volume 6 número 2 jun de 2013 - são paulo
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V.6
, N.2
, JU
N.2
01
3 -
ISSN
19
84
-35
77
ISSN 1984-3577
São Paulo, v. 6, n. 2, Jun. 2013
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RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-125, Jun. 2013
2013 Intertox
Periódico científico de acesso aberto, quadrimestral e arbitrado
meses: (2) fevereiro, (6) junho e (10) outubro.
Qualquer parte desta publicação pode ser reproduzida desde que citada a fonte.
As opiniões e informações veiculadas nos artigos são de inteira e exclusiva responsabilidade dos
respectivos autores, não representando posturas oficiais da empresa Intertox Ltda.
Seções
Artigo Original; Artigo de Atualização; Comunicação Breve; Ensaio; Nota de Atualização e
Revisão; Notas
Idiomas de Publicação
Português e Inglês
Contribuições devem ser enviadas para <m.flynn@intertox.com.br>.
Disponível em: <http://revinter.intertox.com.br>.
Normalização e Produção Web site
Henry Douglas
Capa
Henry Douglas
Projeto Gráfico
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Rua Turiassú, 390 - cj. 95 - Perdizes - 05005-000 - São Paulo - SP – Brasil Tel.: 55 11 3872-8970
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RevInter – Revista Intertox de Toxicologia,
Risco Ambiental e Sociedade. / InterTox uma empresa do
conhecimento. – v. 6, n. 1, (fev. 2013).- São Paulo: Intertox. 2013.
Quadrimestral
ISSN: 1984-3577
1. Ciências Toxicológicas. 2. Risco Químico. 3. Sustentabilidade
Socioambiental. I. InterTox uma empresa do conhecimento.
Biblioteca InterTox II. Título.
1. Ciências Toxicológicas. 2. Risco Químico. 3. Sustentabilidade
Socioambiental. I. InterTox uma empresa do conhecimento.
Biblioteca InterTox II. Título.
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Expediente
Editor(a) Conselho Editorial Científico (2011-2013)
Maurea Nicoletti Flynn Alice A. da Matta Chasin
Bibliotecária Doutora em Oceanografia (USP) Doutora em Toxicologia (USP)
Com Especialização Ecologia
Comitê Científico (2011-2013)
Irene Videira Lima
Doutora em Toxicologia (USP), Perita Criminal
Toxicologista do IML-SP por 22 anos.
Marcus E. M. da Matta
Doutor em Ciência pela Faculdade de Medicina
USP. Especialista em Gestão Ambiental (USP).
Engenheiro Ambiental e Turismólogo.
Moysés Chasin
Farmacêutico-bioquímico pela UNESP-SP
especializado em Laboratório de Análises
Clínicas e Toxicológicas e de Saúde Pública.
Ex-Perito Criminal Toxicologista de classe
especial e Diretor no Serviço Técnico de
Toxicologia Forense do Instituto Médico Legal
da SSP/São Paulo. Diretor executivo da
InterTox desde 1999.
Ricardo Baroud
Farmacêutico-Bioquímico Toxicólogo, Editor
Científico da PLURAIS Revista
Multidisciplinar da UNEB e da TECBAHIA
Revista Baiana de Tecnologia.
Eduardo Athayde
Coordenador no Brasil do WWI - World Watch
Institute
Eustáquio Linhares Borges
Mestre em Toxicologia (USP), ex-Presidente da
Sociedade Brasileira de Toxicologia, ex-
Professor Adjunto de Toxicologia da UFBA.
Fausto Antonio de Azevedo
Mestre em Toxicologia USP, ex-Diretor Geral
do Centro de Recursos Ambientais do CRA-BA,
ex-Presidente do CEPED-BA, ex-Subsecretário
do Planejamento, Ciência e Tecnologia do
Estado da Bahia.
Isarita Martins
Doutora e Mestre em Toxicologia e Análises
Toxicológicas (USP), Pós-doutorado em
Química Analítica (UNICAMP), Farmacêutica-
Bioquímica Universidade Federal de Alfenas
MG.
João S. Furtado
Doutor em Ciências (USP), Pós-doutorado
(Universidade da Carolina do Norte, Chapel
Hill, NC, EUA).
José Armando-Jr
Doutor em Ciências (Biologia Vegetal) (USP),
Mestre (UNICAMP), Biólogo (USF).
Sylvio de Queiroz Mattoso
Doutor em Engenharia (USP), ex-Presidente do
CEPED-BA.
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Sumário
TOXICOLOGIA
Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material Particulado em
Procedimentos de Repintura. 6
ECOLOGIA DO ESTRESSE / ECOTOXICOLOGIA
Velocidade máxima de nado e possível desdobramento para o cálculo do tempo de
resistência para peixes migratórios neotropicais 19
Efeitos da associação de benzo(a)pireno e 17 β-estradiol em biomarcadores de
biotransformação em tilápias Oreochromis niloticus. 32
Parâmetros microbiológicos e condição sanitária da água de uma lagoa urbana
em Salvador, Bahia 62
SOCIEDADE
Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e políticos sobre a poluição do
ar 75
SUSTENTABILIDADE
Produção mais limpa nas fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e
álcool. 90
Editorial
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O DIREITO DOS ANIMAIS
Fausto Azevedo
A Intertox vem de apresentar no mês de junho de 2013, em sua linha
editorial, a série DESVENDANDO OS RISCOS QUÍMICOS, cujo volume primeiro
é Toxicologia In Silico: Fundamentos e Aplicações1, de autoria do
Farmacêutico-Bioquímico especializado em gerenciamento do risco
toxicológico, Carlos E. Matos Santos. Este promissor e provocativo
lançamento nos remete a algumas tantas profundas reflexões, uma delas,
por óbvio, a hoje muito debatida questão do uso de animais em experimentos
laboratoriais: até onde vai a ética e quais os limites para os “direitos” dos
homens? Esta pergunta ganha ainda maior motivação e pertinência na
medida em que conhecimentos e tecnologias científicas inovadoras vão
demonstrando que muitos dos tradicionais testes de biotério e bancada,
utilizando os animais, podem ser substituídos, sem comprometimento dos
resultados e suas implicações, por metodologias outras, que não empregam
animais de experimentação, como por exemplo o ferramental apresentado no
livro de Matos Santos.
Atribuir certos tipos ou categorias de direitos aos animais humanos,
nós, e negá-los aos demais animais, implicará sempre em discussões
acirradas e, quiçá, intermináveis.
Para que se coloque uma linha demarcatória de quais outros animais
da natureza estariam de nosso lado e quais os que ficariam além, fora, faz-se
mister o estabelecimento de critérios moralmente significativos: e o
problema é que já desde aí surge a polêmica, posto que a própria definição
dos critérios passará sempre por críveis questionamentos. Diversas
tentativas já foram oferecidas, como, explicitamente para a parte dos
humanos: a posse da alma (mas nem mesmo todo ser humano acredita na
existência de uma alma, e a idéia que dela se faz tem-se alterado bastante
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em função do tempo e das culturas), nossa habilidade de empregar a
linguagem (mas o que é linguagem, ou melhor, o que é comunicação?
Golfinhos se comunicam, abelhas também...), autoconsciência, um elevado
grau de inteligência e a habilidade de reconhecer os direitos e interesses
alheios (e será que, de fato, na prática, temos esta habilidade?). Bem, parece
que a referida polêmica permanecerá acesa, pois ainda dispõe de muito
combustível.
