Viabilidade econômica

3.4.2 Viabilidade econômica

Para análise de viabilidade econômica são utilizadas equações retiradas de metodologias de outros autores para determinar os custos e despesas com o processo combinado e com a disposição em aterro para fins de comparações entre as metodologias. Apesar disso, algumas variáveis não foram calculadas pelo o presente trabalho, sendo essas substituídas por valores estimados conforme informações obtidas em literatura. Vale ressaltar ainda que o presente estudo não inclui os custos com funcionários, equipamentos de proteção para operação, gastos com licenças ou certidões ambientais, nem com possíveis alterações no processo da ETA.

- 26 - O cálculo do custo de produção do coagulante regenerado leva em consideração a quantidade de ácido utilizado na regeneração (Qa), o custo do ácido utilizado para a reação (A), a vazão de coagulante regenerado produzida (Qc), e a concentração (C) de alumínio no coagulante regenerado (Freitas et al. 2011).

De acordo com Richter (2001), o volume da produção do lodo em uma Estação de Tratamento de Água varia de 0,2% a 5% do volume total de água tratada pela ETA. A produção de água tratada do município de Três Rios compreende valores entorno de 735.840 m³/mês (8.830.080 m³/ano), ocasionando na produção de 1.470 m³ à 36.790 m³ por mês de lodo, dependendo das condições climáticas (Três Rios 2014).

Conhecendo o valor da densidade do lodo de ETA, a quantidade de lodo em massa pode abranger valores entre 1.470 kg/mês a 55.190 kg/mês, apresentando uma média de 28.330 quilogramas de resíduo por mês. Considerando a umidade do lodo a 80% conforme caraterização realizada, pode-se estimar uma quantidade de 5.666 kg de lodo desidratado por mês. Sabendo que este resíduo apresenta um percentual de 27,26 % de alumínio recuperado em relação à massa de lodo desidratado, conforme caracterização realizada no presente estudo, pode-se inferir uma quantidade de coagulante regenerado de 1.544,55 kg/mês (Al2(SO4)3).

Levando em consideração esses valores em conjunto com a análise estequiométrica da reação de recuperação de coagulante de lodo de ETA (7) foi possível levantar a quantidade de ácido (Qa) necessária para a regeneração.

2 Al(OH)3.3 H2O (lodo)+ 3 H2SO4 + 2 H2O → Al2(SO4)3.14 H2O (7) Para cada 156 g de hidróxido de alumínio presente no lodo de ETA, são necessários 294,24 g de ácido sulfúrico para formar 341 g de sulfato de alumínio utilizando a estequiometria. Nesse sentido, a cada 1.544,55 kg/mês de sulfato de alumínio são necessários 1.333,43 kg/mês de ácido sulfúrico para a recuperação, considerando um ambiente ideal, em que a reação ocorra em 100%.

- 27 - Em relação ao custo do ácido utilizado (A), de acordo com o informado por e-mail pela Analista comercial de polímeros e multissetoriais da distribuidora de produtos químicos Lead Brenntag Connect Brasil, Patrícia Nascimento, o valor do ácido sulfúrico 98% atualmente está em R$ 1,90/kg. Considerando que para o processo é utilizado o ácido a 10%, o custo passa a ser de R$ 0,19/ Kg.

Levando em consideração a densidade do sulfato de alumínio hidratado como 1.350 kg/m³, a vazão de sulfato de alumínio (Qc) produzido por mês é de 1,14 m³. Analisando a molécula de sulfato de alumínio, tem-se que a cada 341 g de sulfato há cerca de 53,96 g de Al, desse modo, a cada 1.544,55 kg de sulfato recuperado há 244,41 kg de Al presente. Dividindo-se a quantidade de alumínio preDividindo-sente no coagulante pelo volume de coagulante encontrado pode-se estimar uma concentração de alumínio no coagulante regenerado (C), como 214,39 kg/m³.

