Estudo da viabilidade de um sistema de aproveitamento de águas pluviais para fins não potáveis

UNIVERSIDADE DE TRÁS-OS-MONTES E ALTO DOURO

Estudo da Viabilidade de um Sistema de Aproveitamento de

Águas Pluviais para fins não potáveis

Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente

Candidato: Daniela Patrícia Salgado Terêncio

Orientador: Luís Filipe Sanches Fernandes

Coorientador: Fernando António Leal Pacheco

UNIVERSIDADE DE TRÁS-OS-MONTES E ALTO DOURO

Estudo da Viabilidade de um Sistema de Aproveitamento de

Águas Pluviais para fins não potáveis

Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente

Candidato: Daniela Patrícia Salgado Terêncio

Orientador: Luís Filipe Sanches Fernandes

Coorientador: Fernando António Leal Pacheco

Composição do Júri:

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

V “Enquanto o poço não seca, não sabemos dar valor à água” Thomas Fuller

VII

Agradecimentos

Eu gostaria de deixar o meu sincero agradecimento a todas as pessoas que direta ou indiretamente colaboraram e ajudaram na elaboração desta dissertação.

Agradeço aos meus orientadores, Professor Doutor Luís Filipe Sanches Fernandes e Professor Fernando António Leal Pacheco, pela aceitação deste trabalho assim como o incentivo e entusiasmo logo desde início em trabalhar comigo, o enorme apoio e a ajuda na busca das melhores soluções sempre imediatos, pois sem esse acompanhamento a realização deste trabalho não seria possível.

Gostaria, igualmente, de deixar o meu obrigada ao Dr. Paulo José Gomes Monteiro Praça, Diretor Geral da Empresa Intermunicipal Resíduos do Nordeste por me permitir realizar este estudo em uma das suas infraestruturas para a realização deste trabalho. À Eng.ª Ana Carvalho da Resíduos do Nordeste, aos Engenheiros Duarte Sanfins e João Lopes Baltazar da Focsa S.A, por me receberem e se disponibilizarem no esclarecimento de dúvidas.

Queria, ainda, agradecer ao meu colega Pedro Crespo pela enorme disponibilidade e ajuda que me prestou ao longo de todo este trabalho.

À minha família por todo o amor, compreensão, apoio e paciência prestados que mesmo nos piores momentos nunca deixaram de me consolar. Em especial à minha mãe por ter apostado nos meus estudos e pela força que me deu ao longo destes anos todos.

Ao Daniel Rebelo pela colaboração intensa neste trabalho, pelo apoio, pela cumplicidade, pelo companheirismo, pelo amor e sobretudo pela presença constante ao meu lado.

Aos meus amigos e colegas, pelo enorme estímulo e pela amizade autêntica, em particular à Sara Correia, ao Paulo Afonso e ao Diogo Correia pela ajuda e incentivo que me deram para terminar esta dissertação.

IX

Resumo

A água é indispensável à preservação de qualquer forma de vida no planeta. No entanto, o Homem consome-a frequentemente de forma irracional, tratando-a como um recurso inesgotável. Com a crescente pressão sobre os recursos hídricos, devido a forças externas como por exemplo, o aumento da população mundial, os desperdícios de água e as alterações climatéricas, a água é hoje um recurso escasso e altamente valioso. Com a necessidade de encontrar novas alternativas para combater a sua escassez, os Sistemas de Aproveitamento de Águas Pluviais (SAAP), surgem como um meio de conservação da água, uma vez que constitui uma fonte gratuita da mesma.

O presente estudo incide sobre a viabilidade de um SAAP para fins não potáveis (lavagem de equipamentos, pavimentos e rega) num Aterro Sanitário, localizado em Urjais no concelho de Mirandela, com uma precipitação média anual de 590.80 mm. A água pluvial foi recolhida através da cobertura de dois edifícios do Aterro, com uma área

de captação de 1181.08 m2, o que resulta num volume anual de águas pluviais suscetível

de ser aproveitado, para utilizações não potáveis, de 502.4 m3_{. Este valor é 11 vezes} superior ao necessário para satisfazer os consumos do aterro. Foram apresentadas quatro hipóteses distintas, das quais apenas duas se apresentaram apropriadas para a continuação do estudo do projeto.

Os resultados para a 1ª hipótese indicaram que a implementação de um reservatório de 25 m3, seria capaz de reduzir o consumo de água (lavagens de equipamentos, pavimentos e rega da zona 2), em cerca de 90 %, permitindo assim uma poupança anual de 196,47€ com um período de retorno do investimento de 10 anos. Para a 2ª hipótese, os resultados indicaram que a instalação de um reservatório de 50 m3, foi capaz de reduzir o consumo de água (lavagens e rega da zona 3), em cerca de 90 %, permitindo assim uma poupança anual de 223,40 € com um período de retorno do investimento de 16 anos.

Este trabalho de pesquisa visa sensibilizar a importância da água da chuva suscetível de ser aproveitada, através de áreas impermeabilizadas e incentivar a implementação de SAAP de modo a reduzir os problemas de escassez de água em todo o mundo.

Palavras-chave: Escassez de água, aproveitamento de águas pluviais, sistema de aproveitamento de águas pluviais, fins não potáveis, reservatório, Método de Rippl.

XI

Abstract

Water is essential for preservation of all forms of life on the planet. However, man consumes it irrationally as if it was an inexhaustible resource. With an escalating pressure on water resources due to global population growth, water waste and climate changes,

water is now a scare and highly valuable resource.The need to address its shortage and

find new alternatives to combat its scarcity, places Rainwater Harvesting Systems (RHS) as a way to conserve water, since it is a free source.

The present study focuses on the feasibility of a RHS for non-potable purposes (washing equipment, floors and irrigation) in a Landfill, located in Urjais (Mirandela Municipalty), with an average annual rainfall of 590.80 mm. Rainwater was collected from the roof of two Landfill’s buildings, with a catchment area of 1181.08 m2, resulting in an annual rainfall volume, likely to be tapped for non-potable uses of 502.4 m3. This value is 11 times above that required to meet the consumption of landfill. Four distinct hypotheses were presented, of which only two showed to be appropriate for further study of the project were presented.

Results for the 1st _{hypothesis indicated that the implementation of a 25m}3 _reservoir, could reduce water consumption (washing equipment and floors, and irrigating the zone 2), about 90%, allowing an annual saving of € 196,47 with a payback period of 10 years. For the 2nd _{hypothesis, the results indicated that the installation of a 50m}3 _{reservoir, was} able to reduce water consumption (washing and irrigation zone 3), about 90%, thus allowing an annual saving of € 223,40 with a payback period of 16 years.

This research aims to raise awareness about the importance of rainwater susceptible to be seized by impermeable areas and encourage the implementation of SAAP to reduce water scarcity problems worldwide.

Keywords: Water scarcity, rainwater harvesting, rainwater harvesting systems, non-potable purposes, reservoir, Rippl Method.