Este debate sobre direitos animais, sim ou não, embora enfatizado
no século XX, vem desde há muito, com os primeiros filósofos.2
Na linha dos que não propriamente se preocupavam com tais
direitos, mas embasados que estavam em suas lógicas, começo por
Aristóteles, cujo tom, de certa forma, sobrepaira até hoje, e que
argumentava, século IV a.C., que os animais estavam distantes dos
humanos na Grande Corrente do Ser ou escala natural, e, invocando a
irracionalidade, concluiu que os animais não teriam interesse próprio,
existindo apenas para benefício dos humanos. Bem mais tarde (século XVII),
o definitivo René Descartes entendia que animais não têm almas (o tema
alma foi muito caro a Descartes), são apenas uma manifestação da extensão,
res extensa, não pensam e não sentem dor, e por isso os maus-tratos não
seriam necessariamente errados.
Ao contrário, Pitágoras, no século VI a.C., falava sobre respeito
animal, porque acreditava no princípio da transmigração de almas. O
filósofo Ramon Bogéa, no século XV, insistia em que os animais deveriam ter
direitos como os humanos. Jean-Jacques Rousseau, no prefácio do Discurso
sobre a origem da desigualdade (1754), afirmava:
Por esse meio, terminam também as antigas disputas sobre a
participação dos animais na lei natural; porque é claro que,
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desprovidos de luz e de liberdade, não podem reconhecer essa lei;
mas, unidos de algum modo à nossa natureza pela sensibilidade de
que são dotados, julgar-se-á que devem também participar do direito
natural e que o homem está obrigado, para com eles a certa espécie
de deveres. Parece, com efeito, que, se sou obrigado a não fazer
nenhum mal a meu semelhante, é menos porque ele é um ser racional
do que porque é um ser sensível, qualidade que, sendo comum ao
animal e ao homem, deve ao menos dar a um o direito de não ser
maltratado inutilmente pelo outro.3
Contemporâneo de Rousseau, o escocês John Oswald, em The cry of
nature or an appeal to mercy and justice on behalf of the persecuted animals4
(1791), entende que um Ser Humano é naturalmente equipado de
misericórdia e compaixão: “Se cada Ser Humano tivesse que testemunhar a
morte do animal que ele come, a dieta vegetariana seria bem mais popular”.
Vale a pena que se mencione a bonita resposta de Voltaire a Descartes no
Dicionário Filosófico:
Que ingenuidade, que pobreza de espírito, dizer que os animais são
máquinas privadas de conhecimento e sentimento, que procedem sempre da
mesma maneira, que nada aprendem, nada aperfeiçoam! Será porque falo
que julgas que tenho sentimento, memória, ideias? Pois bem, calo-me. Vês-
me entrar em casa aflito, procurar um papel com inquietude, abrir a
escrivaninha, onde me lembra tê-lo guardado, encontrá-lo, lê-lo com alegria.
Percebes que experimentei os sentimentos de aflição e prazer, que tenho
memória e conhecimento.Vê com os mesmos olhos esse cão que perdeu o amo
e procura-o por toda parte com ganidos dolorosos, entra em casa agitado,
inquieto, desce e sobe e vai de aposento em aposento e enfim encontra no
gabinete o ente amado, a quem manifesta sua alegria pela ternura dos
ladridos, com saltos e carícias. (...) Responde-me maquinista, teria a
natureza entrosado nesse animal todos os órgãos do sentimento sem
objectivo algum? Terá nervos para ser insensível? Não inquines à natureza
tão impertinente contradição.5
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Jeremy Bentham será um importante filósofo nessa disputa. Um dos
fundadores do utilitarismo moderno (século XVIII), ele dirá que a dor animal
é tão real e moralmente relevante como a humana e que “talvez chegue o dia
em que o restante da criação animal venha a adquirir os direitos dos quais
jamais poderiam ter sido privados, a não ser pela mão da tirania”.6 Para ele,
a capacidade de sofrer – e não a capacidade de raciocínio – deve ser a
referência para o modo como tratamos outros seres. Se a habilidade da razão
fosse critério, muitos de nós, incluindo bebês e pessoas especiais, teriam
também que ser tratados como coisas. Bentham escreveu o famoso trecho:
“A questão não é eles pensam? Ou eles falam? A questão é: eles sofrem”.
Arthur Schopenhauer (século XIX) acreditava que animais e humanos têm a
mesma essência, a despeito da falta da razão, e assim era contrário à
vivissecção, como uma expansão da consideração moral para os animais. Sua
crítica aguda à ética de Kant combate a exclusão dos animais do sistema
moral deste: “Amaldiçoada toda moralidade que não veja uma unidade
essencial em todos os olhos que enxergam o sol.” Henry Salt, em seu livro:
Animals' Rights: considered in relation to social progress7 (1892), demarcou
muito bem o conceito de direitos animais. Ele criara, um ano antes, a Liga
Humanitária (Humanitarian League8), com o propósito de banir a caça como
esporte.
Saltando para os anos 1970, o movimento pelos direitos animais se
consolidou. Em 1974 veio à luz um importante livro, Animals, men and
morals: an inquiry into the maltreatment of non-humans9, editado pelos
filósofos Stanley e Roslind Godlovitch, ambos do Canadá, e por John Harris,
do Reino Unido, que eram membros de um grupo de estudantes de filosofia
de pós-graduação e outros, baseados na Universidade de Oxford, que ergueu
a bandeira de direitos dos animais. Richard D. Ryder criou, em 1970, o
termo especismo, num panfleto impresso10, para designar os interesses dos
seres (humanos) na base de membros de espécies particulares. Ryder atraiu
atenção quando, depois de haver atuado em laboratórios de pesquisa animal,
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manifestou-se contra os testes com animais, e se tornou um dos pioneiros no
movimento de libertação animal. Seus livros mais mencionados são: Victims
of science11; Animal revolution: changing attitudes towards speciesism12;
Animal welfare and the environment13. Peter Singer escreveu Libertação
animal14 (Animal liberation: a new ethics for our treatment of animals, New
York Review/Random House, New York, 1975), uma referência para o
movimento de direitos animais, muito embora não conceda direitos morais,
nem legais para os animais não-humanos, pois baseia-se no utilitarismo.
Nas décadas de 1980 e 1990, o movimento se juntou numa larga
variedade de grupos profissionais e acadêmicos, incluindo teólogos, juizes,
físicos, psicólogos e psiquiatras, artistas, veterinários, patologistas e antigos
vivisseccionistas. A partir de então destacam-se: Tom Regan com The case
for animal rights15 (no Brasil, deste autor, temos a obra Jaulas vazias16);
James Rachels com Created from animals: the moral implications of
darwinism17; Gary Francione com Animals, property, and the law18, Rain
without thunder: the ideology of the animal rights movement19 e Introduction
to animal rights: your child or the dog20; Steven Wise com rattling the cage:
toward legal rights for animals21; e Julian Franklin com Animal rights and
moral philosophy22.