Através desses valores torna-se possível a aplicação na equação (5), que acusa um custo de produção do coagulante regenerado de 1,03 R$/kg, conforme pode ser visualizado nas

Estequiometricamente, utilizando-se 18 mL de ácido sulfúrico a 10% para o processo, excede-se a quantidade de ácido após a reação, havendo desperdício do mesmo. Dessa forma, considerando om a utilização de ácido sulfúrico a 5%, o custo de produção do sulfato de alumínio recuperado passa a ser de R$ 0,52/kg.

Conforme informado pela equipe de licitação do Serviço Autônomo de Água e Esgoto de Três Rios (2020), atualmente, o sulfato de alumínio comercial utilizado é fornecido pela

- 28 - empresa “Suall Indústria e Comercio LTDA”, que atribui o valor de R$ 2,85/kg de Sulfato de alumínio a 87%. Considerando que a ETA Cantagalo utiliza o coagulante diluído a 4%, o custo passa a ser de R$ 0,13/kg.

Vale ressaltar que a ETA em estudo utiliza sulfato de alumínio contendo sulfato ferroso, o que não foi estimado pelo presente trabalho. Dessa forma, considerando a presença desse sal no coagulante regenerado, levanta-se a possibilidade de redução dos custos com o processo de recuperação e de transporte, uma vez que o recuperado será mais concentrado e o resíduo excedente reduzido.

Quanto aos custos de transporte do lodo adjacente à olaria para a incorporação do resíduo em cerâmica, deve ser levado em consideração a produção de lodo (P), a massa específica do lodo (Me), o volume da caçamba onde será transportado o lodo (Vc), a distância entre a ETA e o destino fina (L), e o custo unitário de transporte do lodo (Ctu).

Após o processo de recuperação de coagulante por via ácida em lodo da ETA Cantagalo, a quantidade de lodo produzida pela ETA (P), reduziria para uma média de 3.709,31 kg/mês.

Richter (2001) assegura que a massa específica do lodo de ETA pode variar de acordo com as concentrações de sólidos presentes neste, abrangendo valores entre 1,002 kg/m3 para lodos com teor de sólidos de 1%, até 1,5 kg/m3 após processo de desidratação. Tendo em vista a utilização do lodo adjacente ao processo de recuperação por via ácida, a massa específica (Me) utilizada no presente contexto será de 1,5 kg/m³.

Quanto ao volume da caçamba onde será transportado o lodo (Vc) e o custo unitário de transporte do mesmo (CTU), Smirdele (2016), afirma que o resíduo deve ser transportado em caminhão poliguindaste com caçamba tipo Dempster de 7 m³, conforme pode ser visualizado na figura abaixo (figura 9), o qual possui custo unitário de transporte de R$ 3,50/km, estando incluso o valor de aluguel da caçamba e transporte da mesma até o local desejado.

- 29 - Figura 7: Caminhão poliguindaste com caçamba tipo Dempster de 7 m³. (Fonte: Smirdele,

2016).

Quanto à distância entre a Estação de Tratamento de Água e o destino final (L), através de análise pelo Google Maps (2020), foi possível visualizar que a olaria mais próxima da ETA Cantagalo é a Cerâmica Argibem LTDA, localizada na Rua Werneck, nº 537, Bemposta, Três Rios/RJ, totalizando 29,8 km de distância entre os locais, conforme pode ser visualizado pela figura abaixo (Figura 10).

- 30 - Figura 8: Distância entre ETA Cantagalo e Cerâmica Argibem LTDA. (Fonte: Google Maps,

2020).

Nesse sentido, levando-se em consideração a equação (6) proposta por Smirdele (2016), a despesa com o transporte pela ETA Cantagalo para disposição do lodo em cerâmica se mantém entre R$ 36.845,81 /mês, conforme pode ser visualizado pelas equações abaixo (13) (14) (15).