XIII

Índice

CAPITULO 1: INTRODUÇÃO ... - 1 -

CAPITULO 2: REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... - 5 -

2.1.1. Ciclo hidrológico ... - 6 -

2.1.2. Disponibilidade dos recursos hídricos ... - 8 -

2.1.3. Problemas da escassez da água ... - 9 -

2.1.3.1. Indicador de stresse hídrico de Falkenmark ... - 14 -

2.1.3.2. Índice de Escassez Socioeconómico ... - 16 -

2.2. Uso racional da água ... - 17 -

2.3. Conceito de Aproveitamento de Águas Pluviais (AAP) ... - 20 -

2.3.1. Conceito histórico do AAP... - 22 -

2.3.2. Vantagens e desvantagens do AAP ... - 25 -

2.3.3. Usos compatíveis com o AAP ... - 29 -

2.3.4. Leis e normas ... - 31 -

2.4. Sistema de Aproveitamento de Águas Pluviais (SAAP) ... - 36 -

2.4.1. Componentes de um SAAP ... - 38 -

I. Área de captação ... - 39 -

II. Sistema de transporte ... - 41 -

III. Sistema de filtragem/pré-tratamento e dispositivos “First-Flush” ... - 42 -

IV. Armazenamento ... - 48 -

V. Distribuição ... - 53 -

2.4.2. Métodos de cálculo para dimensionamento do reservatório ... - 56 -

2.5. Qualidade da água da chuva ... - 63 -

2.6. Tratamento da Água da chuva ... - 67 -

2.7. Exemplos de Aproveitamento de águas pluviais ... - 69 -

CAPITULO 3: CASO DE ESTUDO ... - 77 -

3.1. Objetivos ... - 78 -

XIV

3.2.1. Enquadramento geográfico... - 78 -

3.2.2. Descrição geral do Aterro Sanitário ... - 81 -

3.2.3. Caracterização dos edifícios em estudo ... - 83 -

3.3. Metodologia ... - 84 -

3.3.1. Dados de precipitação ... - 84 -

3.3.1.1. Tratamento dos dados diários de precipitação ... - 86 -

3.3.2. Determinação das áreas de captação ... - 87 -

3.3.2.1. Determinação do coeficiente de escoamento ... - 88 -

3.3.3. Volume anual de águas pluviais aproveitável ... - 89 -

3.3.4. Determinação dos consumos ... - 89 -

3.3.5. Dimensionamento do reservatório... - 90 -

CAPÍTULO 4: RESULTADOS, ESTUDO ECONÓMICO E ANÁLISE ... - 93 -

4. Resultados, Estudo Económico e Análise ... - 94 -

4.1. Aproveitamento de águas pluviais e consumos ... - 96 -

4.2. Dimensionamento dos Reservatórios ... - 97 -

4.2.1. Hipóteses 1 e 2 ... - 98 -

4.2.2. Hipóteses 3 e 4 ... - 100 -

4.3. Determinação do volume ótimo do reservatório ... - 101 -

4.3.1. Frequência de volumes dos reservatórios ... - 103 -

4.3.2. Eficiência dos diferentes volumes de reservatórios... - 105 -

4.4. Análise Económica ... - 106 -

4.4.1. Estimativa das poupanças de água do furo ... - 107 -

4.4.2. Custos/Investimento do SAAP ... - 108 -

4.4.2.1. Custos do reservatório de armazenamento ... - 109 -

4.4.3. Período de Retorno do Investimento (PRI) ... - 111 -

CAPÍTULO 5: CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS ... - 115 -

5. Conclusões e considerações finais ... - 116 -

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... - 121 -

-XV

Índice de Figuras

Figura 1: Imagem representativa do ciclo hidrológico (Faria, 2014). ... - 6 -

Figura 2: População mundial por tipo de área e por região – 1950-2050 adaptado de DiPiazza et al., (2010). ... - 10 -

Figura 3: Distribuição dos usos da água Adaptado de UNESCO (2003). ... - 11 -

Figura 4: Procura de água por setor (PNUEA, 2012). ... - 13 -

Figura 5: Ineficiência nacional no uso da água por setor em 2000 (PNUEA, 2012). ... - 14 -

Figura 6: Escassez global de água (a) e (b) em 2050. Regiões são codificados de acordo com seus recursos de água doce renovável per capita anual (Fischer e Heilig, 1997 retirado de Wallace (2000)). ... - 15 -

Figura 7: Adaptação do mapa escassez de água no mundo (CAWMA, 2007). ... - 17 -

Figura 8: Cisterna Maia, chamada Chultun (IRPAA, 2009). ... - 23 -

Figura 9: Castelo dos Templários (Tomar Portugal, 2012)... - 24 -

Figura 10: Instalação típica para captação de água pluvial (OLI, 2014)... - 37 -

Figura 11: Visualização geral dos componentes de um sistema de aproveitamento de águas pluviais (3P Technik, 2012). ... - 38 -

Figura 12: Superfícies de captação (Rendeiro, 2012). ... - 39 -

Figura 13: Formas de caleiras comuns adaptado de LaBranche et al., (2009) ... - 41 -

Figura 14: Malhas e filtros nas caleiras (MasterShield, 2014)... - 42 -

Figura 15: Filtro VF1 de água da chuva (3P Technik, 2012). ... - 43 -

Figura 16: Esquema de um desviador de primeiro fluxo adaptado de Aquabarrel (2014) .... - 45 -

Figura 17: Esquema de um desviador de primeiro fluxo adaptado de Almeida et al., (2006). ... - 45 -

Figura 18: 3P filtro de grande capacidade: Filtro de água pluvial para telhados com uma superfície máxima de 350 m2 _{(Ecoágua, 2011). ... - 46 -}

Figura 19: 3P Filtros para grandes instalações: Filtro de água pluvial para telhados com uma superfície máxima de 2350 m2 _{(Ecoágua, 2011). ... - 47 -}

Figura 20: 3P Rainus: para telhados com uma superfície máxima de 70m2 _{(Ecoágua, 2011).} ... - 47 -

Figura 21: 3P filtro de cartucho FC: filtro de água pluvial para telhados com uma superfície máxima de 150m2 _{(Ecoágua, 2011) ... - 47 -}

Figura 22: Exemplo de reservatório de superfície (Ecodepur, 2014). ... - 49 -

Figura 23: Exemplo de reservatório subterrâneo (Ecodepur, 2014). ... - 50 -

Figura 24: Entrada anti-turbulência (3P Technik, 2012). ... - 52 -

XVI

Figura 26: Bomba submersível com entrada de bomba flutuante (3P Technik, 2012). ... - 54 - Figura 27: Localização da área de estudo adaptado de Wikipédia, 2014. ... - 79 - Figura 28: Mapa da precipitação média anual em Portugal Continental 1959/60-1990/91 (APA,

2014). ... - 80 -

Figura 29: Mapa de infraestruturas pertencentes à empresa Resíduos do Nordeste (Resíduos do

Nordeste, 2014). ... - 82 -

Figura 30: Vista aérea da área abrangente do Aterro Sanitário de Urjais (Google Maps, 2014).

... - 83 -

Figura 31: Edifícios pertencentes ao Aterro Sanitário. ... - 83 - Figura 32: Edifícios utilizados no presente estudo. ... - 84 - Figura 33: Precipitação média mensal no período de 21 de Abril de 1980 a 10 de Janeiro de

2010 Adaptado de SNIRH (2014). ... - 85 -

Figura 34: Desenho do aterro (zona 1), realçando a duas zonas (2 e 3) de rega. ... - 95 - Figura 35: Comparação entre o volume anual da água pluvial aproveitável e o consumo de água

anual do Aterro Sanitário. ... - 97 -

Figura 36: Comparação entre o excesso de água e o défice de água (Hipótese 1). ... - 98 - Figura 37: Comparação entre o excesso de água e o défice de água (Hipótese 2)... - 99 - Figura 38: Número de vezes em que um determinado volume de reservatório é necessário ao

longo dos anos (Hipótese 1). ... - 104 -

Figura 39: Número de vezes em que um determinado volume de reservatório é necessário ao

longo dos anos (Hipótese 2). ... - 104 -

Figura 40: Eficiência dos volumes dos reservatórios (Hipótese 1). ... - 105 - Figura 41: Eficiência dos volumes dos reservatórios (Hipótese 2). ... - 106 -

XVII

Índice de Tabelas

Tabela 1: Produção Hídrica no Mundo, por região, adaptado de Tomaz (2005). ... - 8 -

Tabela 2: Benefícios do AAP para os utilizadores, governo e para o ambiente adaptado de Che et al.,(2009). ... - 28 -

Tabela 3: Vantagens e desvantagens de reservatórios exteriores e subterrâneos, adaptado de UNEP (2002). ... - 50 -

Tabela 4: Tipos de reservatórios adaptado de Todd & Vittori (1997) ... - 51 -

Tabela 5: Caudais mínimos e máximos e pressões recomendadas para acessórios de tubagem, adaptado de Stevens et al., (2008). ... - 55 -

Tabela 6: Métodos simples e métodos complexos de dimensionamento de reservatórios. .... - 57 -

Tabela 7: Técnicas de tratamento da água da chuva Adaptado de TWDB (1997)... - 68 -

