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AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE REUSO DE EFLUENTES DE ETE EM ÁREAS IRRIGADAS DA BACIA HIDROGRÁFICA PIANCÓ-PIRANHAS-AÇU COM VISTAS A UNIVERSALIZAÇÃO

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Rev. Augustus | ISSN: 1981-1896 | Rio de Janeiro | v.24 | n. 49 | p. 179-191 | nov.2019/fev.2020. 179

AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE REUSO DE EFLUENTES DE ETE EM ÁREAS

IRRIGADAS DA BACIA HIDROGRÁFICA PIANCÓ-PIRANHAS-AÇU COM VISTAS A

UNIVERSALIZAÇÃO

Bruna Magalhães de Araujo Mestre em Engenharia Ambiental pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro, RJ, Brasil brunamagalhaes5@gmail.com

Ana Silvia Pereira Santos Doutora em Engenharia Civil – Tecnologia de Saneamento Ambiental e Recursos Hídricos pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, RJ, Brasil ana.pereira@uerj.br

Maira Araújo de Mendonça Lima Graduanda em Engenharia Ambiental pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio

de Janeiro, RJ, Brasil mairalima.90@gmail.com

Sérgio Rodrigues Ayrimoraes Soares Mestre em Tecnologia Ambiental pela Universidade de Brasília (UNB), Brasília, DF, Brasil ssoares@ana.gov.br

Carlos Alberto Perdigão Mestre em Hidráulica e Saneamentopela Universidade de São Paulo (USP), São Carlos, SP,

Brasil carlosp@ana.gov.br

Marília Carvalho de Melo Doutora em recursos hídricospela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Belo Horizonte, MG, Brasil prof.marilia.melo@unincor.edu.br

RESUMO

A Bacia Hidrográfica Piancó-Piranhas-Açu (PPA) abrange uma área total de 43.683 km² (ANA, 2016), com baixas precipitações, resultando em secas hídricas. O reuso de efluentes pode ser visto como uma prática que combate e minimiza os impactos sofridos pelas secas severas. Assim, uma vez que a região possui baixo atendimento ao tratamento de esgoto, neste trabalho, foi realizada uma avaliação do futuro potencial de reuso de efluentes de ETEs em áreas irrigadas. Assim, observou-se que, em relação à projeção para implantação das ETEs, em 2035, serão 131 ETEs em operação, com uma vazão total de 1,41 m3/s. A demanda de água para a agricultura irrigada na bacia é de 17,48 m³/s e com isso a oferta da água de reuso pode representar 8% da demanda de água para irrigação, a um custo estimado de transporte

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AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE REUSO DE EFLUENTES Bruna Magalhães de Araujo DE ETE EM ÁREAS IRRIGADAS DA BACIA HIDROGRÁFICA Ana Silvia Pereira Santos PIANCÓ-PIRANHAS-AÇU COM VISTAS A UNIVERSALIZAÇÃO Maira Araújo de Mendonça Lima Sérgio Rodrigues Ayrimoraes Soares Carlos Alberto Perdigão Marília Carvalho de Melo

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variando entre R$ 2,46/m3 e R$ 12,62/m3, em função do estado (PB e RN) e das distâncias de transporte (10 a 50 km). Comparando o custo da água de reuso com o valor do consumo da água bruta, constatou-se que os valores médios praticados atualmente para consumo de água na irrigação (0,02 R$/m3) inviabilizam financeiramente a prática e não se alinham com os objetivos instituídos pela lei das águas, já que os valores cobrados são ínfimos. Por fim, ficou ainda mais evidente a necessidade em se atingir a universalização do esgotamento sanitário, não somente para minimizar a poluição dos corpos d’água, mas também em propiciar efluentes tratados para a prática de reuso.

Palavras-chave: Reuso de Efluentes. Irrigação. Estação de Tratamento de Esgotos. Universalização.