𝐷𝑡 =

3.709,31 1,5

7 𝑥 29,8 𝑥 3,50 (13)

Dt = 353,27 × 29,8 × 3,50 (14)

Dt = 36.845,81 R$/MÊS (15)

Para estimar o custo com a disposição do lodo da ETA Cantagalo em aterro sanitário, primeiramente se fez necessário calcular os custos obtidos com o transporte (Dt) do lodo bruto até a Central de Tratamento e disposição de Resíduos Sólidos de Três Rios. Conforme pode ser visualizado na figura abaixo (figura 11), a CTDRS-TR, localizada na Rodovia Presidente

- 31 - Juscelino Kubitschek, Ponte das Garças-Três Rios/RJ, apresenta uma distância de 17,7 km da ETA Cantagalo, o que nos permite inferir, em conjunto com a massa de lodo produzida mensalmente de 28.330 kg, desconsiderando qualquer tipo de tratamento prévio, através da equação (5), uma despesa com transporte (Dt) de R$ 167.147,00/mês.

Tendo em vista trabalhos acadêmicos sobre incorporação de lodo de ETA em cerâmica vermelha, como de Pozzobon et al. (2010), Teixeira (2006), Tartari (2008) e Ghizoni (2013) e Paixão (2005), que acusam como valores ideais de incorporação de resíduos entre 10% a 12%, mensalmente, as olarias passariam a utilizar aproximadamente 70 m³ de lodo tratado disponibilizado gratuitamente, o que geraria uma economia de R$1.727,62 por mês, podendo aumentar de acordo com os valores de incorporação de resíduo no material.

Para estimar o custo com a disposição do lodo da ETA Cantagalo em aterro sanitário, primeiramente se fez necessário calcular os custos obtidos com o transporte (Dt) do lodo bruto até a Central de Tratamento e disposição de Resíduos Sólidos de Três Rios. Conforme pode ser visualizado na figura abaixo (figura 11), a CTDRS-TR, localizada na Rodovia Presidente Juscelino Kubitschek, Ponte das Garças -Três Rios/RJ, apresenta uma distância de 17,7 km da ETA Cantagalo, o que nos permite inferir, em conjunto com a massa de lodo produzida mensalmente de 28.330 kg, através da equação (5), uma despesa com transporte (Dt) de R$

250.720, 50/mês.

- 32 - Figura 9: Distância entre ETA Cantagalo e a CTDRS - TR. (Fonte: Google Maps, 2020).

Em relação à despesa com Aterro Sanitário (Da) faz-se necessário conhecer o custo unitário de disposição em aterro sanitário (Cau) e a produção de lodo mensal em toneladas (P).

O valor para recebimento dos resíduos na CTDRS de Três Rios não foi divulgado pela empresa União Norte Engenharia, responsável pela construção do aterro, contudo em seu estudo, Souza (2018), utilizou R$ 54,25/T referentes ao Plano Nacional de Resíduos Sólidos, corrigido conforme a inflação do período (2008 – 2017), chegando ao valor de R$ 92,15/t. Levando em consideração o valor de produção de lodo mensal (P) como 28.330 kg/mês, ou seja, 28,33 t, os valores com a disposição em Aterro Sanitário (Da) podem chegar até R$2.610,61/mês, conforme a equação (6).

Somando-se a despesa com transporte (Dt) e a despesa com aterro sanitário (Da), estima-se um custo mensal de R$ 169.757,61 com a disposição na CTDRS de Três Rios, o que indicia essa metodologia como inviável em relação ao processo combinado, uma vez que esta é quatro vezes mais cara do que a metodologia estudada.

Considerando que a ETA realize uma desidratação prévia que retire cerca de 80% da umidade do lodo, o custo com a disposição na CTDRS-TR passaria a ser de R$ 33.951,52, o

- 33 - que torna essa metodologia mais econômica do que o processo combinado, devido, sobretudo à distância do local de disposição.

Apesar disso, deve-se levar em consideração a possibilidade de economia com o processo combinado pela utilização do sulfato de alumínio recuperado pela própria SAAETRI para tratamento de água, esgoto ou comercialização para empresas que necessitem de coagulante para tratamento de efluentes, e também pela olaria ao utilizar o lodo adjacente economizando com matéria prima na produção de cerâmica.