Tabela 8: Diretrizes de qualidade mínima e opções de tratamento para a água da chuva adaptado de City of Berkeley (2010). ... - 69 -

Tabela 9:Folha de Cálculo Excel – Dados de precipitação diários (de 21 de Abril de 1980 a 10 de Janeiro de 2010). ... - 86 -

Tabela 10:Folha de Cálculo Excel – Dados de precipitação semanais (de 21 de Abril de 1980 a 10 de Janeiro de 2010). ... - 87 -

Tabela 11: Áreas de captação do SAAP. ... - 87 -

Tabela 12: Coeficientes de escoamento para diferentes superfícies de captação adaptado de (Roebuck, 2007; Oliveira, 2008; Tomaz, 2013). ... - 88 -

Tabela 13:Período de ocorrência das utilizações hídricas e respetivos consumos diários. .... - 90 -

Tabela 14: Folha de Excel para o dimensionamento do reservatório de água da chuva pelo método de Rippl. ... - 91 -

Tabela 15: Área de captação e consumos máximos semanais nas diferentes hipóteses estudadas. ... - 94 -

Tabela 16: Volume anual de águas pluviais aproveitável. ... - 96 -

Tabela 17: Consumo anual da Hipótese 1. ... - 99 -

Tabela 18: Volume do reservatório, Hipótese 1. ... - 99 -

Tabela 19: Consumo anual da Hipótese 2 ... - 100 -

Tabela 20: Volume do reservatório, Hipótese 2. ... - 100 -

Tabela 21: Consumo anual da Hipótese 3 ... - 100 -

Tabela 22: Volume do reservatório, Hipótese 3. ... - 100 -

Tabela 23: Consumo anual da Hipótese 4 ... - 101 -

Tabela 24: Volume do reservatório, Hipótese 4. ... - 101 -

XVIII

Tabela 26: Período de origem do volume do reservatório (Hipótese 2). ... - 103 -

Tabela 27: Gastos energéticos da bomba do furo para os respetivos consumos de ambas as hipóteses. ... - 108 -

Tabela 28: Estimativa dos custos finais provenientes do furo. ... - 108 -

Tabela 29: Preços (iva incluído) de reservatórios com diferentes volumes e materiais. ... - 111 -

Tabela 30: Período de retorno do investimento da Hipótese 1... - 112 -

-XIX

Abreviaturas, Acrónimos e Unidades

AAP – Aproveitamento de águas pluviais ABNT – Associação Brasileira de Normas

Técnicas

a.C. – Antes de Cristo

ADWG – Australian Drinking Water

Guidelines

ANQIP – Associação Nacional para a

Qualidade nas Instalações Prediais

APA – Agência Portuguesa do Ambiente ARCSA – American Rainwater Catchment

Systems Association

AutoCad – Software de Desenho Técnico AVAC – Aquecimento, Ventilação e Ar

Condicionado

CAWMA – Comprehensive Assessment of

Water Management in Agriculture

CIA – Comissão de Implementação e

Acompanhamento

CO2 – Dióxido de carbono

DL – Decreto-lei

DQA – Diretiva Quadro da Água DR – Decreto Regulamentar

ETA – Especificação Técnica ANQIP ETAL – Estação e Tratamento de Águas

Lixiviantes

ETAR – Estação de Tratamento de Águas

Residuais

Etc. – Et cetera et al – et alii

EU – União Europeia

IAPMO – International Association of

Plumbing and Mechanical Officials

INAG – Instituto Nacional da Água ISH – Índice de Stresse Hídrico

IWMI – Internacional Water Management

Institute

kPa – quilopascal

LNEC – Laboratório Nacional de

Engenharia Civil

mm – milímetros m2 _{– metro quadrado}

m3 _{– metro cúbico}

m/s – metros por segundo

OCDE – Organização para a Cooperação e

Desenvolvimento Económico

OMS – Organização Mundial de Saúde ONU – Organização das Nações Unidas PBH - Planos de Bacia Hidrográfica PE – Polietileno

PEAD – Polietileno de alta densidade pH – Potencial de hidrogénio

PNA – Plano Nacional da Água

PNUEA – Programa Nacional para o Uso

Eficiente da Água

PRI – Período de Retorno do Investimento PVC – Policloreto de Vinilo

RT9 – Relatório Técnico 9

SAAP – Sistemas de aproveitamento de

água pluvial

SNIRH – Sistema Nacional de Informação

de Recursos Hídricos

TWDB – Texas Water Development Board UNEP – United Nations Environment

Programme

UNESCO – Nations Educational Scientific

and Cultural Organization

UNPF – United Nations Population Fund VMA – Concentrações Máximas Aceitáveis

XX

VMR – Concentrações Máximas

Recomendadas

VRHM – Virginia Rainwater Harvesting

Manual

WBCSD – Water Business Council for

Sustainable Development

- 2 - A água é imprescindível à vida no planeta. Verifica-se uma íntima correlação entre o desenvolvimento da civilização humana e a disponibilidade de recursos hídricos. Posto isto, a água deve ser utilizada para benefício do Homem sem que isso comprometa a biodiversidade, as necessidades dos ecossistemas e a continuidade hídrica dos cursos de água. Estes recursos assumem extrema importância a nível ambiental, económico e social, tornando-se indispensáveis à sobrevivência do ser humano e dos ecossistemas do planeta. A Terra é constituída maioritariamente por água, sendo esta denominada de hidrosfera e distribui-se em três reservatórios principais: os oceanos, os continentes e a atmosfera. A maior parte dessa água (cerca de 97%) é salgada e consequentemente de difícil aproveitamento. A parte disponível para consumo humano, a água potável, é muito escassa, o que associado à falta de acessibilidade e deterioração da sua qualidade alerta-nos para a enorme crise mundial que a água doce enfrenta atualmente. Assim, percebe-se que o problema da carência de água reside no facto da sua maior parte não se encontrar com qualidade para consumo. Essa percentagem de água disponível continua a reduzir-se, face ao aumento do consumo pelo enorme crescimento da população mundial, à distribuição irregular da população, aos desperdícios de água, às alterações climáticas e também devido à contaminação dos aquíferos existentes e uso desordenado destes, causados pelas alterações do estilo de vida da sociedade moderna pelos avanços tecnológicos, industriais e agrícolas.

A busca por fontes alternativas de recursos naturais é uma necessidade decorrente tanto do crescimento populacional como do aumento dos padrões de consumo da população. Assim sendo, a utilização de água da chuva surge como uma fonte alternativa de água simples, sustentável, racional e acessível, que poderá contribuir para reduzir este problema (Carlon, 2005).

Grande parte da água utilizada em qualquer edificação pode ser substituída por água da chuva. Esta é um recurso natural que pode ser facilmente recolhido e aproveitado para utilização em diversas aplicações domésticas, comerciais e industriais, onde não seja necessária água potável (LaBranche, et al., 2009). O potencial deste aproveitamento depende do regime de precipitação local (da sua variabilidade temporal e dos volumes precipitados), da existência de maior ou menor capacidade de armazenamento de água pluvial e da disponibilidade de superfícies úteis de recolha (telhados ou outras superfícies) (Oliveira, 2008).

Atualmente, o aproveitamento da água pluvial é uma técnica largamente difundida em países como a Austrália, África do Sul, EUA, Alemanha e Japão, onde são já

- 3 - oferecidos financiamentos para a construção destes sistemas (Tomaz, 2003). Em Portugal, esta é ainda uma prática pouco comum, apesar dos potenciais benefícios, e principalmente pela redução do consumo de água potável, trazendo assim vantagens a nível ambiental, social e económico.

A sazonalidade da precipitação (elevada em época húmida normal e baixa em época seca com temperaturas elevadas) leva à necessidade de armazenamento de água pluvial a fim do seu aproveitamento. A captação e armazenamento de águas pluviais poderá também contribuir para a redução do escoamento superficial e dos possíveis impactos negativos associados (Oliveira, 2008).