EVALUATION OF WATER REUSE POTENTIAL FROM WWTP IN IRRIGATED AREAS OF THE PIANCO-PIRANHAS-AÇU WATER BASIN FOR UNIVERSALIZATION

ABSTRACT

The Piancó-Piranhas-Açu hydrographic basin (PPA) covers a total area of 43,683 km² (ANA, 2016), with low precipitation, resulting in severe droughts. The region has low attendance to sewage collection and treatment. The wastewater reuse can be regarded as a practice to combat and minimizes the impacts suffered by severe drought. Thus, in this paper, an assessment was made of the future potential for wastewater reuse from Wastewater Treatment Plants (WWTPs) in irrigated areas of the PPA basin with a view to universalization. Therefore, it was observed that, in relation to the projection for the implantation of WWTPs, in 2035, there will be 131 WWTPs in operation, with a total reuse water flow of 1.41 m3/s. Water demand for irrigated agriculture in the PPA basin is 17.48 m³/s and the most used methods are: spraying, gravity, localized among other methods. Regarding the reuse water supply, it represents 8% of the irrigation water demand, at an estimated transportation cost ranging from R$ 2,46/m3 and R$ 12,62/m3. Comparing the cost of water reuse with the value of raw water consumption, it was found that the average values currently used for water consumption in irrigation make the practice of reuse financially unfeasible and do not match the objectives established by the water law, since the amounts charged are very small. Finally, it became even more evident the need to achieve universalization, not only to minimize pollution of water bodies, but also to provide treated effluents for reuse

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Rev. Augustus | ISSN: 1981-1896 | Rio de Janeiro | v.24 | n. 49 | p. 179-191 | nov.2019/fev.2020. 181 1 INTRODUÇÃO

A Bacia Hidrográfica Piancó-Piranhas-Açu (PPA) abrange uma área total de 43.683 km² e é considerada a maior da Região Hidrográfica Atlântico Nordeste Oriental, banhando 147 municípios, dos quais 102 estão localizados no estado da Paraíba e 45 no Rio Grande do Norte (ANA, 2016). As precipitações nessa região apresentam uma forte variabilidade interanual, acarretando a alternância de chuvas regulares em um ano e elevada escassez hídrica em outro, resultando em severas secas hídricas, a qual já faz parte da dinâmica local e é uma das principais tônicas do Nordeste (COUTINHO et al., 2018).

Segundo o Plano de Recursos Hídricos da Bacia Hidrográfica do Rio Piancó-Piranhas-Açu (ANA, 2016), a região não conta com rios perenes e apresenta características geológicas que dificultam a recarga de água subterrânea. Nesse sentido, as taxas intensas de evaporação no semiárido são capazes de esvaziar os açudes menores, nos meses sem precipitação, assim como anular a vazão regularizada de açudes de maior porte, consumindo expressiva parcela do volume armazenado.

Além da escassez hídrica presente na bacia do PPA, a região possui tratamento de esgoto insuficiente, dado que atualmente apenas 42,6% e 24,5% do esgoto são coletados e tratados nos estados da Paraíba e Rio Grande do Norte, respectivamente (ANA, 2017a). Assim, a poluição das águas influi diretamente na quantidade de água disponível para uso da população e, por conseguinte a ausência de tratamento de esgoto adequado acentua a limitação hídrica vigente na bacia.

Diante do cenário de estresse hídrico vivido em diferentes áreas no planeta terra, torna-se imperativo a busca por novas alternativas de fonte de água. Nestorna-se torna-sentido, o reuso de efluentes se apresenta como uma prática importante no combate e minimização dos impactos sofridos pelas secas severas, uma vez que libera águas de qualidade superior para fins mais nobres, assim como reduz o aporte de poluentes nos mananciais (SANTOS et al., 2018). Assim, em razão da fragilidade hídrica da bacia em questão, a implantação da prática de reuso de efluentes, apresenta caráter urgente, visto que a limitação de água pode provocar conflitos entre regiões e causar impactos no desenvolvimento econômico e social. Dentre as diversas

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possibilidades de reuso, o uso agrícola para irrigação de diferentes culturas, se destaca em virtude do grande consumo de água por este setor.