De acordo com o levantado por Costa (2015) em seu estudo de composição de custo sobre a utilização de lodo de ETA cerâmica vermelha, por mês as olarias utilizam cerca de 698,75 m³ de argila natural para a produção de cerâmica e gastam com essa uma média de R$17.275,00.

Tendo em vista trabalhos acadêmicos sobre incorporação de lodo de ETA em cerâmica vermelha, como de Pozzobon et. al. (2010), Teixeira (2006), Tartari (2008) e Ghizoni (2013) e Paixão (2005), que acusam como valores ideais de incorporação de resíduos entre 10% a 12%, mensalmente, as olarias passariam a utilizar aproximadamente 70 m³ de lodo tratado disponibilizado gratuitamente, o que geraria uma economia de R$1.727,62 por mês, podendo aumentar de acordo com os valores de incorporação de resíduo no material, o que pode ser um atrativo para que a olaria interessada arque com os custos de transporte até o local, ficando ainda mais viável para a SAAETRI.

Outro aspecto relevante que pode vir a viabilizar economicamente o processo seria o aumento da eficiência de recuperação de sulfato de alumínio do lodo, o que baratearia o custo em si de recuperação, mas também reduziria ainda mais o volume de lodo adjacente a ser disposto, reduzindo as despesas com transporte.

- 34 - 1.3.3 Viabilidade socioambiental

O lançamento de lodo de ETA in natura tem se tornado uma grande preocupação em todo mundo devido à presença de componentes potencialmente poluidores, como metais tóxicos, sólidos em suspensão e matéria orgânica, que podem vir a causar danos significativos à fauna e flora, quantidade e qualidade de água (Fernandes 2014).

Guimarães (2005) afirma que a alteração da turbidez e da cor do corpo receptor, oriundas do descarte de resíduos de ETA nos cursos de água, podem causar, além de impacto visual, modificações nas características biológicas e químicas da água, tendo em vista a diminuição da atividade fotossintética e aumento de atividades microbiológicas anaeróbicas.

Essa alteração, em conjunto com a presença de metais como ferro e alumínio, gera um ambiente totalmente prejudicial à camada bentônica, peixes, e toda a flora aquática (Couto 2011).

Segundo Tavares (2016), metais como o Alumínio, não integram os processos metabólicos e não são excretados ou eliminados com facilidade, podendo gerar diversos problemas de saúde, como doenças associadas a dificuldades cognitivas, doenças neurológicas degenerativas, hipertrofia cardíaca e taxas reduzidas de formação óssea, aumentando o risco de fraturas.

O processo combinado de recuperação de coagulante por via ácida e incorporação de lodo em cerâmica, permite a reutilização de até 100% do lodo, evitando, portanto, o lançado deste in natura, reduzindo o potencial de geração de impactos negativos à saúde do homem e ao meio ambiente.

Além disso, o processo possibilita uma diminuição da extração de argila em jazidas naturais, podendo reduzir os impactos socioambientais relacionados a essa atividade, como alteração paisagística, poluição atmosférica, sonora, visual e dos recursos hídricos, e perigos à sociedade dada pela extração em si e pela contaminação do ambiente em que vivem (Gama et al. 2019).

- 35 - É importante ressaltar quanto às questões de biossegurança e toxicidade do material cerâmico contendo lodo de ETA. Takada et al. (2013) em seu estudo sobre a incorporação de lodo de ETA na fabricação de artefatos cerâmicos alertaram quanto a possibilidade de lixiviação dos contaminantes contido no material, podendo inviabilizar a metodologia para confecção de peças cerâmicas que fiquem em contato com alimentos ou bebidas, sendo, portanto, mais adequado para confecção peças decorativas.