A procura de alternativas para novos Sistemas de Aproveitamento de Águas Pluviais (SAAP), será mais eficaz e com menor impacto, tanto financeiro como ambiental, se a proteção do recurso estiver associada à eficiência no seu uso. Essa procura da eficiência deve incidir também sobre os equipamentos já instalados, obrigando a repensá-los, de forma a estes se tornarem mais sustentáveis, considerando a eficiência energética no sentido da redução dos custos de exploração. Assim, o uso eficiente da água tem menor impacto sobre o ambiente e liberta as utilizações de custos desnecessários, que poderão ser reinvestidos nos próprios sistemas, beneficiando-os consequentemente. Assim deve-se procurar agir de forma proactiva, para proteger o meio ambiente e preservar os recursos beneficiando disso no presente no futuro.

O presente estudo incidiu sobre a avaliação das potencialidades de implementação de um modelo de aproveitamento de águas pluviais para fins não potáveis (rega, lavagem de equipamentos e pavimentos) nas instalações na empresa intermunicipal Resíduos do Nordeste, mais propriamente nas instalações do Aterro Sanitário de Urjais, do concelho de Mirandela.

Esta dissertação dividiu-se em cinco capítulos, na qual o primeiro diz respeito à introdução, onde foi feito um sumário à temática em estudo, a referência ao seu objetivo e a descrição da estrutura do trabalho.

No segundo capítulo fez-se uma revisão bibliográfica onde foi necessário realizar uma vasta pesquisa, uma minuciosa descrição sobre os recursos hídricos, o ciclo hidrológico, a distribuição e disponibilidade da água a nível mundial e nacional, a problemática da escassez da mesma. Dentro das formas de utilização racional da água aprofundou-se o aproveitamento das águas pluviais, onde se descreve a sua síntese histórica, usos compatíveis, vantagens e desvantagens, legislação e normalização, componentes básicos de um Sistema de Aproveitamento de Águas Pluviais (SAAP), e

- 4 - qualidade da água pluvial e tratamento da mesma. Alguns exemplos a nível internacional e nacional da aplicação desta técnica de aproveitamento também foram relatados.

No terceiro capítulo analisou-se o caso prático em estudo. Fez-se uma descrição dos objetivos e do local do estudo. Apresentou-se a metodologia utilizada, onde é descrito o modelo de aproveitamento de águas pluviais a implementar e todos os restantes procedimentos.

No capítulo quatro apresentaram-se os resultados obtidos com aplicação do Modelo de aproveitamento de águas pluviais, a sua discussão e análise. Neste capítulo também foi analisada a viabilidade económica do caso prático, os benefícios resultantes da instalação do sistema, o custo do investimento inicial e de exploração (operação e manutenção), e o seu período de retorno do investimento.

No capítulo final retiraram-se as conclusões e considerações finais alusivas aos assuntos supramencionados.

- 6 -

2.1. Recursos hídricos

2.1.1. Ciclo hidrológico

A água existente no planeta Terra está em constante movimento, nas suas três fases: sólida, líquida e gasosa. Esta move-se dentro de um sistema fechado, no qual a quantidade total se mantém praticamente constante ao longo do tempo, apesar da sua distribuição por fases se ter modificado. Essa circulação contínua de água ocorre entre continentes, oceanos e a atmosfera como se pode verificar na Figura 1.

Ocorre uma transferência de água da superfície do Globo para a atmosfera, sob a forma de vapor e principalmente, por evaporação direta e por transpiração das plantas e dos animais (evapotranspiração). Apenas uma pequena parte sublima (passa diretamente da fase sólida à de vapor). A energia solar permite assim, a passagem da água das fases líquida e sólida para a fase de vapor. A água condensada dá origem à formação de nuvens e nevoeiros, e à precipitação. Por ação gravítica ocorre a precipitação e o escoamento (Rossa, 2006).

Figura 1: Imagem representativa do ciclo hidrológico (Faria, 2014).

As águas que caem sob os continentes têm três destinos: penetram no solo, abastecendo os reservatórios subterrâneos – lençol freático e aquíferos, escorrem diretamente para os cursos de água ou evaporam-se. Daí, as águas armazenadas nos reservatórios subterrâneos fluírem lentamente para os cursos de água ou retornam à

- 7 - atmosfera por evapotranspiração, fechando-se assim o ciclo hidrológico, e recomeçando novamente (Bichança, 2006).

Tanto o escoamento superficial como o subterrâneo vão alimentar os cursos de água que desaguam nos lagos, rios e oceanos, ou vão alimentar diretamente estes últimos. O escoamento superficial constitui uma resposta rápida à precipitação e termina pouco tempo depois dela. O escoamento subterrâneo, em especial quando se dá através de meios porosos, ocorre com grande lentidão, continuando assim a alimentar os cursos de água bastante tempo após ter parado de chover. Assim, os cursos de água sustentados por aquíferos apresentam regimes de caudal mais regulares (Rossa, 2006). O escoamento superficial é fortemente agravado pelo acelerado ritmo de urbanização, sendo que, muitas das grandes cidades do mundo estão a enfrentar problemas de inundações urbanas. O aumento de superfícies de betão e o asfalto nas cidades tendem a perturbar o curso natural do ciclo hidrológico, a permeabilidade do solo e a infiltração diminui, acelerando assim o escoamento superficial, levando à degradação da qualidade da água. O escoamento superficial da água da chuva é também acelerado pela diminuição da área onde a água pode penetrar, que irá levar a uma acumulação de água em esgotos e ribeiros dentro de um curto espaço de tempo. Sempre que ocorrem fortes precipitações, há um excesso de água nas drenagens, levando a um elevado aumento dos cursos de água, que provoca inundações. Estas condições podem muitas vezes levar a um derramamento de águas residuais domésticas em rios e bacias hidrográficas, contaminando assim a qualidade dos rios (UNEP, 2002).

O aumento da temperatura global vai desencadear a subida do nível do mar e, como consequência da disponibilidade de mais energia no sistema climático, levando à intensificação do ciclo hidrológico global. Esta tendência pode ser evidenciada pelas mudanças na quantidade total de precipitação, na distribuição sazonal e na sua frequência e intensidade. Juntamente com as mudanças na evapotranspiração, estas novas condições podem afetar diretamente a magnitude e o tempo de escoamento, a intensidade das inundações e secas e têm impactos significativos sobre os recursos hídricos regionais, afetando as águas superficiais, o fornecimento dos sistemas para uso doméstico e industrial, irrigação, geração de energia hidroelétrica, ecossistemas e qualquer atividade que dependa da água. É evidente que as alterações climáticas afetam o curso natural do ciclo hidrológico e consequentemente os padrões usuais de precipitação. Assim sendo, estas devem ser tidas em conta na gestão da variabilidade temporal dos recursos hídricos e na gestão dos riscos de desastres tais como as cheias e secas (UNESCO - WWAP, 2003).

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2.1.2. Disponibilidade dos recursos hídricos

Apesar de a água ser um recurso abundante no nosso planeta, nem toda ela se encontra disponível para ser utilizada para consumo humano. Segundo Tomaz (2005), de toda a água no mundo, 97 % da água é salgada e 3 % da água é doce, sendo que apenas 3 % dos recursos hídricos existentes podem ser utilizados para consumo humano. No entanto, 2,5 % das águas doces estão congeladas nas calotas polares, por isso estão indisponíveis para o consumo humano. Assim sendo, apenas restam 0,5% do volume total de água do planeta para satisfazer todas as necessidades do Homem. Esta água encontra-se disponível em aquíferos, na precipitação, em lagos, rios e albufeiras. Para além da sua escassez, a água do planeta não está distribuída de maneira uniforme geograficamente (Tabela 1). Há uma distribuição irregular da água no espaço e no tempo, mais precisamente, o contraste entre as regiões secas e húmidas e entre períodos de falta de água e de cheias, em cursos de água (Tomaz, 2005).

Tabela 1: Produção Hídrica no Mundo, por região, adaptado de Tomaz (2005). Região do Mundo Vazão média (m3_.s-1_{) Percentagem (%)}

Europa 102.00 7 América do Norte 260.00 18 América do Sul 334.00 23.1 África 145.00 10 Ásia 458.00 31.6 Austrália e Tasmânia 11.00 0.8 Oceânia 65.00 4.5 Antártida 73.00 5 Total 1.448.000 100

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2.1.3. Problemas da escassez da água

Como referido anteriormente, a água é um bem indispensável à vida. Devido à sua enorme importância é relevante mencionar alguns fatores que contribuem para a sua escassez, tais como:

 Crescimento populacional;  Distribuição populacional;  Desperdício da água;  Poluição das águas.

