Revista DAE

Nesta semana, a engenharia sanitária perdeu um de seus maiores expoentes, o professor Adrianus van Haandel. Reconhecido por sua mente brilhante, ele deixou um legado científico que continuará a inspirar gerações. Entre suas contribuições notáveis está um artigo publicado em 2021, juntamente com a Profa. Silvânia Lucas dos Santos, no qual eles propõem modificações no sistema convencional de lagoas de estabilização, amplamente utilizado no Brasil, com o objetivo de aumentar a remoção de nutrientes e reduzir sua “pegada ambiental”. As Lagoas de Estabilização têm sido usadas há décadas no tratamento de esgoto em cidades de médio e pequeno porte ao redor do mundo. Compostas por uma sequência de lagoas anaeróbias, facultativas e de maturação, essas unidades produzem um efluente de boa qualidade no que diz respeito à remoção de matéria orgânica e patógenos. No entanto, enfrentam desafios como o longo tempo de permanência e a dificuldade em remover nutrientes. O professor van Haandel sugere uma alternativa promissora: substituir a lagoa anaeróbia e a lagoa facultativa por um reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), que reduz o tempo de detenção e permite a captação de biogás. Além disso, ele demonstrou que lagoas de pós-tratamento podem operar em regime de bateladas sequenciais, em vez de fluxo contínuo, acelerando o decaimento de patógenos, aumentando o pH e possibilitando a remoção de nitrogênio e fósforo. Essa abordagem resulta em um efluente de alta qualidade, com baixas concentrações de matéria orgânica biodegradável, nutrientes e patógenos, sem consumo de energia ou materiais auxiliares, e utilizando uma área menor que as lagoas convencionais. O trabalho do professor van Haandel é especialmente relevante para a realidade brasileira, um país que ele adotou como seu e para o qual dedicou grande parte de suas pesquisas. Suas ideias trazem avanços que dialogam com as necessidades locais e promovem impacto global. Convidamos você a explorar este artigo e se inspirar na visão de um cientista que deixou um legado profundo e duradouro. https://lnkd.in/dkqwZYR5

Você certamente já ouviu falar de wetlands construídos (WC), mas não deve ter imaginado que esses sistemas permitem uma série de designs diferentes e que ainda há muito o que estudar sobre eles. Em wetlands, assim como a escolha das plantas, a escolha do meio filtrante é crucial no projeto. Além de servir de suporte para as plantas, o meio filtrante atua como filtro para a retenção de sólidos suspensos e como leito para a adesão de microrganismos e formação de biofilmes. No entanto, em alguns casos, os materiais convencionais podem promover colmatação prematura levando à baixa eficiência de tratamento. Por isso o desenvolvimento de novos materiais para o preenchimento de WCs tem sido avaliado em estudos recentes. Segundo os autores do artigo em destaque, recentemente foi proposto um sistema de tratamento de águas residuais que combina as tecnologias MBBR (Reator Biológico de Leito Móvel) e WC. Nesse sentido, Fábio Campos e colaboradores exploraram o potencial emprego da biomídia para aumentar a eficiência de um sistema de fluxo subsuperficial vertical (WCFSV) de baixo custo, adotando-se tempos de detenção hidráulica mais restritivos do que o habitual. A remoção de matéria orgânica e a retenção de sólidos suspensos, mesmo para cargas de aplicação orgânica e hidráulicas elevadas, alcançou excelente desempenho, demonstrando a possibilidade de reduzir a área em comparação com os WCs convencionais. Vale muito a leitura! https://lnkd.in/emfYzGhe DOI: https://lnkd.in/eNicbFPM