De acordo com o Atlas irrigação: uso da água na agricultura irrigada, publicado pela Agência Nacional das Águas em 2017, a agricultura irrigada se apresenta como o setor de maior consumo da água no Brasil (46%) e no Mundo (67%) (ANA, 2017b). Já na bacia Piancó-Piranhas-Açu, estima-se que os irrigantes são os principais usuários da água com aproximadamente 75% do total (ANA e FGVces, 2018).

Em termos de economia local, os municípios constituintes da bacia em questão, praticam majoritariamente atividades de agropecuária, com destaque em pequenas agriculturas de subsistência (ANA, 2018). Para tanto, é de se esperar que tal perfil influencie diretamente na demanda por água, e com isso, a limitação hídrica local pode representar um impedimento no desenvolvimento da economia da região. Desta forma o reuso de efluentes pode oferecer o volume de água necessário para seu desenvolvimento socioeconômico.

Assim, o presente artigo realizou uma avaliação do futuro potencial de reuso de efluentes de Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs) em áreas irrigadas da Bacia Hidrográfica do Piancó-Piranhas-Açu com vistas à universalização.

2 METODOLOGIA

A metodologia do presente trabalho foi desenvolvida em quatro etapas, a saber:

2.1 Etapa I – Análise das ETES dos municípios constituintes da bacia hidrográfica Piancó-Piranhas-Açu.

Inicialmente identificaram-se as Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs) instaladas nos municípios banhados pela Bacia Hidrográfica Piancó-Piranhas-Açu. Diante do baixo índice de atendimento de esgotamento sanitário nos estados da Paraíba e do Rio Grande do Norte, já mencionados anteriormente, foi necessário buscar a projeção de implantação de futuras ETEs para 2035, com vistas à universalização. Para tanto foram utilizados dados obtidos por meio da plataforma do Atlas Esgotos: Despoluição de Bacias Hidrográficas, publicado pela Agência Nacional de Águas (ANA) em 2017.

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Com o intuito de adotar para o estudo, apenas ETEs que ao adicionar apenas uma etapa de desinfecção, atingissem desempenho adequado para a prática de reuso, foi estabelecido como premissa a utilização somente de estações com eficiência de redução de matéria orgânica igual ou superior a 80%. Posteriormente, uma vez identificadas e selecionadas as ETEs com potencial de reuso, foram obtidos então dados a respeito da vazão de operação e fluxograma operacional. Por fim, foi possível estimar a capacidade quantitativa para reuso na bacia em questão.

2.2 Etapa II – Análise e caracterização das áreas irrigadas na bacia do rio Piranhas-Açu

Para o desenvolvimento desta etapa foram adotadas duas principais bases de dados: • Relatório denominado “Cobranças pelo uso de recursos ídricos no Brasil: camin os a seguir”, editado e publicado pela Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE, 2017); e

• Documento denominado “Análise custo-benefício de medidas de adaptação à mudança do clima: trajetórias da aplicação na bacia hidrográfica dos rios Piancó-Piranhas-Açu”, publicado pela Agência Nacional das Águas (ANA, 2018).

Em ambas as bases de dados foram extraídas informações acerca das principais características de irrigação na bacia, tais como: áreas irrigadas, vazões de irrigação, culturas produzidas, dentre outras.

2.3 Etapa III – Comparação entre a oferta de água de reuso e a demanda de água na irrigação A partir dos resultados encontrados nas Etapas I e II, foi possível comparar a oferta de água de reuso gerada nas ETEs estudadas e as demandas de água para irrigação na bacia dos rios Piranhas-Açu e assim identificar o potencial quantitativo de reuso para a Bacia Hidrográfica Piancó-Piranhas-Açu.

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Rev. Augustus | ISSN: 1981-1896 | Rio de Janeiro | v.24 | n. 49 | p. 179-191 | nov.2019/fev.2020. 184 2.4 Etapa IV - Comparação entre o custo de água de reuso e o valor do consumo de água bruta na irrigação

Para a estimativa do custo da água de reuso foi utilizada a metodologia desenvolvida por Araujo et al (2017). Assim, foi necessário extrair a partir do Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e Índices da Construção Civil (SINAPI, 2019) o custo do transporte de água em caminhão pipa com capacidade de 6 m³, através do código 5747, nos estados da Paraíba e Rio Grande do Norte, banhados pela bacia hidrográfica Piancó-Piranhas-Açu.