Defensores dos direitos animais repugnam que os animais sejam
apenas bens capitais ou propriedade destinada ao benefício humano. Faz-se
alguma confusão com o bem-estar animal (ou bem-estarismo), que acredita
que a crueldade empregada em animais é um problema, mas que não dá
direitos morais específicos a eles. A filosofia dos direitos animais não
sustenta necessariamente a premissa de que animais humanos e não-
humanos sejam iguais. Alguns ativistas também fazem distinção entre
animais sencientes e autoconscientes e outras formas de vida, entendendo
que apenas os sencientes ou talvez só animais com grau de autoconsciência
significativo deveriam ter direito de possuir suas próprias vidas e corpos,
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independentemente de como são valorizados pelos humanos. Outros
estendem esse direito para todos os animais, mesmo os que não
desenvolveram sistema nervoso ou autoconsciência. Há os que sustentam
que qualquer ser humano ou instituição que comodifica animais para
alimentação, entretenimento, produção de cosméticos, de vestuário,
vivissecção (existe um movimento mundial bem estruturado contra esta
prática23), ou outra razão, afrontam os direitos animais. Ninguém rejeitaria
que grandes primatas não-humanos são inteligentes, cientes de sua própria
condição, têm objetivos e até tornem-se frustrados quando têm sua liberdade
podada. Em contraste, animais de sistemas nervosos simples, como a água
viva, tendem a ser mais autômatos, capazes de reflexos básicos, mas
incapazes de formular qualquer fim para suas ações ou planejar o futuro.
Todavia, a biologia e a fisiologia da mente prosseguem sendo matéria para
investigação e discussão diante do tão pouco que ainda se sabe.
Fica, portanto, um duplo balisamento quanto à questão: (i) o lastreado
em verdadeiros direitos dos animais e (ii) o do critério utilitarista, havendo
nisso certo paralelismo com as próprias mentalidades do movimento
ambiental, vale dizer, respectivamente, a da ecologia profunda e a da
ecologia rasa (ética profunda e ética rasa).
A posição baseada em direitos é apregoada pelo filósofo Tom Regan,
cuja teoria sobre a inclusão de não-humanos na comunidade moral tem como
base a noção de animais como “sujeitos-de-uma-vida”. Segundo Regan, os
direitos morais dos humanos são baseados na posse de certas habilidades
cognitivas, as quais seriam compartilhadas por alguns animais não-
humanos, como mamíferos com pelo menos um ano de idade. Então, ao
menos estes animais deveriam ter direitos morais equivalentes aos
humanos. Animais considerados como “sujeitos-de-uma-vida” têm um valor
intrínseco como indivíduos, e não podem ser tratados exclusivamente como
meios para um fim. Isso é também chamado visão de dever direto. Para
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Regan, deveríamos abolir a criação de animais para alimentação,
experimentação e caça comercial. Enquanto filósofos utilitaristas como Peter
Singer se concentram em defender a melhoria do tratamento dos animais,
mas aceitam que eles sejam legitimamente usados para benefício (humano
ou não-humano), Regan acredita que temos a obrigação moral de tratar
animais com o mesmo respeito com o qual tratamos pessoas. Gary Francione
defende a inclusão de todos os animais sencientes na comunidade moral,
considerando que a senciência é o único determinante válido para o status
moral, diferentemente de Regan que vê degraus qualitativos em
experiências subjetivas de “sujeitos-de-uma-vida” de quem cai nesta
categoria. No antes citado Introduction to animal rights, Francione adverte
que a condição de propriedade atualmente atribuída aos animais não-
humanos impede que eles tenham qualquer direito garantido, e que falar em
igual consideração de interesses de uma propriedade contra o próprio
interesse do proprietário é uma idéia absurda. Para ele, desprovidos do
direito básico de não ser propriedade, animais não-humanos não terão
quaisquer direitos. Por sugerir a abolição da condição de propriedade dos
animais, surge o termo abolicionismo. Francione entende que os movimentos
de direitos animais são apenas de caráter bem-estarista. Assentado em sua
posição filosófica e em seu trabalho legal pelos direitos animais (Animal
Rights Law Project), ele aponta que um esforço para aqueles que não
advogam a abolição do status de propriedade dos animais é desorientado em
seus inevitáveis resultados na institucionalização da exploração animal.
Francione acredita que muitos grupos estão tornando mais eficiente e
lucrativo o negócio de exploração animal: a sociedade, dando status de
membros da família para cães e gatos e ao mesmo tempo matando galinhas,
vacas e porcos para alimentação sofre de uma “esquizofrenia moral”.
A segunda, a posição utilitarista, tem como liderança o australiano
Peter Singer, considerado, erroneamente, o fundador do movimento atual de
direitos animais, mas sua posição frente o status moral dos animais não é
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baseada no conceito de direitos, e sim em um conceito utilitarista de igual
consideração de interesses. No seu livro Libertação animal, acima referido,
ele argumenta que os humanos devem ter como base de consideração moral
não a inteligência (temos o caso uma criança ou uma pessoa com problemas
mentais), nem na habilidade de fazer julgamentos morais (criminosos e
insanos), ou em qualquer outro atributo que é inerentemente humano, mas
sim na habilidade de experienciar a dor. Como animais também
experienciam a dor, ele argumenta que excluir animais dessa forma de
consideração é uma discriminação, um “especismo.” Singer diz que as formas
mais comuns em que humanos usam animais não são justificáveis, porque
os benefícios que auferem são ignoráveis comparados à quantidade de dor
animal necessária para construção desses benefícios. E também porque os
mesmos benefícios poderiam ser obtidos de formas que não envolvessem o
mesmo grau de sofrimento. Tal argumentação se aproxima do bem-
estarismo clássico, chegando a defender a carne orgânica e a
experimentação animal. Nessa vertente, o filósofo Roger Scruton argumenta
que somente os seres humanos têm capacidades e que “o teorema é
inescapável: apenas nós temos direitos”. Os que se alinham nessa posição
também raciocinam que não há nada inerentemente errado com o uso de
animais para comida, como entretenimento e em pesquisa, embora os seres
humanos tenham a obrigação de assegurar que animais não sofram
desnecessariamente.24,25
Entretanto, a defesa dos direitos dos animais é uma luta contra
qualquer uso de animais não-humanos que os transforme em propriedades
de seres humanos, isto é, meros meios para fins humanos, interesse para
geração de benefícios humanos. Trata-se de movimento social26,27 que não se
limita a regular o uso “humanitário” de animais, mas busca incluí-los na
comunidade moral, de modo a garantir que seus interesses básicos sejam
respeitados e que tenham igual consideração em relação aos interesses
humanos.28 A reivindicação é a de que os animais não devem ser
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considerados propriedade ou “recursos naturais” nem legalmente nem
moralmente justificáveis. Em 27 de janeiro de1978, em Bruxelas, a Unesco
proclamou a Declaração Universal dos Direitos Animais29, mas tal
declaração contém características condenadas pelos defensores de direitos
animais, como a que afirma que “animais destinados ao abate devem sê-lo
sem sofrer ansiedade nem dor”, ratificando a possibilidade de violação de um
direito básico (o direito à integridade física) para fins humanos.
Tem ocorrido um aumento do número de advogados em prol dos
direitos animais. Alan Dershowitz30 e Laurence Tribe, dentre outros,
militam pela idéia da extensão da qualidade de pessoas (ou sujeito de
direito) aos animais. Steven Wise (professor de direito na Harvard Law
School) também se aproximou da causa. Gary Francione aponta que hoje
não existem leis de direitos animais em nenhum lugar do mundo, pois para
isso seria necessário abolir incrementalmente a condição de propriedade dos
animais. O que existem são leis bem-estaristas que “protegem” os animais
enquanto propriedade humana.
