaries), in two cultivation cycles. Finally, an experiment was performed in a greenhouse in order to evaluate the removal of pollutants, the loss of water and the production of biomass in TEvap cultivated with BRS capiaçu inoculated with gibberellic acid, with Azospirillum brasilense bacteria and with the consortium of Rhodopseudomonas palustris and other microorganisms. The results confirmed that, despite an increasing trend in publications in recent years, there are still few studies on the subject. The countries with the highest number of publications were Ireland and the United States, followed by Brazil, Australia, Canada and Slovenia. The ET accumulated in the tanks with BRS capiaçu grass was 27.93% and 45.89% higher than in the tanks with Tifton-85 grass in the first and second cycles, respectively. No significant differences were obtained in the ET of the tanks with and without soil strip. Inoculation with gibberellic acid and microorganisms did not promote significant increases in pollutant removal, ET and forage biomass production. High mass removal efficiencies of nitrogen, phosphorus, sodium, potassium and chemical oxygen demand (COD) were found, ranging from 82.34% to 99.56%. The values of the tank coefficient (K TEvap ) were, on average, 2.37 and 1.76 for TEvap in an open environment cultivated with BRS capiaçu and tifton-85 grass, respectively, and 2.16 for TEvap in a greenhouse cultivated with BRS capiaçu. The adsorption of ions by the soil and the photosynthesis of plants showed to be important processes for the balance of pollutants in TEvap. It is believed that gas losses and adsorption by the ceramic substrate also contributed to the removal of pollutants in the system; however, these factors must be better investigated in future studies. Keywords: Evapotranspiration basin. Zero discharge. Sewage. Evapotranspiration bed. Ecological sanitation.