De forma a apresentar o custo em reais por metro cúbico e assim permitir a comparação com o valor cobrado pelo consumo da captação direta de água na bacia em questão, adotou-se uma velocidade média de 60 km/h, de maneira conservadora. A partir daí foi utilizada a Equação 01, referente ao tempo médio, descrita a seguir.

Equação (1)

Onde:

∆t → tempo (min)

∆s → istância percorrida (km) v → Velocidade (km/ )

Uma vez que a bacia em questão não possui metodologia própria da cobrança de água na irrigação, foi também realizada uma análise a respeito das metodologias aplicadas a nível nacional. Posteriormente foi realizada uma comparação entre o valor médio da água bruta cobrado nas demais bacias e o custo da água de reuso, baseado principalmente no custo de transporte. Ressalta-se que, o valor atribuído ao uso da água bruta na irrigação, no presente trabalho, não considera os custos de adução e bombeamento, e sim apenas o valor da outorga.

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Rev. Augustus | ISSN: 1981-1896 | Rio de Janeiro | v.24 | n. 49 | p. 179-191 | nov.2019/fev.2020. 185 3 RESULTADOS

3.1 Etapa I – Análise das ETES dos municípios constituintes da Bacia Hidrográfica Piancó-Piranhas-Açu.

A projeção para implantação das ETEs nas regiões abordadas apresenta um cenário de 131 unidades em operação em 2035, divididas da seguinte forma:

• 90 unidades na Paraíba; e • 41 no Rio Grande do Norte.

Em média, as ETEs analisadas terão uma eficiência de redução de matéria orgânica de 89%, isto é, acima da premissa de 80% adotada no presente trabalho. Já a vazão total de água de reuso produzida nas estações somam 1,41 m3/s. Ressalta-se ainda que, no fluxograma estipulado sessenta e oito ETEs já apresentam tratamento terciário.

3.2 Etapa II – Análise e caracterização das áreas irrigadas na bacia do rio Piranhas-Açu

Segundo ANA (2018), a bacia do rio Piranhas-Açu apresenta uma demanda de água de 17,48 m³/s para a agricultura irrigada e 2,89 m³/s para o abastecimento humano. Ainda, segundo o mesmo documento, a atividade de agricultura irrigada se divide entre lavouras temporárias e permanentes, com 36% e 5% de demanda, respectivamente. Em relação as culturas temporárias, o feijão e o milho estão entre as que ocupam maior área de cultivo. No caso das culturas permanentes o caju ocupa a maior área e a banana e o coco-da-baia também apresentam destaque.

O Plano executivo de recurso hídricos da Bacia Hidrográfica do rio Piranhas Açu (ANA, 2016), por sua vez, apresenta valores a respeito das áreas ocupadas para a agricultura irrigada, de 54.385 hectares, em relação ao ano de 2012. No tocante as técnicas aplicadas para irrigação, segundo dados do censo agropecuário (IBGE, 2009) os métodos utilizados na bacia são distribuídos da seguinte forma: 56% por aspersão, 22% por gravidade (13% com inundação e 9% de sulcos), 9% por localizada (inclui gotejamento e micro aspersão entre outros) e 13% por outros métodos. Ressalta-se ainda que apesar da escassez hídrica e das secas prolongadas,

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ainda se observa na bacia uma ampla utilização de métodos de irrigação caracterizados pela baixa eficiência no uso da água, como é o caso da irrigação por sulcos.

3.3 Etapa III – Comparação entre a oferta de água de reuso e a demanda de água na irrigação A partir dos resultados encontrados nas Etapas I e II, pode-se observar que a oferta de água de reuso representa 8% da demanda de água para irrigação, já que a primeira apresenta o valor de 1,407 m3/s e a segunda 17,480 m3/s. Além disso, pode-se observar que o abastecimento de água demanda 2,890 m3/s na bacia em questão. Assim, a implantação da prática de reuso poderá liberar as águas retiradas dos mananciais para fins mais nobres, como é o caso do abastecimento humano onde a oferta de água de reuso pode representar metade de sua demanda hídrica.