O enorme crescimento demográfico da população é, sem dúvida, um problema no que diz respeito à escassez dos recursos hídricos, bastante preocupante e segundo LaBranche et al., (2009) o consumo de água em todo o mundo está a aumentar para o dobro da taxa de crescimento da população. A Organização das Nações Unidas (ONU), por exemplo, admite que dentro de cerca de vinte anos, metade da população mundial não terá acesso a água potável de qualidade satisfatória. Por esse motivo, estima-se que a disponibilidade de água em condições próprias para consumo se encontra seriamente ameaçada nalgumas zonas do globo, em quantidade e principalmente em qualidade e especialmente em regiões onde a população atual não tem acesso sustentável à água potável e ao saneamento adequado. Essa escassez é agravada em virtude da desigualdade social e da falta de gestão e usos sustentáveis dos recursos naturais (Bertolo, 2006).

O consumo de água nas diferentes regiões do planeta é muito diversificado e depende de uma série de fatores, que vão desde variáveis comportamentais até variáveis físicas e económicas. Com o enorme aumento populacional houve profundas mudanças demográficas como o aumento da migração das pessoas das áreas rurais para as áreas urbanas em busca de trabalho e novas oportunidades. O que nos faz antever um aumento da população urbana total para o dobro (Figura 2), prevendo-se que 90 % deste aumento ocorra em países em desenvolvimento (UNEP, 2002). Uitto & Duda (2002) vão mais longe, afirmando que a taxa de crescimento demográfica de algumas regiões do globo, sobretudo as menos desenvolvidas, é o fator determinante do aumento da escassez de água à escala mundial.

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Figura 2: População mundial por tipo de área e por região – 1950-2050 adaptado de DiPiazza et al., (2010).

O rápido crescimento populacional, combinado com a industrialização, a urbanização, a intensificação da agricultura, a contaminação e poluição e, estilos de vida intensivo de água potável estão a dar origem a uma crise global da água (UNEP, 2002). Esse enorme crescimento demográfico associado ao aumento global nos padrões de vida leva ao incremento do consumo populacional que será a principal ameaça à sustentabilidade dos recursos hídricos. As atividades humanas e os processos demográficos, económicos e sociais, tornaram-se os principais impulsionadores das pressões que afetam os nossos recursos hídricos (Quadros, 2010). Contudo, a projeção da maior parte do crescimento da demanda pelos recursos hídricos não virá de países de alto crescimento populacional mas a partir de países com grandes populações atuais e com elevadas taxas de crescimento económico. De acordo com o United Nations Population Fund (UNPF), espera-se que em 2030 haja um aumento da população humana a viver em áreas urbanas face às zonas rurais, como se pode verificar na Figura 2 (UNPF, 2007).

As mudanças no estilo de vida exigem grandes quantidades de água para produzir e processar produtos e serviços não alimentares, aumentando ainda mais a pressão sobre a quantidade e qualidade dos recursos hídricos. Diferentes influências externas que podem criar pressões (positivas ou negativas) sobre os recursos hídricos incluem políticas de preços e subsídios para água e produtos relacionados com a água, padrões de comércio, a evolução da ciência e da tecnologia, padrões de consumo, a evolução de políticas e leis, os movimentos sociais e globais e a política nacional (WWAP, 2009). A Figura 3 mostra a distribuição dos usos da água nas diferentes economias mundiais.

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Figura 3: Distribuição dos usos da água Adaptado de UNESCO (2003).

Devido ao enorme crescimento demográfico, as necessidades mundiais de água para utilização doméstica, urbana, industrial e agrícola têm crescido exponencialmente, enquanto a disponibilidade de recursos hídricos se mantém constante. No entanto, apesar desta demanda por este recurso finito, o Homem tem feito mau uso dele, continuando a desperdiçá-lo e polui-lo. Esse aumento da escassez e da degradação da água doce, do ponto de vista ambiental, vai levá-la a ter uma crescente relevância política, e a ser cada vez mais valiosa do ponto de vista económico e estratégico. A escassez de água sentida em múltiplas necessidades económicas está a aumentar rapidamente em várias partes do mundo (Bertolo, 2006). Por exemplo, para Postel (2000), verifica-se uma situação de crescente conflito entre duas das funções mais importantes dos recursos hídricos, ou seja, enquanto pré-requisito para todo o tipo de vida e enquanto bem económico.

Toda esta procura por água provém principalmente da agricultura, da produção de energia, dos usos industriais e do consumo doméstico. A agricultura está na dianteira no consumo de água principalmente devido à contínua expansão da fronteira agrícola, mas também devido ao desperdício. O uso da água na agricultura ocorre de forma ineficiente, com um desperdício estimado de 60% de toda a água fornecida a este sector (Rebouças, 2003). A agricultura e a pecuária fazem uso intensivo de água. Somente a agricultura responde por 70% da quantidade total de água utilizada pelo conjunto de atividades agrícolas. Em especial, o enorme crescimento da procura mundial de produtos alimentares está a provocar um aumento da procura por água e estima-se que essa procura

- 12 - cresça cerca de 70% até 2050. Uma gestão responsável da água para fins agrícolas iria contribuir convictamente para a segurança, futura dos recursos hídricos do planeta (PNUEA, 2012). Outros fatores que contribuem para o agravamento da escassez hídrica devido à agricultura são a extração excessiva crónica de água realizada por alguns dos principais produtores agrícolas e as próprias alterações climáticas, que têm vindo a provocar secas cada vez mais frequentes e prolongadas, sobretudo nas regiões mais áridas (Postel, 2000; Uitto & Duda, 2002).

Todas as fontes de energia e eletricidade requerem água nos seus processos de produção: a extração de matérias-primas, a refrigeração de processos térmicos, os sistemas de lavagem, os cultivos para biocombustíveis, as turbinas de geração de energia hidroelétrica. No entanto, grande parte da população mundial não tem acesso a eletricidade e a outras fontes limpas de energia, e com isto espera-se que o consumo mundial de energia aumente cerca de 50% até 2035, devido ao crescimento da população e ao desenvolvimento económico, sendo que 84% desse aumento corresponde a países não pertencentes à OCDE (Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Económico) (WBCSD, 2006).

Muitos processos industriais utilizam a água como elemento essencial e quanto maior for a atividade económica, maior será a procura de água para usos industriais. A “água virtual” ou “água oculta” é o volume de água necessário para a produção de um bem ou serviço, e a enorme quantidade de alimentos e outros produtos que são comercializados no mundo envolvem um comércio de água, do qual todos os países partilham involuntariamente (WBCSD, 2006).

Relativamente ao consumo doméstico este é o sector que utiliza menos água. O consumo doméstico entende-se como todos os usos de água efetuados no interior e exterior das habitações, tais como, beber água, cozinhar, higiene pessoal, descarga de autoclismos, limpeza, lavagem de louça e da roupa, rega de jardins, lavagem de pavimentos e viaturas. O consumo doméstico de água é dependente da ocupação, das condições sociais e culturais, do consumo de água dos dispositivos de utilização e dos hábitos de consumo dos habitantes (Almeida, et al., 2010)

Como se pode verificar na Figura 4, em Portugal, e tendo por base o Plano Nacional da Água (PNA) em termos de procura por sectores, verifica-se que também a agricultura é o maior utilizador de água (87% do total), contra o abastecimento urbano às populações (8% do total) e a indústria (5% do total). Economicamente, as maiores parcelas de gastos correspondem à utilização urbana doméstica, seguindo-se a utilização agrícola no regadio

- 13 - individual com rega por gravidade e finalmente a utilização na indústria transformadora (Baptista, et al., 2001). Sendo a água um fator essencial para o desenvolvimento socioeconómico do País, deve ser considerada um recurso estratégico e estruturante, tendo necessariamente que se garantir uma elevada eficiência do seu uso, o que deve corresponder a uma opção estratégica na política portuguesa de gestão de recursos hídricos (Baptista, et al., 2001).