Souza et al. (2008), que realizaram uma análise dos gases poluentes liberados durante a queima de cerâmica vermelha incorporada com lodo de ETA, levantaram que a adição do resíduo efetivamente contribui para aumentar as emissões dos gases CO², CO e CH⁴ durante o processo de queima de cerâmica, devido a concentração de matéria orgânica presente na amostra e ao vapor de água resultante da desidratação de hidróxidos e da desidroxilação da caulinita, que tende a aumentar a atividade dos componentes gasosos.

Dessa forma, ressalta-se a importância da realização do procedimento de recuperação do coagulante anterior à metodologia de incorporação de lodo em produtos cerâmicos, uma vez que essa permite a extração de metais, hidróxidos metálicos e matéria orgânica presentes no lodo, reduzindo a possibilidade de lixiviação desses metais em produtos cerâmicos e da contribuição na emissão de gases durante o processo de queima dos mesmos. Em contrapartida essa solubilização não seletiva dos hidróxidos de Al ou Fe, pode vir a aumentar a quantidade de carbono orgânico dissolvido no coagulante regenerado possibilitando a formação de trihalometanos (THM) e outros subprodutos orgânicos no mesmo (Guimarães 2005).

Lawal et al. (2011) e Freitas et al. (2005) alertam sobre problemas encontrados em relação à qualidade do coagulante regenerado, uma vez que a recirculação desses pode gerar um aumento da concentração de subprodutos indesejados, podendo comprometer a qualidade de água a ser distribuída à população.

Todavia, Júlio et al. (2009), concluíram que quando utilizado em outros processos que não no tratamento de água para abastecimento, como por exemplo, em sistemas de tratamento de esgotos sanitários, o coagulante recuperado pode vir a exercer trabalho semelhante aos

- 36 - coagulantes comerciais. Chu (2001), Guan et al. (2005), e Jangkorn et al. (2011) relataram excelentes resultados, chegando, em um tratamento primário típico de águas residuais, a reduzir entre 53% a 96% da turbidez do efluente (Xu et al., 2009).

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Analisando a caracterização físico-química obtida, verificou-se que o lodo da ETA Cantagalo de Três Rios possui caraterísticas semelhantes àquelas encontradas em literatura, devendo-se atentar à concentração de matéria orgânica que apresentou valores muito elevados, podendo vir a gerar impactos negativos ao meio ambiente se disposto in natura sem tratamento prévio.

A utilização de lodo ETA em indústria de cerâmica vermelha se mostra altamente promissora, devendo ser levantado o número de olarias da região interessadas a implementar a metodologia. Apesar disso, o lodo deve ser inserido em porcentagens de até 10%, uma vez que este afeta negativamente as propriedades físicas e mecânicas dos produtos.

O procedimento de regeneração do coagulante por via ácida a partir do lodo da ETA Cantagalo, também se mostra favorável, uma vez que o coagulante regenerado apresentou uma concentração entorno de 7,48 %, eficiência de remoção de partículas em suspensão (turbidez) próximas daquelas apresentadas pelo sulfato de alumínio comercial a 4% utilizado pela SAAETRI, e redução do volume média de resíduo em 35,31 %, melhorando as condições de manejo, transporte e disposição do mesmo através da solubilização dos hidróxidos metálicos presentes no lodo, podendo ser negociado com a empresa caso a mesma se faça interessada em aplicar o procedimento.

Dessa forma a combinação entre os processos de regeneração de coagulante por via ácida e incorporação de lodo em cerâmica vermelha pode ser entendida como viável

- 37 - tecnicamente, uma vez que o primeiro processo retira do lodo aquelas substâncias responsáveis por dificultar a realização do segundo.

Os custos com processo combinado entre regeneração por via ácida e incorporação de lodo em cerâmica, apresentaram uma despesa total de R$ 36.845,81 para a estação de tratamento de água interessada, em comparação com a disposição na CTDRS TR, que obteve um total de R$ 169.757,61, desconsiderando qualquer tipo de tratamento prévio do lodo pela ETA, indicando a metodologia estudada como alternativa mais econômica de tratamento e disposição. Considerando uma desidratação de 80% do lodo, o custo de disposição em aterro passa a ser de R$ 33.951,52, tornando- a mais econômica em relação ao processo combinado.

