GANHOS AMBIENTAIS E MUDANÇAS NO CICLO DO NITROGÊNIO … · no ciclo do nitrogênio a partir da separação da urina humana do sistema de Saneamento. ECOLOGIA INDUSTRIAL. O principal

REDE DE TECNOLOGIAS LIMPAS DA BAHIA PPG ENGENHARIA INDUSTRIALDEPARTAMENTO DE ENG. AMBIENTALESCOLA POLITÉCNICAUNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

GANHOS AMBIENTAIS E MUDANÇAS NO CICLO DO NITROGÊNIO A PARTIR DA SEPARAÇÃO DA URINA HUMANA

DO SISTEMA DE SANEAMENTO

Francisco R. A. do NascimentoAsher KiperstokTatiane Barduke

MUDANÇAS GLOBAISAlteração de sistemas planetários auto-

regulatórios

Níveis das mudançasLocal (Ex: Eutrofização)Regional (Ex: Smog, poluição por nitrato)Global (Ex: Mudanças Climáticas)

Importância de entender a capacidade de auto-regulação dos sistemas

PROCESSO DE TOMADA DE DECISÃO

Em recente publicação na revista Nature,Rockstrom et al (2009) identificou equantificou nove limites planetários.

Três já ultrapassaram os limites segurosPerda de biodiversidadeCiclo do nitrogênioMudanças climáticas

MUDANÇAS GLOBAIS

MUDANÇAS GLOBAIS

35 Mt N

CICLO DO NITROGÊNIO

INTERVENÇÃO HUMANAFonte de Nr (Mt N) 1860 1995

2050(projeção)

Natural  (subtotal) 246 233 224Raios 5,4 5,4 5,4FBN terrestre 120 107 98FBN marinho 121 121 121

Antropogênico (subtotal) 15 156 267Haber‐Bosch   0 100 165FBN ‐ agricultura  15 31,5 50Queima de combustível fóssil 0,3 24,5 52,2

Total 262 389 492

Fonte: Galloway et al (2004)

NITROGÊNIO REATIVO ATUALMENTE

127 Mt N são removidos para produção de amônia(IFA, 2009);

40 Mt N são removidos através da Fixação Biológicado Nitrogênio nos cultivos (FBN-C) (Gruber, 2008);

25 Mt N são liberados na produção de energia(Gruber, 2008).

192 Mt N

CASCATA DO NITROGÊNIO

Ilustração da cascatado nitrogêniomostrando aseqüência de efeitosque um simples átomode N pode ter emvários reservatóriosdepois de serconvertido de não-reativo para uma formareativa.

Fonte: Galloway (2003)

SITUAÇÃO DO SANEAMENTO

884 milhões de pessoas nãoutiliza água adequada parabeber;

2.6 bilhões de pessoas nãoutiliza saneamento adequado;

6% da população brasileira

1.1 bilhões de pessoas defecam ao ar livre

Fonte: WHO, 2010

OBJETIVO

Avaliar os ganhos ambientais e mudançasno ciclo do nitrogênio a partir daseparação da urina humana do sistemade Saneamento.

ECOLOGIA INDUSTRIAL

O principal objetivo da EI é reduzir oupreferencialmente eliminar o uso desubstâncias que não podem ser convertidaspara a forma inerte novamente (Tempo deresidência).

O resíduo de um sistema é produto para outro.

CONCEPÇÕES

SANEAMENTO SUSTENTÁVEL

Resíduo é recursoaproveitamento dos nutrientesaproveitamento das águas residuárias

Redução energiaTratamento próximo à fonte

Organismos patogênicos (Segregação)Preservação da fertilidade do solo (Ex: fósforo)Produção agrícola e segurança alimentar

CONCEPÇÕES

Gestão integrada do

ciclo da água e nutrientes.

SANEAMENTO SUSTENTÁVEL

SANEAMENTO SUSTENTÁVEL

COMO APONTAR VIABILIDADE DA

SEPARAÇÃO DA URINA E SUA RELEVÂNCIA NO

SISTEMA COMO UM TODO?

CICLO DO NITROGÊNIO

Teoricamente, todo nitrogênio produzidoindustrialmente e usado nos agrossistemas paraprodução de alimento (animal ou vegetal) deveriaser consumido pelas pessoas, metabolizados eexcretados na forma de urina e fezes, admitindouma eficiência máxima nos sistemas eaproveitamento dos resíduos do cultivo eexcretas animais como fonte de nitrogênio.

ROTA ALIMENTAR

INEFICIÊNCIAS DO SISTEMA

Segundo estimativas de Liu et al (2010) para oano de 2000, 35% do nitrogênio foram colhidosnos cultivos, 20% eram resíduos cultivares, 16%eram perdidos por lixiviação, 15% por erosão e14% por emissões gasosas.

INEFICIÊNCIAS DO SISTEMAProdução de proteína

Fonte: Galloway e Cowling (2002)

Dieta Vegetariana

DietaCarnívora

FLUXO ANTROPOGÊNICO DO NITROGÊNIO (FAN)

SANEAMENTO

Outros Fluxos

4,5

AGROINDÚSTRIA

PECUÁRIA

ANTROPOSFERA

127

30

105

PRODUÇÃO DE ENERGIA

INDÚSTRIA MANUFATUREIRA (Produtos Nitrogenados)

PRODUÇÃO DE AMÔNIA

40

22

30

75

AGRICULTURA NÃO ALIMENTAR

30

Outras Indústrias

Outras Indústrias

Fertilizantes Nitrogenados

AGRICULTURA ALIMENTAR

Urina Fezes

25,5

1

1

1

2

3

50

4

5

6

Fontes dos dados: 1 – IFA (2009), 2 – Smil (1999) e Galloway (2003), 3 – Gruber (2008), 4 - FAO (2009), 5 – Galloway (2003) e 6 - Otterpohl (2002), UNESCO (2006) e GTZ (2009).

ÁGUAS AMARELAS Separação

Armazenamento e Coleta

ÁGUAS AMARELAS

Produção AgrícolaÁGUAS AMARELAS

GANHOS AMBIENTAIS

Fonte: (BERNDTSSON, 2002)

Princípios gerais do fluxo linear de nutrientes

Consome 1,2% da energia

mundial

Bombeamento e tratamento de água consome entre 2 a 3% da energia mundial

Desnitrificaçãoconsumiria

mais 1,2% da energia mundial

N2O - 300 vezes mais impactante

que o CO2

GANHOS AMBIENTAISPrincípios gerais do fluxo

ciclíco de nutrientes

Fonte: (BERNDTSSON, 2002)

CONSIDERAÇÕESEm países como a África seria uma alternativa de:

• Acesso à água segura• Segurança alimentar• Prevenção de doenças

Em países desenvolvidos seria uma alternativa de:

• Redução da poluição dos recursos hídricos• Redução da demanda de água• Aumentar a eficiência energética dos sistemas

CONSIDERAÇÕES

A gestão do FAN seria melhor gerenciado com aseparação da urina humana do sistema desaneamento com o uso do nitrogênio na produçãoagrícola.

Redução de ~35% da geração de nitrogênioindustrial usado para a produção de alimento,reduzindo a geração de nitrogênio reativo e evitandoo avanço do limite planetário do ciclo do nitrogênio,um dos ciclos mais importantes do ecossistematerrestre.

O ATUAL MODELO DE SANEAMENTO É SUSTENTÁVEL???

Materiais / recurso EnergiaDinheiroSustentabilidade

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