Quanto ao Brasil, cabe uma referência, dentre outras, ao professor e
promotor de justiça Heron Santana31 pelos seus muitos trabalhos
publicados32 e por sua atuação profissional. No plano de nossas legislações é
obrigatório que se cite a Lei Federal nº 9.605, de 12 de fevereiro de 1998, a
chamada Lei de Crimes Ambientais, que prevê, em seu artigo 32, os maus-
tratos de animais como crimes. In verbis:
Art. 32. Praticar ato de abuso, maus-tratos, ferir ou mutilar animais
silvestres, domésticos ou domesticados, nativos ou exóticos:
Pena - detenção, de três meses a um ano, e multa.
§ 1º Incorre nas mesmas penas quem realiza experiência
dolorosa ou cruel em animal vivo, ainda que para fins didáticos ou
científicos, quando existirem recursos alternativos.
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§ 2º A pena é aumentada de um sexto a um terço, se ocorre
morte do animal.
E no plano de nossas instituições, é oportuno indicar, para interesses
e aprofundamentos, o Instituto de Abolicionismo Animal33, que publica a
Revista Brasileira de Direito Animal34.
Fica adequada uma menção à atitude denominada veganista, linha
filosófica ou filosofia de vida assentada em firme ética que privilegia os
direitos dos animais e que procura evitar exploração ou abuso dos mesmos,
denunciando atividades e produtos considerados especistas. Vegan é uma
corruptela de “vegetarian”. Surgiu numa reunião, em 1944, com Donald
Watson e outras pessoas que criaram a The Vegan Society35. Veganos
boicotam produtos de origem animal (alimentar ou não), e produtos que
tenham sido testados em animais ou que incluam qualquer forma possível
de exploração animal nos seus ingredientes ou processos de fabrico. É
importante separar a atitude veganista da simples dieta vegetariana:
veganismo não é dieta, mas sim uma ideologia baseada nos direitos animais,
e que luta pela inclusão destes na sociedade. Produtos em peles, couro, lã,
seda, camurça ou outros materiais de origem animal (como adornos de
pérolas, plumas, penas, ossos, pêlos, marfim) são preteridos, pois implicam a
morte e/ou exploração dos animais que lhes deram origem. Mesmo no lazer,
o circo com animais, rodeios, vaquejadas, as famigeradas touradas e jardins
zoológicos, também são descartados por acarretarem escravidão ou posse ou
deslocamento do animal de seu habitat natural, privação de seus costumes e
comunidades, adestramento forçoso e sofrimento.
O que mais nos importa aqui é que com relação a toda linha de
medicamentos, cosméticos e produtos para higiene e limpeza, os veganos
condenam seu uso desde que tenham sido testados em animais. Não tomam
vacinas ou soros. Alguns optam pela fitoterapia, homeopatia ou tratamentos
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alternativos e propugnam também por alternativas para experiências
laboratoriais, como testes in vitro, cultura de tecidos e modelos
computacionais. Costumam ser divulgadas, tanto na comunidade vegana
como por outras fontes, listas de marcas e empresas de cosméticos e
produtos de limpeza e higiene pessoal não testados em animais.36
Notas e referências
1 SANTOS, Carlos Eduardo Matos. Toxicologia In Silico: Métodos e
Aplicações [Série: Desvendando o risco químico, vol. 1]. São Paulo: Intertox,
Editora Plêiade, 2013. 157 p.
2 TAYLOR, Angus MacDonald. Animals and Ethics: an overview of the
philosophical debate. Toronto: Broadview Press, UTP Higher Education,
2003. 214 p.
3 ROSSEAU, Jean-Jacques. Discurso sobre a origem da desigualdade (1754).
Prefácio.
[Trad.: Maria Lacerda de Moura] Edição eletrônica: Ed. Ridendo Castigat
Mores (www.jahr.org). P. 35. Disponível em: http://www.elivros-
gratis.net/livros-gratis-jean-jacques-rousseau.asp (Acessado em 08/05/2013.)
4 OSWALD, John. The cry of nature, or, an appeal to mercy and to justice on
behalf of the persecuted animals. [Edited and introduced by Jason Hribal]
Lewiston, New York: Edwin Mellen Press Limited, 2001. 82 p.
5 VOLTAIRE. Dicionário filosófico. (1764). Verbete: Irracionais. p 308.
Edição Ridendo Castigat Mores. Versão para eBook: eBooksBrasil.com
6 BENTHAM, Jeremy. Uma introdução aos princípios da moral e da
legislação (1789). Coleção Os Pensadores. São Paulo: Abril Cultural, 1979.
7 SALT, Henry S. Animals’ rights: considered in relation to social progress.
New York: Macmillan & Co, 1894. (Disponível em http://www.animal-rights-
library.com/texts-c/salt01.htm Acessado em 08/05/2013.)
8 Ver: http://www.henrysalt.co.uk/humanitarian-league/ (Acessado em
08/05/2013.)
Editorial
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2013
9 GODLOVITCH, Stanley (Editor), GODLOVITCH, Roslind (Editor),
HARRIS, John (Editor). Animals, men and morals: an inquiry into the
maltreatment of non-humans. New York: Grove Press, 1974. 238 p.
10 RYDER, Richard Dudley. All beings that feel pain deserve human rights:
Equality of the species is the logical conclusion of post-Darwin morality. The
Guardian, sábado, 6 de agosto, 2005.
(http://www.guardian.co.uk/uk/2005/aug/06/animalwelfare Acesso em
07/05/2013.)
11 RYDER, Richard Dudley. Victims of science: the use of animals in
research. 2nd. ed. London: Davis-Poynter Ltd., 1983. 180 p. [ISBN-
10: 0905225066; ISBN-13: 978-0905225067.]
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35 Ver: http://www.vegansociety.com/ (Acesso em 02/02/2013.)
36 Ver:
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es_com_animais (Acesso em 02/02/2013.) Ver também no Brasil o blog:
http://onganjodepatas.blogspot.com.br/p/testes-em-animais-viviseccao-
saiba.html (Acesso em 08/05/2013).
Artigo Original
DINIZ,Galdência Cunha; SILVA, Ivanise Freitas da; FÈLIX, Samara Andrade; MENEZES,
Hildson Leandro de; FREITAS, Ana Paula Fragoso de; CERQUEIRA, Gilberto Santos;
FREITAS, Rivelilson Mendes. Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material
Particulado em Procedimentos de Repintura. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,
Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.
Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e
a Material Particulado em Procedimentos de
Repintura.
Galdência Cunha Diniz1; Ivanise Freitas da Silva 1;
Samara Andrade Félix1; Hildson Leandro de Menezes2;
Ana Paula Fragoso de Fretias3; GilbertoSantos Cerqueira5;
Rivelilson Mendes Freitas6
1Secretaria de Saúde do Icó, CE; 2 Mestrando em Ciências da
Saúde pela Faculdade de Medicina do ABC; 3 Centro Universitário
Estácio de Sá – FIC; 4 Universidade Federal do Ceará; 5 Instituto
de Teologia Aplicada – Sobral, Ceará; 6 Programa de Pós-graduação
em Ciências Farmacêuticas da Universidade Federal do Piauí.