Figura 4: Procura de água por setor (PNUEA, 2012).

Outro fator que torna fundamental a racionalização do uso da água é a enorme interdependência entre a água e a energia e a necessidade de uma abordagem integrada na preservação destes recursos para uma sustentabilidade duradoura. A água é necessária para a produção de energia e a energia é indispensável para a produção de água de qualidade para consumo humano e para utilização nos setores produtivos, pois a captação de água, o processamento, a distribuição e a utilização final, necessitam de eletricidade. Essa íntima correlação entre a energia e a água torna-se mais complexa à medida que o crescimento económico, o aumento da população, a crise energética e os impactos das alterações climáticas se intensificam (Baptista, et al., 2001).

Apesar da escassez da água estar muito associada ao enorme aumento populacional e a todas as atividades intrínsecas a este, nem toda a água captada é realmente aproveitada, uma vez que existe uma parcela importante de desperdício associada a perdas no sistema de armazenamento, transporte e distribuição e ao uso ineficiente da água para os fins previstos (Figura 5). A ineficiência do uso da água é especialmente gravosa em períodos de escassez hídrica e Portugal já atravessou vários períodos de seca. Verificou-se um aumento na eficiência de utilização da água devido à aplicação de determinadas medidas

- 14 - nos diferentes setores, contudo, existe ainda uma parcela importante de desperdício, associada a ineficiência de usos e perdas, continuando a existir oportunidades para uma melhoria significativa do consumo de água em todos os setores, com impactos ambientais, sociais e económicos. Os desperdícios acarretam custos para a sociedade mas não lhe trazem quaisquer benefícios. A mitigação destes desperdícios poderá assim levar a potenciais poupanças muito importantes (Baptista, et al., 2001).

Figura 5: Ineficiência nacional no uso da água por setor em 2000 (PNUEA, 2012).

Outro fator que contribui para a escassez de água disponível é a poluição desmedida da mesma. Esta situação deve-se, principalmente, ao enorme crescimento populacional onde há uma necessidade enorme de suprimir ou atender o aumento de exigências de recursos, ignorando assim a degradação de bens essenciais como a água. (Almeida, et al., 2010).

2.1.3.1. Indicador de stresse hídrico de Falkenmark

No que se refere à escassez da água e acessibilidade da mesma pela população humana, o indicador de Falkenmark é o indicador mais simples e fácil de entender. Ou seja, este associa a disponibilidade de água per capita por ano, normalmente na escala nacional. Falkenmark et al. (1989) citado em Rijsberman (2006) diz-nos que a utilização de tal instrumento é fundamental: "se nós soubermos a quantidade de água que é necessária para satisfazer as necessidades de uma pessoa, então a disponibilidade de água por pessoa pode servir como uma medida de escassez ". Baseando-nos na avaliação das necessidades de água para o ambiente e para os setores de energia, indústria, agricultura

- 15 -

e urbano, eles recomendam 2.000 m3 _{de recursos hídricos renováveis per capita por ano,}

como o limite mínimo necessário para cumprir a procura de água, ou seja, países onde a oferta é acima desse limite não ocorre stresse hídrico. Países onde a oferta é inferior a 1.000 m3 considera-se que apresentam escassez de água, e com menos de 500 m3 apresentam escassez absoluta. Em países com oferta entre 1.000 m3 e 2.000 m3, apresentam evidências de stresse hídrico (Wallace, 2000).

A Figura 6 representa a disponibilidade futura de água per capita com base no indicador de Falkenmark. A previsão é de que cerca de uma em cada seis pessoas não terá água suficiente para satisfazer as suas necessidades primárias (Figura 6, a) e que em 2050, (Figura 6, b) 67% da população do mundo pode sofrer stresse hídrico (Wallace, 2000).

Figura 6: Escassez global de água (a) e (b) em 2050. Regiões são codificados de acordo com seus recursos de água doce renovável per capita anual (Fischer e Heilig, 1997 retirado de

Wallace (2000)).

Na Figura 6, a vermelho estão representadas as regiões em que a oferta é inferior a 1000 m3 por pessoa por ano, a laranja estão representadas as regiões em que a oferta de

- 16 -

água se encontra entre 1000 e 2000 m3 _{por pessoa por ano e a azul a oferta de água é}

maior que 2000 m3 _{por pessoa por ano (Wallace, 2000).}

2.1.3.2. Índice de Escassez Socioeconómico

Outros autores têm mostrado avaliações mais precisas da procura de água. Eles correlacionam a procura anual de água e recursos renováveis de água doce anuais com as necessidades humanas e ambientais. Numa abordagem mais precisa, Raskin et al. (1997) citado por Rijsberman (2006), substituiu a procura de água pela retirada de água, apresentando escassez como "a totalidade de levantamentos anuais como percentagem dos recursos hídricos disponíveis" - Índice de Stresse Hídrico (ISH). Estas captações de água podem ser interpretadas como a quantidade de água retirada de lagos, córregos, rios ou aquíferos subterrâneos para atender necessidades humanas. Ou seja, quando a água retirada dos sistemas de águas subterrâneas e superficiais é insuficiente para assegurar todas as necessidades humanas e dos ecossistemas, os países apresentam escassez de água. Como um número crescente de bacias hidrográficas são insuficientes para atender à procura de água, a intensa competição entre todos os potenciais utilizadores é inevitável (WWAP, 2009).

A escassez económica ocorre quando os países têm recursos renováveis suficientes, mas seria necessário fazer investimentos muito significativos em infraestruturas de abastecimento de água para satisfazer a enorme procura de água. Na Figura 7 pode-se visualizar o mapa da escassez de água no mundo.

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Figura 7: Adaptação do mapa escassez de água no mundo (CAWMA, 2007).

Pode-se verificar, através da Figura 7, que a grande parte da África Subsaariana é caracterizado pela escassez económica. Os países que não forem capazes de atender à procura de água da população sofrem de escassez física de água, sendo as regiões áridas as que suportam mais este tipo de escassez (CAWMA, 2007).

2.2. Uso racional da água

“A sustentabilidade pode ser entendida como a utilização dos recursos naturais de modo racional visando o bem-estar da sociedade atual e das gerações futuras, isto é, sustentabilidade é a exploração dos recursos naturais de forma que prejudique o menos possível o meio ambiente, garantindo que tanto as gerações atuais como as gerações futuras possam usufruir de tais recursos” (Feitosa, et al., 2010).

A importância do uso racional dos recursos hídricos tem-se tornado cada vez mais presente no nosso dia-a-dia devido aos problemas que advêm da escassez dos mesmos e, devido a isso tem-se procurado incentivar e conscientizar as pessoas com políticas de não desperdício deste bem essencial. Para além da sua importância vital e ambiental, segundo o Programa Nacional para o Uso Eficiente da Água (PNUEA) a água é um fator essencial para o desenvolvimento socioeconómico do país, sendo um recurso natural estruturante e

- 18 - estratégico. É necessário garantir eficiência e racionalidade no uso deste recurso, fazendo deste desígnio uma das linhas orientadoras da política de ambiente e gestão da água em Portugal.

Tomaz (2013) define como uso racional da água um conjunto de atividades, medidas e incentivos que têm como principais objetivos:

a) Reduzir a procura de água;

b) Melhorar o uso da água e reduzir as perdas e desperdícios da mesma; c) Implantar práticas e tecnologias para economizar água;

d) Informar e conscientizar os usuários.

Para a redução do consumo de água, são necessárias diversas ações como deteção e reparo de fugas de água, campanhas educativas e de sensibilização, troca de equipamentos convencionais por equipamentos de eficiência hídrica e práticas de reutilização de águas cinzentas e aproveitamento de água pluvial (Marinoski, 2007).

As medidas relativas ao uso racional da água são evoluções obtidas a partir da implementação de novas teorias e tecnologias que resulta numa mudança de comportamento da sociedade, promovendo um uso sustentável da água. Quanto aos incentivos, estes são feitos por meio de campanhas, informações, educação pública, tarifas e regras que motivem os usuários a adotar medidas conscientes (Montibeller & Schmidt, 2004).