Apesar disso, há ainda o potencial da metodologia combinada de reduzir os custos com utilização de coagulante comercial pela ETA e também em argila pela olaria, fatores que podem vir a acarretar na viabilização do processo.

Além disso, a realização do procedimento de recuperação do coagulante anterior à metodologia de incorporação de lodo em produtos cerâmicos permite reduzir a possibilidade de lixiviação desses metais em produtos cerâmicos contidos no lodo de ETA ao concentrá-los no coagulante recuperado. A concentração desses metais pode alterar a qualidade do regenerado e afetar na sua utilização em ETA, apesar disso, aplicado em tratamento de águas residuais o sulfato de alumínio regenerado se mostra altamente eficaz. Outro aspecto relevante é que esse processo permite a reutilização de até 100% do lodo de ETA, reduzindo o potencial de geração de impactos negativos à saúde do homem e ao meio ambiente ao evitar o lançamento deste in natura, e reduzir a extração de argila em jazidas naturais, se mostrando altamente viável em termos socioambientais.

Sendo assim, sugere-se para futuros estudos a avaliação prática da eficiência do processo de produção de cerâmica com o lodo tratado previamente com a metodologia de recuperação por via ácida quanto à qualidade da cerâmica produzida e ao potencial de redução de custos e impactos socioambientais negativos.

- 38 - 5.

REFERÊNCIAS

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<http://www.ibeas.org.br/congresso/Trabalhos2014/IX- 004.pdf.> Acessado em 06 de dezembro de 2020.

Assis RL (2014). Avaliação do Impacto em Corpos D’água Devido ao Lançamento de Resíduos de uma Estação de Tratamento de Água de Juiz de Fora - MG. Trabalho de Conclusão de Curso.

Programa de Graduação em Engenharia Ambiental e Sanitária. Universidade Federal de Juiz de Fora. Juiz de Fora.

Associação Brasileira de Normas Técnicas (1989). NBR 10.664. Águas - Determinação de resíduos (sólidos) - Método gravimétrico - Método de ensaio.

Associação Brasileira de Normas Técnicas (1992). NBR 7171: Bloco Cerâmico para Alvenaria – Condições Gerais. Rio de Janeiro, 8 p.

Associação Brasileira de Normas Técnicas (2004). NBR 10.004: Classificação de Resíduos Sólidos. Rio de Janeiro.

Avellar RG (2015). Rio Paraíba do Sul – sua importância como recursos hídricos e os impactos de sua exploração em relação aos usos múltiplos. Trabalho de Conclusão de Curso. Tecnólogo em Gestão Ambiental. Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca – CEFET. Rio de Janeiro.

Bishop MM, Rolan AT, Bailey TL e Cornwell AD (1987). Testing of Alum Recovery for Solids Reduction and Reuse. American Water Works Association Journal, Vol. 79, nº06. P. 76-83.

Botero WG (2008). Caracterização de lodo gerado em estações de tratamento de água:

perspectivas de aplicação agrícola. Dissertação de mestrado. Programa de Pós Graduação em Química. Universidade Estadual Paulista, Instituto de Química de Araraquara.

- 39 - Brasil (2010). Ministério do Meio Ambiente. Lei Nº 12.305, de 2 de agosto de 2010. Que institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos cria o Comitê Interministerial da Política Nacional de Resíduos Sólidos e o Comitê Orientador para a Implantação dos Sistemas de Logística Reversa, e dá outras providências. Brasília.

- 39 - Brasil (2010). Ministério do Meio Ambiente. Lei Nº 12.305, de 2 de agosto de 2010. Que institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos cria o Comitê Interministerial da Política Nacional de Resíduos Sólidos e o Comitê Orientador para a Implantação dos Sistemas de Logística Reversa, e dá outras providências. Brasília.