Resumo
A exposição ocupacional aos solventes orgânicos é um problema de
saúde pública. O objetivo desse trabalho foi descrever a exposição
ocupacional de trabalhadores de oficina de repintura do município do Icó,
Ce. Realizou-se um estudo exploratório descritivo com abordagem
transversal com 32trabalhadores de oficinas. Os trabalhadores
apresentaram uma média de idade de 30,97 ± 13,43 anos, 46% casados,
sendo 46,8% destes com escolaridade até o ensino fundamental. A
prevalência de tabagismo foi de 25% e etilismo 87,5%. Observou-se que não
existe diferença estatística na exposição ocupacional e o uso de equipamento
de proteção individual. Verificou-se que as principais manifestações clínicas
da exposição foram cefaléia e ardência nos olhos e nariz 23,8%,tonturas
11,43%, dor ou zumbido nos ouvidos7,62% e astenia , dores em e membros
inferiores 6,66% entre outros . Constatou-se que há um padrão e exposição
ocupacional demonstrando a necessidade de elaboração de políticas públicas
para saúde do trabalhador e a realização de campanhas educativas para
promover o uso racional dos equipamentos de proteção individual. .
Palavras-chave: Pintores. Exposição ocupacional. Solventes. Toxicologia
Abstract
Artigo Original
DINIZ,Galdência Cunha; SILVA, Ivanise Freitas da; FÈLIX, Samara Andrade; MENEZES,
Hildson Leandro de; FREITAS, Ana Paula Fragoso de; CERQUEIRA, Gilberto Santos;
FREITAS, Rivelilson Mendes. Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material
Particulado em Procedimentos de Repintura. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,
Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.
Occupational exposure to organic solvents is a public health problem. The
aim of this study was to describe the occupational exposure of workers
workshop refinishing the municipality ofI có, Ce. We conducted an
exploratory descriptive transversal approach with 32workers workshops.
The workers had a mean age of30.97±13.43 years, 46% married, and 46.8%
of those with education up to primary education. The prevalence of smoking
was 25% and 87.5% alcohol. It was observed that there is no statistical
difference in occupational exposure and the use of personal protective
equipment. It was found that the main clinical manifestations of exposure
were headache and burning eyes and nose 23.8%, 11.43% dizziness, pain or
ringing in the ears7.62% and asthenia, pain in the lower limbs and
6.66%among others. It was found that there is a pattern associated to
occupational exposure demonstrating the need for public policy development
for worker health and educational campaigns to promote the rational use of
personal protective equipment
Key words: Painters.Occupational exposure. Solvents. Toxicology
Introdução
No Brasil a exposição ocupacional aos solventes orgânicos é um
problema de saúde pública e carente de políticas públicas como medida
profilática. Substâncias químicas, como solventes orgânicos, estão presentes
em diversas áreas laborais e podem acarretar danos à saúde do trabalhador,
pois têm características tóxicas variadas, que vão desde cancerígenas a
ototóxicas (TOCHETTO et al., 2012)
Os solventes orgânicos são produtos químicos que contêm pelo menos
um átomo de carbono e um átomo de hidrogênio, são lipofílicos e tem uma
elevada afinidade com os tecidos ricos em lipídios, como o tecido cerebral.
Eles são conhecidos por serem substâncias neurotóxicas que são prejudiciais
ao SNC (sistema nervoso central), causando danos ao tronco encefálico,
cerebelo e córtex cerebral (MOLLER et al., 1990).
A exposição crônica a solventes está associada a queixas subjetivas
relacionadas, particularmente, a funções cognitivas como disfunções
Artigo Original
DINIZ,Galdência Cunha; SILVA, Ivanise Freitas da; FÈLIX, Samara Andrade; MENEZES,
Hildson Leandro de; FREITAS, Ana Paula Fragoso de; CERQUEIRA, Gilberto Santos;
FREITAS, Rivelilson Mendes. Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material
Particulado em Procedimentos de Repintura. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,
Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.
comportamentais, emocionais, cefaléia, tontura, fadiga, parestesias, dor,
fraqueza e distúrbios de memória (AKILA et al., 2006; RAMOS et al., 2007).
Os solventes orgânicos voláteis, como o benzeno, tolueno, xilenos, n-
butanol e metilisobutilcetona são comumente encontrados no ar durante o
processo de pintura, provenientes da emissão de solventes orgânicos da tinta
fresca ou utilizados para dissolver ou dispersar tintas, resinas e produtos de
polimentos. Estas substâncias químicas atuam predominantemente sobre o
sistema nervoso central como depressoras, que dependendo da concentração
o e do tempo de exposição, podem causar desde sonolência, tontura, fadiga
até narcose e morte (COSTA; COSTA, 2002).
Os trabalhadores de oficinas de repinturas manipulam diariamente
substâncias que apresentam em sua composição um número variado de
solventes orgânicos, substâncias químicas líquidas a temperatura
ambiente, que apresentam maior ou menor grau de volatilidade e
lipossolubilidade, e são empregadas como solubilizantes, dispersantes ou
diluentes em processos ocupacionais, sendo as principais dentre elas:
hidrocarbonetos alifáticos, aromáticos e halogenados, álcoois, cetonas e
éteres (CABRAL et al., 2007).
A toxicidade dos solventes orgânicos pode ser alterada por uma série
de fatores, que apresentam maior ou menor influência nas diferentes
fases da intoxicação, logo os riscos toxicológicos são bastante variáveis
em função de suas propriedades físico-químicos e de fatores diversos que
podem alterar as fases de exposição toxicocinética e toxicodinâmica.
Diante disso, devido a escassez de trabalhos demonstrando a
exposição ocupacional aos solventes orgânicos na região nordeste, aliado ao
fato que essas substâncias possuem potencial carcinogênico, resolveu
descrever a exposição ocupacional aos solventes orgânicos em trabalhadores
de oficina de repintura do município de Icó, Ceará.
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DINIZ,Galdência Cunha; SILVA, Ivanise Freitas da; FÈLIX, Samara Andrade; MENEZES,
Hildson Leandro de; FREITAS, Ana Paula Fragoso de; CERQUEIRA, Gilberto Santos;
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Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.
Metodologia
Realizou-se um estudo exploratório transversal com abordagem
quantitativa. A pesquisa transversal pode ser de incidência e prevalência. É
o estudo epidemiológico no qual fator e efeito são observados num mesmo
momento histórico e, atualmente, tem sido o mais empregado (ALMEIDA-
FILHO; ROUQUAYROL, 2002; BORDALO, 2006).
O cenário da investigação deu-se no município de Icó, Ceará. Essa
cidade possui uma população com cerca de 65.456 mil habitantes com
distribuição heterogênea entre as zonas rural e urbana sendo a maior
aglomeração na zona urbana (IBGE, 2011; NICOLAU et al., 2011). Foram
entrevistados 32 trabalhadores de oficina de repintura de carro, fogão ou
geladeira da zona urbana.
A amostra foi do tipo conveniente. Para seleção dos indivíduos que
participaram da amostra, usamos o método bola de neve preconizado por
BIERNACKI e WALDORF (1981) seguindo os seguintes critério de inclusão,
ser pintor e morador da cidade a mais de 1 ano, idade superior a 16 anos.
Para a coleta de dados aplicou-se um questionário baseado no modelo
dos trabalhos de Freitas et al. (2007) e modificado por Cerqueira et al.