A busca pela sustentabilidade dos recursos hídricos compreende o uso das mais variadas práticas possíveis de conservação e novas medidas orientadas por critérios que confiram sustentação ambiental. Algumas medidas que podem ser adotadas podem ser resumidas da seguinte forma (PROSAB, 2006):

Minimização

 Utilizar a água de melhor qualidade para os usos que a exijam;

 Encontrar fontes alternativas de água, tais como reutilização de águas cinzentas ou aproveitamento de águas pluviais;

 Utilizar menor quantidade de água para as atividades do quotidiano, quer seja por mudança de processos ou formas de uso como pela aplicação de aparelhos economizadores ou tecnologias apropriadas.

- 19 - Separação

 Não misturar águas que exijam diferentes tipos de tratamento como águas com gorduras, material fecal ou com nutrientes. Sob este princípio vislumbram-se possibilidades diversas de simplificação do tratamento, diminuição de custos de tratamento, reaproveitamento facilitado de substâncias, realocação de recursos para investimentos, etc;

 Não misturar efluentes de origem doméstica com efluentes de origem industrial, pois as águas residuais domésticas variam em faixas bem mais delimitadas que aquelas observadas para as águas residuais industriais.

Reutilização

 Explorar de diversas formas a reutilização de águas residuais domésticas. Um simples exemplo ilustra esse princípio: a água utilizada na máquina de lavar a roupa após ser devidamente tratada, pode ser reutilizada em descargas de autoclismos. Ou seja, a mesma quantidade de água é usada diversas vezes;  Tirar vantagem das possibilidades de utilização dos efluentes em usos que

requeiram características neles presentes. Por exemplo: utilização de águas residuais domésticas ricas em nutrientes para irrigação controlada;

 Hierarquizar ciclos de utilização da água, separando-os segundo a qualidade e quantidade exigidas em cada um deles. Dessa forma é possível estabelecer procedimentos para tratar e dispor corretamente no próximo ciclo.

Entre as medidas que podem ser adotadas para a conservação da água de uso urbano incluem-se a correção de fugas de água nos sistemas de distribuição de água e em residências (sendo esta a medida mais importante para a economia de água), mudanças nas tarifas, redução de pressão nas redes, reciclagem e reutilização de água, utilização de sanitas de baixo consumo, torneiras e chuveiros mais eficientes quanto à economia da água, uso de dispositivos economizadores de água e serviço de informação pública. Ainda, são utilizadas outras alternativas não convencionais, como a reutilização de águas cinzentas e o aproveitamento de água de chuva (Tomaz, 2003).

O uso racional da água permite que a água que é economizada seja utilizada para outros fins, tais como estabelecimento de novas indústrias, crescimento populacional e

- 20 - melhoria do meio ambiente. Uma utilização racional dos recursos hídricos tanto trará, benefícios económicos a nível das contas de fornecimento de água, como fundamentalmente ambientais, devido à conservação da água que levará à preservação do meio ambiente (Marinoski, 2007).

2.3. Conceito de Aproveitamento de Águas Pluviais (AAP)

Como anteriormente referido, a escassez de água da atualidade, em muito devida ao aumento do consumo de água potável estimulado pelo crescimento populacional do planeta, torna cada vez mais difícil justificar a velha abordagem de desperdício "usar uma vez e descartar" tradicionalmente usada pelas sociedades urbanas. Assume-se como um problema mundial e para um futuro urbano sustentável, a sociedade deve adotar medidas para o uso adequado e eficiente da água (Anderson, 2003).

O crescente aumento da procura deste recurso devido ao crescimento populacional nos grandes centros urbanos tem sido cada vez mais abordado em todo o mundo na tentativa de racionalizar e reutilizar este precioso recurso (Goldenfum, 2006).

Em Portugal, o aumento do consumo de água pela população, a deterioração do ambiente e o clima tornam a água potável num recurso cada vez mais limitado com custos associados sucessivamente mais elevados (Oliveira, 2008).

A reutilização da água, os sistemas de captação e utilização de águas pluviais surgem como meios de conservação da água e como alternativas para enfrentar a carência dos recurso hídricos, quer para fins potáveis como não potáveis, sendo alternativas para minimizar a sua escassez (Goldenfum, 2006).

A água de chuva pode ser utilizada em várias atividades com fins não potáveis no setor doméstico, industrial e agrícola (Marinoski, 2007). Segundo Oliveira (2008) o aproveitamento da água pluvial para usos domésticos é uma prática antiga no nosso país (nomeadamente, no Algarve e nos Açores) e que foi sendo abandonada ao longo do tempo, à medida que os sistemas de abastecimento público de água se foram expandindo. Atualmente, o aproveitamento da água pluvial é fundamental e retorna em força como fonte alternativa para fins não potáveis. Este vem sendo bastante utilizado quer em países desenvolvidos como nos subdesenvolvidos, pois, em função da poluição dos recursos hídricos, torna-se cada vez difícil de encontrar água de boa qualidade para o consumo humano, com a agravante que parte desta é desperdiçada por usos inadequados.

- 21 - A água potável deveria ser apenas utilizada para fins nobres como o uso humano e animal (para beber, cozinhar e tomar banho), podendo assim, a água pluvial substituir as utilizações com fins menos nobres como na lavagem de pavimentos, rega de jardins ou em descargas sanitárias (Jabur, et al., 2011).

Nolde (2007) concluiu que o Aproveitamento de Águas Pluviais (AAP) constitui provavelmente um benefício ambiental significativo pela escassa fonte de poluentes que abarca e pela minimização da necessidade de construir infraestruturas de abastecimento de água adicional com o aumento das densidades populacionais. Através desse aproveitamento de água, podemos atender às necessidades ambientais e ainda ter desenvolvimento sustentável e uma economia viável (Anderson, 2003).

A impermeabilização dos solos resultante da ocupação humana diminui a infiltração das águas da chuva, tendo como consequência a redução da recarga das águas subterrâneas e aumento do escoamento superficial, aumentando a probabilidade e a vastidão da ocorrência de inundações, e a frequência de descargas não tratadas no meio recetor a partir dos sistemas de drenagem. As afluências de água da chuva a sistemas unitários ou separativos domésticos podem afetar a eficiência das estações de tratamento de águas residuais (ETAR). Tendo em conta esses acontecimentos, o AAP pode ser encarado como uma solução que contribui para a minimização destes problemas (Oliveira, 2008).

O AAP consiste em várias tecnologias usadas para captar a água de locais de superfície relativamente limpas, tais como telhados, pátios e vias de comunicação, durante os períodos de chuva, e armazená-la em tanques ou reservatórios para usos posteriores, com a finalidade de satisfazer a procura e as atividades do ser Humano (UNEP, 2009). A água captada é uma fonte renovável de água limpa, o que a torna ideal para consumo doméstico, indústria, rega de zonas verdes e recarga de aquíferos (Neves et al., 2006; Marques, 2011).

O nível de AAP varia desde o nível doméstico até projetos de captação de água de grande dimensão, e as suas tecnologias podem ser divididas em duas grandes áreas dependendo da fonte de água captada: os tipos de recolha de águas pluviais in situ e ex situ, respetivamente (UNEP, 2009).

O AAP in situ pretende utilizar a água do solo de campos de cultivo, aumentando assim a infiltração da chuva e reduzir o escoamento superficial. Este sistema tem uma parte relativamente pequena de captação de água da chuva, é caracterizado por o solo ser o meio de armazenamento de água e é uma tecnologia que neutraliza a perda de solo de

- 22 - áreas cultivadas ou florestadas. Esta técnica também pode ser usada para recarregar aquíferos subterrâneos e/ou fornecer outros sistemas de água na paisagem, disponibilizando água para muitas finalidades, incluindo a pecuária e abastecimento doméstico. Por sua vez, os sistemas ex situ, são definidos como sistemas em que a superfície de captação pode ser de solo natural para uma estrutura artificial, como estradas, pátios, calçadas e telhados. A água gerada é normalmente armazenada em poços, barragens, lagoas e reservatórios, a partir dos quais pode ser utilizada para diversos usos incluindo a agricultura, irrigação, domésticos e públicos, etc (UNEP, 2009).