3.4 Etapa IV - Comparação entre o custo de água de reuso e o valor do consumo de água bruta na irrigação

Com o intuito de possibilitar a comparação econômica entre o custo de água de reuso proveniente de ETEs com o valor da água utilizada para irrigação, na Tabela 1 são apresentados os custos do transporte por caminhão pipa fornecidos pelo SINAPI para os estados da Paraíba e do Rio Grande do Norte, relativo ao mês de julho de 2019.

Tabela 1: Custo do transporte de água em Caminhão pipa fornecido pelo SINAPI em diferentes unidades.

Estados Custo transporte (R$/6m³ x h) Custo transporte (R$/m³ x min)

PB 88,39 0,24

RN 90,89 0,25

Observação: mês de referência – julho/2019. Fonte: O autor (2019).

A seguir, os custos do caminhão pipa em R$/m³ x min, demonstrados na Tabela 1, foram utilizados na Tabela 2, para obtenção do custo do transporte da água de reuso para cada m³. Ressalta-se que foram adotados intervalos de distância a cada 10 km percorridos.

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Rev. Augustus | ISSN: 1981-1896 | Rio de Janeiro | v.24 | n. 49 | p. 179-191 | nov.2019/fev.2020. 187 Tabela 2: Custo do transporte da água de reuso para cada m³ em função do tempo/distância

V (km/h) ∆ (km) ∆T (min) PB* (R$/m³) RN* (R$/m³) 60 10 10 2,46 2,52 20 20 4,91 5,05 30 30 7,37 7,57 40 40 9,82 10,10 50 50 12,28 12,62

Observações: ∆ – istância percorrida; ∆T - Tempo por distância percorrida; e * Custo nos estados. Fonte: O autor (2019).

A cobrança pelo uso de recursos hídricos foi estabelecida pela Lei Federal nº 9.433/1997, conhecida como lei das águas, na qual estabelece as bases da Política Nacional de Recursos Hídricos e utiliza como instrumento de gestão a Cobrança pelo Uso de Recursos Hídricos (BRASIL, 1997). Esta cobrança tem como objetivo dar ao usuário uma indicação do real valor da água, incentivar seu uso racional e obter recursos financeiros destinados à recuperação das bacias hidrográficas no Brasil.

No que tange a cobrança pelo uso dos recursos hídricos na Bacia Hidrográfica Piancó-Piranhas-Açu, é sabido que não há uma metodologia de cobrança própria para a bacia em questão. Assim, foram analisadas as metodologias existentes até o momento, implantadas nas bacias do rio Paraíba do Sul, dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí, na bacia do rio São Francisco, rio Doce, Paranaíba e Verde Grande, criadas respectivamente em, 2003, 2006, 2010, 2011, 2017 e 2017. Assim, pode-se identificar que em geral, tem-se como estrutura básica a Equação 2, embora cada bacia tenha suas especificidades presentes em suas equações.

Vcons= B x PPU x K Equação (2)

Onde:

Vcons → Valor consumido (R$) B → Base de cálculo

PPU → Preço Público Unitário (R$/m3) K → coeficientes

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É importante ressaltar que, segundo OCDE (2017), este sistema de cobrança sofre de algumas limitações, já que, inicialmente, a cobrança estabelecida através dos volumes captados relatados pelos usuários pode ser considerada como uma opção viável somente se forem realizadas fiscalizações das captações de água e se estiver implementado e aplicado um sistema de multas e penalidades. Além disso, o cálculo das cobranças anuais com base em volumes outorgados pode gerar alguns efeitos adversos, uma vez que os usuários sabem que serão cobrados com base em seus volumes outorgados e não no uso efetivo da água, isto é, eles podem não ter motivação para reduzir a captação de água abaixo dos valores outorgados. Embora a escolha como base para a cobrança, o volume de água captado seja uma abordagem usual, as captações devem ser medidas segundo um padrão que as torne confiáveis como base para a cobrança.