A história da ciência no saneamento é marcada por descobertas essenciais, especialmente na remoção de fósforo e nitrogênio. Duas delas se destacam: a identificação dos organismos acumuladores de fósforo (PAOs) e das bactérias anammox, que proporcionaram abordagens biológicas revolucionárias para problemas de eutrofização e custo energético. A descoberta da remoção biológica de fósforo surgiu nas décadas de 1970 e 1980, quando pesquisadores canadenses começaram a observar que o fósforo estava sendo removido de águas residuais sem a adição de produtos químicos. Esse fenômeno levou à descoberta dos PAOs, organismos capazes de acumular fósforo sob condições anaeróbias seguidas de aeróbias. Em 1987, Comeau et al. publicaram um estudo pioneiro no Journal of Water Pollution Control Federation, no artigo “Biological Phosphate Removal – Mechanisms and Design”, no qual detalharam como os PAOs acumulam e liberam fósforo. Esse estudo foi crucial para a substituição dos tratamentos químicos por processos biológicos mais eficientes e sustentáveis. Mais tarde, em 1998, Mino et al. avançaram o conhecimento sobre esses organismos, publicando o artigo “Microbiology and Biochemistry of the Enhanced Biological Phosphate Removal Process” na Water Research. Esse estudo detalhou a bioquímica do processo de armazenamento de polifosfato, solidificando o papel dos PAOs no tratamento de esgoto. Outra descoberta revolucionária foi a identificação das bactérias anammox, que desempenham um papel vital na remoção de nitrogênio de águas residuais. Nos anos 1970, a hipótese de que a amônia poderia ser oxidada em condições anóxicas foi levantada, mas foi somente em 1995 que o processo foi confirmado. O artigo de Mulder et al., “Anaerobic ammonium oxidation discovered in a denitrifying fluidized bed reactor.”, publicado na FEMS Microbiol. Ecol., descreveu pela primeira vez a oxidação anaeróbica da amônia, revelando o potencial das bactérias anammox para converte-la diretamente em nitrogênio gasoso, eliminando a necessidade de fornecer oxigênio e carbono externo. Em 1999, Strous et al. publicaram o artigo “Missing Lithotroph Identified as New Planctomycete” na Nature, no qual identificaram, por meio da técnica Hibridação In Situ por Fluorescência (FISH), a espécie Candidatus Brocadia anammoxidans, detalhando sua bioquímica e ecologia, e confirmando seu papel essencial na remoção de nitrogênio em águas residuais. As bactérias anammox rapidamente se tornaram uma solução eficaz para o tratamento de efluentes com altas concentrações de amônia, sendo aplicadas em várias plantas ao redor do mundo. As descobertas de Comeau, Mino, Mulder e Strous transformaram as práticas no saneamento, e ilustram como o olhar atento dos pesquisadores, sua capacidade de observar padrões inesperados e formular hipóteses testáveis, foi crucial para que as descobertas fossem feitas. Todos esses pesquisadores contemporâneos seguem ativos, produzindo ciência.

LANÇAMENTO DA REVISTA DAE, EDIÇÃO Nº 246 É com grande satisfação que anunciamos o lançamento de mais uma edição da Revista DAE! Nesta edição, você encontrará 15 artigos inéditos: ·      BIM aplicado à verificação de interferências entre redes de água, esgoto e drenagem ·      Uso das redes neurais artificiais na modelagem do processo de adsorção de corantes têxteis ·      Utilização de métodos para a avaliação do índice de estado trófico de um açude no semiárido cearense ·      Análise da valorização econômica de uma edificação multifamiliar com a implantação de um sistema de água cinza para fins não potáveis ·      Estudo do potencial de colmatação de membranas em um BRM em batelada sequencial com leito móvel utilizando efluente de indústria papeleira ·      Análise bibliométrica e sistemática das tendências de pesquisas sobre o potencial da economia circular no gerenciamento de Resíduos Eletroeletrônicos (REEE) no período de 2008 a 2022 ·      Pirólise de lodo de esgoto: uma revisão sistemática ·      Dimensionamento de cisterna para propriedades rurais baseada na frequência de veranicos: aplicação ao oeste de Santa Catarina ·      Análise comparativa entre a fiscalização remota e presencial dos sistemas de abastecimento de água e de esgotamento sanitário de Minas Gerais: uma análise dos impactos da pandemia de covid-19 ·      Proposta de um guia de boas práticas para a gestão de resíduos da construção civil em municípios de pequeno e médio porte ·      Análise comparativa entre sistema separador absoluto e sistema combinado alternativo de esgotamento e drenagem ·      Meio de substrato melhorado com biomídia em uma wetland construída de fluxo subsuperficial vertical para tratamento de esgoto doméstico ·      A influência da compactação do solo e de revestimentos asfálticos na detecção vibroacústica de vazamentos de água em redes de distribuição subterrâneas ·      Tecnologia diodo de emissão de luz ultravioleta aplicada à desinfecção de água: revisão da literatura ·      Impactos do código florestal de 2012 na determinação da área de preservação permanente: o caso do reservatório Orós-CE Nosso sincero agradecimento aos autores e revisores pela dedicação e contribuição! Acesse o site da Revista DAE e fique por dentro da produção científica na área de engenharia e meio ambiente! https://lnkd.in/dEaezhs9 #RevistaDAE #EngenhariaSanitária #MeioAmbiente #Pesquisa #Inovação