O AAP é uma solução extremamente eficiente, e segundo estudos de Neves et al., (2006), pode-se antever como muito promissora a junção das águas pluviais com águas de banho, quer pelo aumento da quantidade, nomeadamente no verão, quer pela melhoria da qualidade da mistura. Sendo assim, esta será uma possível medida a adotar.

2.3.1. Conceito histórico do AAP

O conceito de AAP não é novo. A escassez e a procura de fontes de água potável induziu algumas civilizações antigas, por todo o mundo, a praticarem este conceito para a produção de alimentos, criação de animais e até mesmo consumo humano.

Existem evidências de sistemas de captação de águas da chuva que remontam ao início dos tempos romanos. Há cerca de 2000 a.C., vilas e cidades romanas inteiras foram projetadas para aproveitar a água da chuva como a principal fonte de água para beber e para fins domésticos. Em Israel, mais propriamente no deserto de Negev, o armazenamento da água da chuva com o propósito de ser usado para fins domésticos e agrícolas tem sido conseguido em áreas com apenas 100 mm de chuva por ano. As primeiras provas da utilização deste tipo de tecnologia em África vêm do norte do Egipto,

onde os tanques variam de 200 a 2000 m3 e têm sido usados pelo menos há 2000 anos,

estando muitos ainda operacionais nos dias de hoje. Também a Ásia tem uma longa história acerca destas práticas, que remonta há quase 2000 anos, na Tailândia. A captação em pequena escala da água da chuva das caleiras dos telhados para recipientes e potes tradicionais tem sido praticada na África e na Ásia há milhares de anos e em muitas áreas rurais remotas, este método ainda é utilizado hoje em dia (UNEP, 2002).

O documento mais antigo, segundo Tomaz (2003), referente a esta técnica, é a Pedra Moabita encontrada na antiga região de Moabe perto de Israel e datada de 830 a.C.. A

- 23 - Pedra, tem gravada a seguinte inscrição do rei Mesa dos Moabitas para os habitantes da cidade de Qarhoh: “E não havia cisterna dentro da cidade de Qarhoh: por isso disse ao povo: Que cada um de vós faça uma cisterna para si mesmo na sua casa”. Em Istambul, na Turquia, durante o governo de César Justinian (a.C. 527-565), foi contruído um dos maiores (provavelmente o maior) reservatórios de águas pluviais do mundo denominado

de Yerebatan Sarayi. Mede 140 m por 70 m e tem um volume de 80000 m3 (UNEP, 2002).

Ao longo do tempo, foram desenvolvidas técnicas de AAP, de forma independente nas diferentes regiões do globo, principalmente em regiões onde os recursos hídricos acessíveis são limitados e a sazonalidade da precipitação é acentuada ocorrendo somente durante alguns meses do ano. Em certas situações, esta é a única forma disponível de obter água para consumo humano em regiões secas (Oliveira, 2008).

Em países como o Irão e o México, por exemplo, as cisternas subterrâneas feitas com massa de cal e tijolos são utilizadas há mais de 3 mil anos (Carlon, 2005).

No México encontram-se antigas tecnologias tradicionais de recolha de água pluvial, datadas da época dos Astecas e Maias. No século X a agricultura existente dependia do AAP. As pessoas que viviam nas encostas recolhiam água potável nos Chultuns, (Figura 8) cisternas com capacidade de 20 a 45 m3 (Gnadlinger, 2000). Acima das cisternas havia uma área de captação de 100 a 200 m2_.

- 24 - Nos vales a água era captada em aguadas (reservatórios de água pluvial cavados artificialmente com capacidade variável de 10 a 150 mil m3_{) e aquaditas (pequenos} reservatórios artificiais com capacidades de 0,1 a 50 m3_{). Usavam estes sistemas de} captação de água para irrigar árvores de fruto, bosques e para fornecer água às plantações de verduras e milho em pequenas áreas, garantindo-se, assim, água até para períodos de seca inesperados (Gnadlinger, 2000).

Na ilha de Creta são encontrados inúmeros reservatórios escavados em rochas com a finalidade de aproveitamento da água da chuva para o consumo humano, anteriores a 3000 a.C.. No palácio de Knossos, nessa mesma ilha, por volta do ano de 2000 a.C. era aproveitada a água de chuva para descarga de sanitas (Tomaz, 2003).

Por todo o território português, encontram-se atualmente vários castelos com cisterna de armazenamento de água pluvial que era utilizada para abastecer a população no caso de a água escassear quando os inimigos cercavam as muralhas do castelo. Um exemplo deste facto, é a grande fortaleza e o castelo dos Templários localizados em Tomar no Ribatejo (Figura 9) que foram construídos no ano de 1160 e onde permanecem intactos dois reservatórios (Tomaz, 2003).

Figura 9: Castelo dos Templários (Tomar Portugal, 2012).

No Algarve, ao longo dos anos, a fraca precipitação levou ao aparecimento de sistemas de aproveitamento de águas pluviais para uso doméstico, constituídos por caleiras de telha ao longo das fachadas e sob os beirados, sendo a água recolhida das suas vertentes ou dos seus terraços conduzida para cisternas (Antunes , et al., 1988).

No Arquipélago dos Açores, mais precisamente nas ilhas de Santa Maria, Terceira, Graciosa, S. Jorge, Pico, Faial e Corvo, as casas tradicionais contêm sistemas de aproveitamento de água pluvial. Na Terceira, as cisternas têm uma cobertura em abóbada de berço e um acesso à água acumulada (Oliveira, 2008). De todo o Arquipélago a

- 25 - Graciosa é a ilha com maior carência de água. Esta situação despoletou na população a necessidade do desenvolvimento de estruturas públicas e domésticas para o armazenamento de água (incluindo água pluvial). Ao nível das estruturas públicas, existem os reservatórios e os “tanques”. Esse “tanque” é, normalmente, um complexo integrado constituído por um reservatório (coberto), um tanque propriamente dito (a céu aberto) e lavadouros (Arena, 2006).

Também nas antigas colónias Portuguesas, como Cabo Verde e Brasil, houve uma introdução do aproveitamento da água da chuva por parte dos primeiros colonos portugueses. Em Cabo Verde, os sistemas de captação e utilização de água pluvial ganharam uma certa relevância no arquipélago, especificamente, na ilha do Fogo. Recentemente, têm sido abertos furos, para satisfazer as necessidades de consumo doméstico e rega, mas em geral, a ilha continua a ser abastecida na sua maioria com a água pluvial captada através dos telhados das habitações ou das superfícies rochosas devidamente tratadas com argamassa de betão e armazenadas em cisternas familiares ou em cisternas públicas, cobertas usualmente com lajes de betão armado. A Ilha do Fogo é a ilha de Cabo Verde, onde é feito um maior aproveitamento da água pluvial (Oliveira, 2008). Os portugueses levaram também para o Brasil esta técnica. Foi também encontrada nas fortalezas construídas pelos portugueses na Ilha de Santa Catarina, sistemas de aproveitamento de água pluvial, uma delas, a fortaleza construída na Ilha de Ratones (século XVIII), não possuía água doce, tinha uma cisterna que armazenava água dos telhados para consumo das tropas e também para outros usos (Diniz, 2013).

Atualmente, muitos destes sistemas são mantidos em bom estado de conservação e ainda são utilizados pelas populações (Oliveira, 2008).

2.3.2. Vantagens e desvantagens do AAP

O AAP apresenta inúmeras vantagens, sejam elas económicas, ambientais e sociais. A água da chuva tem poucos impactos ambientais negativos em comparação com outras tecnologias para o desenvolvimento dos recursos hídricos. Esta é uma fonte de água relativamente limpa e a qualidade é normalmente aceitável para muitos propósitos, com pouco ou mesmo nenhum tratamento. As propriedades físicas e químicas da água da chuva são geralmente superiores às fontes de água subterrâneas, pois podem ter sido sujeitas a contaminação pelo contacto desta com o solo, rochas e minerais. A sua pureza