(2010) através de auto preenchimento e de modo sigiloso. A coleta de dados
foi realizada por um pesquisador e três estudantes previamente treinados
para a aplicação do questionário
A análise dos dados foi do tipo descritivo, a fim de identificar a
utilização de agrotóxicos. Foi utilizado para organização do banco de dados o
programa de computador Excel versão 2003 e como instrumento de análise
estatística o aplicativo GraphPad Prisma versão 5.0.
Este estudo seguiu todos os preceitos e rigor da ética em pesquisa. Essa
pesquisa não possui nenhum conflito de interesse e segue os preceitos da
Resolução 196/96 do Conselho Nacional de Saúde, norma que regulamenta a
pesquisa envolvendo seres humanos e Declaração de Helsinque (BRASIL,
Artigo Original
DINIZ,Galdência Cunha; SILVA, Ivanise Freitas da; FÈLIX, Samara Andrade; MENEZES,
Hildson Leandro de; FREITAS, Ana Paula Fragoso de; CERQUEIRA, Gilberto Santos;
FREITAS, Rivelilson Mendes. Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material
Particulado em Procedimentos de Repintura. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,
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1996). Todos os participantes assinaram um termo de consentimento livre e
esclarecido.
Resultados e Discussão
Observou-se uma grande predominância do sexo masculino na
atividade repintura. Dos 32 envolvidos 100% eram do sexo masculino em
sua maioria com uma renda de um salário mínimo 53,1%. Verifica-se dessa
forma que o sexo masculino sofre mais exposição ocupacional que o sexo
feminino, já que maiorias dessa atividade exigem força e não possui salários
atraente o que provavelmente contribui para uma adesão feminina baixa
nessa atividade laboral.Alguns estudos demonstram que homens se expõem
mais que as mulheres as substâncias tóxicas. (CERQUEIRA et al., 2010;
BRITO; GOMIDE; CÂMARA, 2009; CERQUEIRA et al., 2013).
Tabela 1. Distribuição de variáveis sócio demográficas dos profissionais
entrevistados.
Variável N %
Sexo
Masculino 32 100
Renda
Meio salário mínimo 4 12,5
1 salários 17 53,1
2 a 3 salários 9 28,1
Total 32 100
Os trabalhadores apresentaram uma média de idade de 30,97 ± 13,43
anos (variação de 16 a 63 anos), 46% casados, sendo 46,8% destes com
escolaridade até o ensino fundamental. A prevalência de tabagismo foi de
25% e etilismo 87,5%.
Em relação ao tempo de exposição ocupacional, verificou-se que a
média de exposição ocupacional aos solventes em oficina de repintura era de
8,5± 1,52 anos (Tabela 2). Em trabalhos realizados com trabalhadores de
postos de gasolina Cerqueira et al., 2013 verificaram que o tempo médio de
Artigo Original
DINIZ,Galdência Cunha; SILVA, Ivanise Freitas da; FÈLIX, Samara Andrade; MENEZES,
Hildson Leandro de; FREITAS, Ana Paula Fragoso de; CERQUEIRA, Gilberto Santos;
FREITAS, Rivelilson Mendes. Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material
Particulado em Procedimentos de Repintura. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,
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exposição era de e 6,85± 6,28 anos, dessa forma quanto maior o tempo de
exposição maior o risco de carcinogenicidade e outros danos devido a
toxicidade dos solventes.
A exposição a altos níveis de solventes pode levar a alterações como
dispnéia, tosse, alterações otoneurológicas, rinite ocupacional, tonturas,
depressão do Sistema Nervoso Central, incoordenação motora, perda de
memória, prejuízo na capacidade de concentração, dano no Sistema Nervoso
Central e Periférico (BISCALDI, MINGARD, POLLINI, et al., 198;
DELLAMÉA et al., 2012).
Tabela 2. Dados da exposição ocupacional aos solventes em oficina de
repintura.
Dados Média ±EP Mediana Max Min
Idade (em anos ) 30,97±13,43* 24,5 63 16
Tempo de exposição (em anos) 8,5±1,52* 8 16 8
Etilismo (em anos) 6,89±1,58 5 30 1
Tabagismo (em anos) 13,5±3,67 12,5 30 1
*Valores representam a média ± erro padrão da média.
Em relação aos locais de trabalho verificou-se que 46.8% dos
entrevistados trabalhavam em oficina de mecânica e funilaria, 31,2% em
oficina de funilaria, 18,7% oficina de repintura de geladeira e fogão e 3,1%
em oficina mecânica que ofereceria o servido de pintura. Pintores estão
expostos a uma ampla variedade de substâncias que oferecem risco à
saúde, como hidrocarbonetos aromáticos, hidrocarbonetos alifáticos,
cetonas, álcoois e ésteres, os quais são componentes de tintas, thinners,
catalisadores e outros materiais de pintura (LEE et al., 2003).
Tabela 3. Local de Trabalho dos entrevistados
Local de trabalho n %
Mecânica e Funilaria 15 46,8
Funilaria 10 31,2
Pintura de geladeira/fogão 6 18,7
Oficina mecânica 1 3,1
Total 34 100
Artigo Original
DINIZ,Galdência Cunha; SILVA, Ivanise Freitas da; FÈLIX, Samara Andrade; MENEZES,
Hildson Leandro de; FREITAS, Ana Paula Fragoso de; CERQUEIRA, Gilberto Santos;
FREITAS, Rivelilson Mendes. Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material
Particulado em Procedimentos de Repintura. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,
Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.
Tabela 4. Relação dos solventes e produtos químicos que os trabalhadores
de oficina de repintura estão expostos.
Nome dos produtos n %
Tinta metálica 24 17,65
Massa plástica 24 17,65
Solvente Thinner 22 16,17
Catalizador 17 12,7
Resina 14 10,29
Verniz 14 10,29
Massa rápida 13 9,55
Removedor de tintas 08 5,88
Total 136 100
De um modo geral, observou que 62,4 % dos entrevistados
estavam expostos aos solventes e outros produtos químicos, sendo que
17,65% dos entrevistados estavam exposto a tinta metálica e a massa
plástica, 16,17% thinner, 12,5% a catalisadores, 10,29% a resina e verniz,
9,55% a massa rápida e 5,88% a solventes removerdes de tinta. Substâncias
químicas, como solventes orgânicos, estão presentes em diversas áreas
laborais e podem acarretar danos à saúde do trabalhador, pois têm
características tóxicas variadas, que vão desde cancerígenas a ototóxicas
(TOCHETTO et al., 2012).
A exposição crônica a solventes está associada a queixas
subjetivas relacionadas, particularmente, a funções cognitivas. As
anormalidades neuropsicológicas incluem disfunções comportamentais,
cognitivas e emocionais, cefaléia, tontura, fadiga, parestesias, dor, fraqueza,
distúrbios da memória (ÖSTERBERG et al., 2000; AKILA et al., 2006).
Artigo Original
DINIZ,Galdência Cunha; SILVA, Ivanise Freitas da; FÈLIX, Samara Andrade; MENEZES,
Hildson Leandro de; FREITAS, Ana Paula Fragoso de; CERQUEIRA, Gilberto Santos;
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Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.