Confira o registro de nossa participação na FENASAN 2024! Agradecemos à AESabesp e à Revista Saneas pelo convite e pelo espaço no podcast Saneamento em Foco. Foi uma excelente oportunidade para trocar ideias e debater o papel da produção científica no futuro do setor de saneamento. Também expressamos nosso entusiasmo pelas perspectivas promissoras para a Revista DAE e as possibilidades que estão por vir! 

A cavitação hidrodinâmica foi descoberta no início do século XX, quando engenheiros observaram danos nas hélices de navios e turbinas hidráulicas, causados pela formação e colapso de bolhas de vapor devido à queda súbita de pressão em líquidos. O pesquisador Osborne Reynolds investigou o fenômeno e identificou que o colapso das bolhas gerava impactos violentos, enquanto Sir Charles Parsons aprofundou a pesquisa para entender os efeitos erosivos nas turbinas. Com o tempo, a cavitação passou a ser aproveitada em diversas aplicações, principalmente no saneamento. No tratamento de águas residuais, a cavitação é usada para a oxidação avançada de contaminantes, promovendo a degradação de poluentes orgânicos difíceis de remover, como pesticidas e corantes. O colapso das bolhas gera radicais livres, como o radical hidroxila, que atacam esses compostos, melhorando a eficiência do tratamento. Além disso, a cavitação é eficaz na destruição de microrganismos patogênicos, como bactérias e vírus, por meio das forças mecânicas e calor gerados pelo colapso das bolhas. Isso oferece uma alternativa à desinfecção química, minimizando o uso de cloro e seus subprodutos nocivos. Outra aplicação importante é a remoção de gases dissolvidos, como sulfeto de hidrogênio, metano e amônia gasosa, que causam odores desagradáveis em Estações de Tratamento de Esgoto. A cavitação facilita a liberação desses gases, ajudando a controlar os odores, ou mesmo auxiliando na sua recuperação. Na fase sólida, a cavitação é utilizada como pré tratamento do lodo, rompendo células e liberando matéria orgânica intracelular, o que acelera a decomposição anaeróbia da matéria orgânica, reduzindo o tempo de retenção nos digestores, aumentando a produção de biogás, e reduzindo o volume de lodo gerado. Isso resulta em menor custo de disposição e transporte de resíduos. A cavitação também facilita a desidratação do lodo, desestabilizando sua estrutura e permitindo uma remoção mais eficiente da água, otimizando o processo de gestão de resíduos. Embora o saneamento seja uma das áreas mais beneficiadas pela cavitação hidrodinâmica, suas aplicações vão além. No processamento de alimentos, ela é usada para homogeneização e pasteurização de líquidos, rompendo células microbianas e estabilizando misturas, como em leite e sucos. A limpeza por cavitação também é utilizada para remover incrustações em superfícies submersas, como cascos de navios e equipamentos industriais, sem a necessidade de abrasão mecânica. Outro campo relevante é a síntese de nanopartículas e emulsões estáveis, aproveitando a energia liberada pelo colapso das bolhas para produzir materiais de alta qualidade, especialmente em indústrias químicas e farmacêuticas. Assim, a cavitação hidrodinâmica, originalmente vista como um fenômeno destrutivo, foi transformada em uma tecnologia com múltiplas aplicações, desde o tratamento de águas residuais e produção de biogás até a indústria alimentícia e de materiais avançados.