Assim, é necessário um medidor ou outro dispositivo de medição para medir o volume de água captado. No entanto tal situação nem sempre acontece no cenário nacional, já que os medidores nem sempre são instalados, especialmente no setor agropecuário.

Ainda segundo OCDE (2017), é cobrado o valor médio de R$ 0,02/m³ para consumo de água nas bacias hidrográficas interestaduais. A partir deste valor, foi possível realizar uma comparação econômica entre o custo da água de reuso, levando-se em consideração somente o custo do transporte, e o valor médio pelo consumo de água bruta na irrigação, apresentada na Tabela 3.

Tabela 3: Relação entre o valor de cobrança para cada m³ de água consumido e o custo SINAPI estimado do transporte de água em caminhão pipa para os estados de PB e RN

∆ (km) Valor água bruta para consumo (R$/m³)

COBRANÇA / SINAPI (%) PB RN 10 0,02 0,81 0,79 20 0,02 0,41 0,40 30 0,02 0,27 0,26 40 0,02 0,20 0,20 50 0,02 0,16 0,16 Fonte: O autor (2019).

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Diante dos resultados apresentados na Tabela 3, pode-se constatar que os valores médios praticados atualmente para consumo de água na irrigação inviabilizam financeiramente a prática de reuso e não estão alinhados com os objetivos instituídos pela lei das águas, já que os valores cobrados são ínfimos e não representam a importância da água como recurso vital na manutenção da vida dos seres vivos. Ainda que, a existência de tais mecanismos de cobrança seja um passo necessário para a preservação da água, é importante salientar a necessidade de aprimoramento das metodologias já implantadas a alinhar o preço cobrado de maneira realista e coerente com a valorização da água. Este valor se torna ainda mais incoerente quando, comparamos com os valores cobrados em outros países. Somente a título de curiosidade, segundo Araujo et al (2018), o valor aplicado em Israel para água doce, pode chegar a ser aproximadamente 115 vezes superior ao valor de outorga cobrado pela bacia do rio Paraíba do Sul.

Destaca-se ainda que a complexidade hidrológica da área em que a cobrança é aplicada e o quadro institucional em vigor afetam a escolha técnica e política de implementação. O Brasil é um país diversificado em termos de capacidade institucional, desempenho, características hidrológicas e nível de desenvolvimento socioeconômico, entre outros e desta forma a metodologia implantada deve levar em consideração as características e limitações próprias de cada bacia.

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS

A partir dos resultados encontrados no presente trabalho foi possível concluir que: • A oferta de água de reuso poderá representar 8%, no cenário futuro (ano 2035) da demanda de água para o uso na irrigação na bacia Piancó-piranhas-Açu.

• A implantação da prática de reuso de efluentes para irrigação poderá reduzir a pressão hídrica no abastecimento de água em até metade de sua demanda.

• Fica ainda mais evidente a necessidade em se atingir a universalização do esgotamento sanitário, não somente no sentido de minimizar a poluição dos corpos d’água, mas também em propiciar efluentes tratados para a prática de reuso.

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• O valor médio de apenas R$ 0,02/m³ para consumo de água nas bacias idrográficas nacionais é ínfimo e não condiz com o objetivo proposto pela lei das águas e pode inibir a prática de reuso.

• Os custos de transporte da água de reuso, estimados para a bacia de estudo, variam entre R$ 2,46/m3 e R$ 12,62/m3, considerando os dois estados (PB e RN) e as distâncias de transporte (10 a 50 km).

• O transporte de água de reuso por camin ão pipa não é competitivo economicamente frente ao valor irrisório cobrado para a retirada de água bruta da bacia.

REFERÊNCIAS

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<http://piranhasacu.ana.gov.br/produtos/PRH_PiancoPiranhasAcu_ResumoExecutivo_3006201 6.pdf>. Acesso em: agosto de 2019.

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____________________ Recebido em: 25/11/2019 Aprovado em: 11/12/2019

Referências

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