Tabela 5. Exposição ocupacional aos solventes orgânicos e utilização de
EPI. Exposição ocupacional
Uso deEPI
Sim % Não % X2 p-valor
Sim 19 59,3 11
34,3 0.142 0,7061
Não 01 3,1 01 3,1
Verificou-se que não existe diferença estatisticamente significante
entre a utilização de equipamento de proteção individual (62,4%) e exposição
ocupacional (X2=0,142, p=0,7061) (Tabela 1). Sendo tantos os trabalhadores
que estão expostos como o que não estão expostos não utilizam o
equipamento de proteção individual de forma regular.
Os resultados encontrados no presente estudo indicam baixa
utilização de equipamentos de proteção individual (EPI) durante o trabalho
com solventes em oficina de repintura. Nossos dados corroboram com
diversos estudos realizados no Brasil onde se identificam baixo índice de uso
dos equipamentos de proteção individual (RAMOS et al., 2007;
CERQUEIRA et. al., 2010; DELLAMÉA et al., 2012; CERQUEIRA et al.,
2013; MARTINS et al., 2012).
Nesses trabalhadores a monitorização dos níveis de ácido
tricloracético seriam um importante indicador para exposição ocupacional. A
American ConferenceofGovernmental Industrial Hygienists (1986),
preconiza a determinação de ácido tricloracético urinário no final da semana
de trabalho para monitorizar trabalhadores expostos a esses solventes. No
Brasil, a NR-7 propõe a determinação dos triclocompostos totais (TCT) na
urina (colhida no final da semana de trabalho) e analisados como TCA
através de método espectrofotométrico, na monitorização da exposição
ocupacional ao tricloretano é um importante indicador biológicopermitindo a
avaliação da exposição ocupacional (CAMPOS-OUTCALT, 1992; BRASIL,
Artigo Original
DINIZ,Galdência Cunha; SILVA, Ivanise Freitas da; FÈLIX, Samara Andrade; MENEZES,
Hildson Leandro de; FREITAS, Ana Paula Fragoso de; CERQUEIRA, Gilberto Santos;
FREITAS, Rivelilson Mendes. Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material
Particulado em Procedimentos de Repintura. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,
Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.
1994). Esses metabolitos não podem ser monitorados devido à ausência de
políticas pública pra saúde do trabalhador.
Tabela 5.Manifestações clínicas relatadas pelos trabalhadores das oficinas Manifestações clínicas N %
Ardência nos olhos/nariz 25 23,8
Cefaléia 25 23,8
Tontura 12 11,43
Dor ou zumbido no ouvido 08 7,62
Astenia 08 7,62
Dores nos membros inferiores 07 6,66
Tosse à noite 05 4,76
Mal estar ou enjôo 05 4,76
Prurido cutâneo 05 4,76
Hipósmia 02 1,90
Anorexia 02 1,90
Manchas na pele 01 0,95
Em relação às manifestações clínicas apresentadas pelos
trabalhadores observou-se que as principais foram cefaléia e ardência nos
olhos e nariz 23,8%,tonturas 11,43%, dor ou zumbido nos ouvidos 7,62% e
astenia , dores em e membros inferiores 6,66% entre outros . Os resultados
encontrados na presente investigação são apoiados por relatos de outros
estudos, os quais mencionam as possíveis contribuições das exposições
químicas aos solventes e material particulado (ORELLANA; SALLATO,
1995; RAMOS et al., 2007).
Alguns solventes possuem potencial carcinogênicos, porém nesse
estudo não encontrarmos nenhum relatos, mas diversos fatores têm sido
apontados como responsáveis pelo processo de leucemogênese
principalmente radiações e outros químicos como o formol (IARC, 1987;
POMBO-DE-OLIVEIRA; KOIFMAN, 2006).
A pintura automotiva também está entre as profissões que resultam
em exposição a metais pesados, tais como chumbo, cádmio e cromo. Esse
metais podem provocar alterações no sistema nervoso central (SNC), nos
pulmões como bronquite (NEVES et al., 2009).
Artigo Original
DINIZ,Galdência Cunha; SILVA, Ivanise Freitas da; FÈLIX, Samara Andrade; MENEZES,
Hildson Leandro de; FREITAS, Ana Paula Fragoso de; CERQUEIRA, Gilberto Santos;
FREITAS, Rivelilson Mendes. Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material
Particulado em Procedimentos de Repintura. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,
Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.
Considerações Finais
Constatou-se que a exposição ocupacional aos solventes orgânicos por
trabalhadores de oficina de repintura é uma realidade, onde o baixo nível de
escolaridade é um fator que aumenta a exposição ocupacional devido a falta
de conscientização do uso dos equipamentos de proteção individual e
desconhecimentos dos riscos a esse produtos.
Evidenciamos a necessidade de elaboração de políticas públicas com
intuito de diminuir a exposição ocupacional de trabalhadores de oficina de
repintura, bem como a necessidade de campanhas de educação em saúde
com intuito de capacitar esses trabalhadores para promover o uso racional
de equipamento de proteção individual, diminuindo assim o risco de doença
ocupacional pro esses produtos.
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Artigo Original
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possível desdobramento para o cálculo do tempo de resistência para peixes migratórios neotropicais..
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Jun. 2013.
Velocidade máxima de nado e possível
desdobramento para o cálculo do tempo de
resistência para peixes migratórios neotropicais.
Maurea Nicoletti Flynn
Possui graduação em Ciências Biológicas pela Universidade do
Estado do Rio de Janeiro, mestrado e doutorado em Oceanografia
Biológica pela Universidade de São Paulo e pós-doutorado em
ecologia aplicada e experimental pelo programa recém doutor do
CNPq, Universidade de São Paulo. Foi coordenador do Curso de
Engenharia Ambiental das Faculdades Oswaldo Cruz e
Coordenadora de Pesquisas na Escola Superior de Química das
Faculdades Oswaldo Cruz. Professor adjunto do curso de
graduação em Ciências Biológicas e de pós-graduação em
Biodiversidade da Universidade Presbiteriana Mackenzie. É
atualmente professor credenciado do curso de pós graduação em
tecnologia ambiental da FT-Limeira-UNICAMP. E-mail:
maureaflynn@gmail.com
William Roberto Luiz Pereira
Possui graduação em Ciências Biológicas pela Universidade
Presbiteriana Mackenzie. Especialista em Biomatemática. Tem
interesse na área de Ecologia, com ênfase em Ecologia Teórica,
Dinâmica Populacional e índices biológicos, tendo preferência aos
seguintes temas: Alometria, Modelos Matemáticos Aplicados a
Ecologia, Ecotoxicologia. Consultor da Bio.Sensu – Consultoria
Ecológica. E-mail: william_roberto_luiz@hotmail.com
Artigo Original
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possível desdobramento para o cálculo do tempo de resistência para peixes migratórios neotropicais..
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Resumo
Os impactos negativos decorrentes da construção de barragens referem-se a
alterações introduzidas no ambiente hídrico para retenção da água, que na
maioria das vezes são intransponíveis pela fauna aquática, em particular
peixes. Para mitigar os efeitos sobre a ictiofauna migratória mecanismos de
transposição são construídos sendo que para adequá-los a ictiofauna local é
necessário que se conheça a velocidade máxima que os peixes podem
desenvolver e o tempo que conseguem mantê-la, a chamada resistência de
nado. Este trabalho sugere adequação das equações de Wardle-Yingqi-Beach
para espécies de peixes neotropicais.