O monitoramento de florações de microalgas em mananciais é uma preocupação crescente no Brasil devido aos riscos que representam para a qualidade da água e para a saúde pública. Florações de cianobactérias, por exemplo, podem liberar variados tipos de toxinas nocivas e sobrecarregar estações de tratamento de água. A utilização de algicidas para controlar essas florações é uma prática frequente. Embora eficazes a curto prazo, esses produtos promovem a lise celular, liberando toxinas na água e acumulando metais pesados no sedimento. Com o tempo, isso pode degradar ainda mais a qualidade da água e tornar o manejo mais complexo. As mudanças climáticas têm agravado o problema. A redução dos níveis de reservatórios, devido a secas mais prolongadas e variações nos padrões de precipitação, e a intensificação das temperaturas, combinadas ao aporte contínuo de nutrientes—como fósforo e nitrogênio de fontes agrícolas e esgotos—, cria um ambiente propício ao crescimento excessivo de algas. Para as concessionárias, isso representa um desafio crítico na manutenção da qualidade da água. A causa raiz do problema é conhecida: a urbanização desordenada e a falta de coleta e tratamento adequado de esgoto. O escoamento de nutrientes para corpos d'água, junto à falta de fiscalização e ação do poder público, contribui para o agravamento das florações. Uma gestão integrada dos recursos hídricos e políticas públicas eficazes são essenciais para enfrentar esses desafios. No entanto, a ciência tem buscado alternativas emergenciais mais sustentáveis ao uso de algicidas. Uma delas é a irradiação ultrassônica, que usa ondas sonoras para interferir na flutuabilidade das algas, inviabilizando sua atividade fotossintética. A irradiação eletromagnética é outra técnica promissora, que altera a viscosidade da interface ar-água, permitindo maior entrada de oxigênio no sistema aquático. Isso favorece o reequilíbrio da cadeia trófica, permitindo que a própria comunidade aquática controle as florações de forma natural. Outra abordagem mais conhecida é o uso de bentonita modificada com lantânio, uma argila que adsorve fosfato, principal nutriente que promove o crescimento das algas, tornando-o bio-indisponível. As diversas tecnologias de injeção de solução supersaturada de oxigênio também mantém esse nutriente complexado por meio do aumento dos níveis de oxigênio na água, favorecendo toda a comunidade aquática, e restabelecendo o equilíbrio ecológico do corpo hídrico. Essas tecnologias inovadoras, quando aplicadas junto a uma gestão mais eficiente dos recursos hídricos, podem representar um avanço significativo no controle das florações de algas. Contudo, enfrentar as causas subjacentes, como a poluição e a degradação dos ecossistemas, continua sendo fundamental. Apenas com uma abordagem integrada, que combine inovação tecnológica e conservação ambiental, será possível garantir segurança hídrica e proteger a saúde pública de maneira sustentável.

A busca por água limpa remonta aos primórdios da humanidade, com diversas culturas desenvolvendo métodos para purificação e segurança do consumo. O uso de materiais adsorventes foi, e ainda é, fundamental ao longo da história. Materiais vegetais carbonizados, mesmo sem ativação adicional, já exibem alguma capacidade adsortiva. Há registros de que, por volta de 1500 a.C., os egípcios utilizavam carvão para purificar a água e em aplicações medicinais. Porém, foi somente a partir do século XVIII que as propriedades do carvão começaram a ser sistematicamente estudadas. Pesquisadores como H.G. Charles e L.W. McClelland desenvolveram técnicas de ativação que aumentaram significativamente a porosidade e a capacidade adsortiva do carvão. Hoje, o carvão ativado é majoritariamente produzido a partir de carvão mineral, madeira e cascas de coco. Inovações recentes incluem a ativação a baixas temperaturas e o uso de plasma, visando preservar grupos funcionais de superfície e aumentar a seletividade para determinados contaminantes. Esses avanços também promovem o desenvolvimento de técnicas de caracterização mais precisas, proporcionando uma melhor compreensão da estrutura porosa e da composição química do carvão ativado. As zeólitas, compostos de aluminossilicatos, foram descobertas no séc. XVIII pelo sueco Axel F. Cronstedt, que notou sua propriedade de liberar vapor quando aquecidas. Logo, as zeólitas se revelaram materiais com grande potencial para adsorção e troca iônica, tornando-se importantes na purificação de água e na remoção de contaminantes, especialmente ao longo do século XX com a geração de zeólitas sintéticas. Embora a produção de carvão vegetal seja antiga, o biochar, como material adsorvente, ganhou destaque nas últimas décadas. Produzido pela pirólise de biomassa, o biochar se apresenta como um material poroso útil no tratamento de águas residuárias e no setor agrícola, além de contribuir para o sequestro de carbono e a mitigação das mudanças climáticas. A evolução dos materiais adsorventes envolve a busca contínua por novas aplicações e melhorias em suas propriedades. A incorporação de nanomateriais em zeólitas e carvão ativado, por exemplo, tem expandido suas capacidades, permitindo a adsorção de uma gama maior de contaminantes e aumentando a eficácia em tratamentos de águas residuais. A regeneração desses materiais é crucial para a sustentabilidade do processo. Enquanto o carvão ativado e as zeólitas podem ser regenerados por processos térmicos ou químicos, a regeneração do biochar é mais complexa e menos eficiente. A preocupação com o descarte desses materiais após o seu esgotamento cresce, pois há o risco de lixiviação de contaminantes para o meio ambiente. Tecnologias como coprocessamento em fornos de cimento, incineração controlada e disposição em aterros específicos para resíduos industriais são alternativas que devem ser consideradas, com medidas adequadas para minimizar riscos de contaminação e garantir a segurança ambiental.

Desde a década de 2000, quando foi aplicada pela primeira vez em larga escala, a tecnologia do lodo granular aeróbio tem se expandido globalmente, sendo considerada uma das mais promissoras do século 21. Sua eficácia se destaca na melhoria da remoção de nutrientes e na redução da demanda por área e energia, o que diminui significativamente os custos de investimento (CAPEX) e operação (OPEX) nas estações de tratamento. A granulação da biomassa nesse processo resulta em um lodo com características físicas, químicas e biológicas diferenciadas em relação ao lodo ativado tradicional. Esse lodo se caracteriza pela intensa produção de substâncias poliméricas extracelulares (SPE) e intracelulares, incluindo polissacarídeos, proteínas e polímeros de ácidos graxos. Além dos ganhos em performance de tratamento, o lodo granular aeróbio oferece benefícios adicionais significativos. O reaproveitamento de recursos derivados dessa tecnologia não só evita o uso de matérias-primas escassas, como também reduz o consumo dos recursos existentes, contribuindo para a diminuição dos custos operacionais das estações de tratamento e promovendo a economia circular no setor de saneamento. O trabalho em destaque revisa as possibilidades de recuperação desses subprodutos, explorando suas aplicações e os desafios associados ao tratamento de esgoto e à recuperação de recursos. Exemplos incluem substâncias semelhantes ao alginato (ALE), com aplicações na produção de fertilizantes e condicionadores de solo em ambientes semiáridos, e na formulação de materiais de construção e espessantes para tintas; o triptofano, aminoácido essencial para a granulação, com potencial uso nas indústrias química, agrícola e farmacêutica; e os polihidroxialcanoatos (PHA), biopolímeros com propriedades semelhantes aos termoplásticos, que podem compor até 70% do peso celular seco nos grânulos. Além disso, o fósforo, recuperado na forma de estruvita, pode ser reintegrado ao ciclo produtivo como fertilizante. A pesquisa sugere que a extração de biopolímeros do lodo granular aeróbio, especialmente ALE, é uma alternativa mais atrativa financeiramente, devido à sua maior produção e valor agregado. No entanto, outras rotas, como o reaproveitamento do lodo na agricultura ou na produção de biogás, precisam ser investigadas com mais profundidade. Isso se deve à maior adsorção de substâncias tóxicas e metais pelas SPE, que pode comprometer a qualidade do lodo como biossólido, e à alta concentração de compostos lignocelulósicos, que dificultam sua degradabilidade. O estudo revela diversas oportunidades e aspectos relevantes, com exemplos já aplicados em escala plena. No entanto, para ampliar o aproveitamento desses subprodutos, serão necessários mais estudos e investimentos em pesquisas de grande escala. Confira o trabalho completo no link: https://lnkd.in/enPaqeQK