Palavras-chave
Peixes neotropicais, velocidade máxima de nado, tempo de resistência,
equações de Wardle-Yingqi-Beach
Abstract
The negative impacts of dam construction refer to changes in the water
environment resulting from the construction of a barrier on the river bed
which retains water and is often impassable for aquatic fauna,
particularly migratory fish. To facilitate faunal passage, transponder
systems are implemented. For dimensioning fish ways it is necessary to
know the fish swimming capacity, which includes swimming velocity and
time resistance. Here an adaptation of the Wardle-Yingqi-Beach equations
for Neotropical fish species is suggested.
Key-words
Neotropical fish, maximum fish swiming capacity, resistance time, Wardle-
Yingqi-Beach equations
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Introdução
A ictiofauna neotropical de água doce é considerada uma das mais
diversificadas e ricas do mundo, já contando com mais de 2400 espécies
descritas (Lowe-Mcconnell, 1999). Com relação à estratégia de vida, a
maioria das espécies que compõem a ictiofauna das bacias hidrográficas das
regiões Sul e Sudeste do Brasil é considerada sedentária e de pequeno porte.
Entretanto, as espécies migradoras, de médio e grande porte, historicamente
vêm sustentando as modalidades de pescarias de subsistência, comerciais e
recreativas (Agostinho et al. 2007).
Atualmente, muito se discute sobre as causas que diretamente agem
sobre a progressiva diminuição das populações de peixes fluviais no Brasil,
quando não, extinção de espécies. Segundo Paiva et al. (2002), há fatores
que atuam por causas naturais ou resultantes de ações antrópicas, sendo os
últimos relacionados principalmente ao represamento de rios,
desmatamento ciliar, destruição de lagoas e alagados marginais, poluição,
introdução de espécies exóticas, e sobrepesca.
As barragens constituem obstáculo à livre circulação da ictiofauna e
podem até comprometer a continuidade de certas espécies, uma vez que
impedem o acesso dos peixes a locais essenciais para o desempenho de
determinadas funções biológicas, como por exemplo, a reprodução (Santo,
2005).
Para mitigar o problema de mecanismos de transposição diversos são
construídos. Para adequação destes a ictiofauna migratória é necessário que
se conheça a velocidade máxima que determinada espécie de peixe pode
desenvolver e o tempo de manutenção desta, a chamada resistência de nado.
Este trabalho sugere adequação das equações de Wardle-Yingqi-Beach para
espécies de peixes neotropicais.
Desenvolvimento conceitual
Bainbridge (1957) definiu que a velocidade com que um peixe nada
depende da forma do seu corpo, da textura de sua superfície, do seu
tamanho e da freqüência e amplitude do movimento de sua cauda (do
movimento ondulatório ou do movimento das nadadeiras). Encontrou uma
relação linear entre a frequência do movimento caudal e as velocidades
realizadas, e que peixes maiores nadam mais rápido que peixes menores,
fato evidenciado pela inclinação da reta que diminui com o tamanho do
peixe. O autor concluiu que a velocidade é relacionada com o comprimento
do peixe e freqüência e amplitude do movimento caudal de maneira idêntica
para diferentes espécies.
Wardle (1975) formalizou o problema A velocidade de um peixe (U) é
proporcional ao seu tamanho corporal e a freqüência do movimento
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caudal ( ), ou seja, . Em velocidade constante, essa relação é expressa
por
onde a constante é chamada de coeficiente de nado. A dimensão de ficou
definida em números de tamanhos corporais movidos em 1 segundo.
O problema dos peixes de pequeno porte foi analisado por Wardle
(1975) ao notar que os indivíduos menores que 10 cm alcançavam velocidade
de nado equivalente a 25 /s (comprimentos por segundo), mas os maiores
que 100 cm eram incapazes de exceder 4 /s (comprimentos por segundo).
Isto porque ao se estimular fibras musculares brancas (fibras que compõem
a musculatura rápida dos peixes) por um único impulso elétrico, os peixes
com 20 cm de tamanho corporal tinham tempo de contração muscular mais
curto que 0,02s enquanto os com 80cm, de 0,05. Com essa evidência, Wardle
definiu que o modo mais eficiente para se executar o nado mais rápido
(condicionado pelo tempo mínimo de contração) ocorre quando o miótomo do
lado esquerdo do peixe está começando a relaxar e o miótomo do lado direito
está começando a contrair. Então uma onda corporal seria completada num
tempo igual a duas vezes o menor tempo da musculatura mais rápida.
Wardle generalizou o coeficiente de nado observando o peixe em nado
estacionário, onde a velocidade de uma onda para trás é proporcional a
velocidade de uma onda para frente e a distância movida para frente, cuja
propulsão é fornecida por um movimento caudal completo, é de 0,7 (0,7
vezes o seu comprimento). A velocidade máxima que um peixe poderia
executar foi então equacionada como
sendo o tempo de contração muscular.
Usando videocâmaras, Wardle (1975) confirmou seu equacionamento
registrando o nado de peixes, notando que tanto a temperatura como o
tamanho corporal afeta o tempo de contração da musculatura rápida usada
no nado.
Conhecendo as variáveis que regulam uma contração muscular,
Wardle mediu o tempo de contração da musculatura branca em diferentes
tamanhos corporais, mostrando a existência de uma relação de escala entre
o tempo de contração e o tamanho corporal (Wardle, 1975), ou seja,
e para 15ºC surgiu e .
A equação (3) faz parte do rol de equações biológicas conhecidas como
equações alométricas, descritas pela forma geral
onde é uma variável biológica de interesse, é o tamanho do organismo
mensurado pelo seu peso ( ) ou comprimento ( ), é uma constante de
normatização e é um expoente alométrico. Essas equações tem alcançado
um destaque importante na biologia (ver Brown et al., 2004), cujos
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expoentes prevalecentes são múltiplos de 1/4 (Savage et al., 2004; Marquet
et al., 2005).
Para algumas regras alométricas a constante de normatização e o
expoente são explicados (West et al., 1997) e fervorosamente debatidos (ver
Etienne et al., 2006).
As relações alométricas também direcionam a atenção ao problema do
nado em peixes. Goolish (1991) descreveu algumas delas (potência
necessária para vencer a resistência durante a velocidade de explosão,
potência máxima depreendida da musculatura vermelha, e outras, todas em
função do comprimento ), porém não se verificou nenhuma explicação
biológica para a constante e expoente da equação (4).
Yingqi (1982) encontrou a fórmula empírica que fornece o menor
tempo de contração muscular em função do comprimento do peixe (para
em cm) e da temperatura muscular , considerando 276 medidas de
para seis espécies de peixes que variavam entre 5 < < 80 cm em
temperaturas entre 2ºC < < 30ºC:
– (5)
e Beach (1984) a transformou para em metros:
– – (6)
Observa-se na representação gráfica da equação (5) de Beach (1984)
(Figura 1) que o tempo de contração aumenta com o tamanho do peixe (e por
isso peixes maiores são mais lentos, confirmando Wardle, 1975) e conforme
aumenta a temperatura, o tempo de contração diminui, fazendo com que um
peixe de mesmo tamanho submetido a temperaturas mais altas desenvolva
contrações musculares mais rápidas.
Figura 1. Tempo de contração muscular em função do comprimento
a diferentes temperaturas (2, 5, 10, 20, 25 e 30º C) (Beach 1984).
Entretanto, conhecer somente a velocidade máxima que um peixe
pode desenvolver não é o suficiente. É necessário conhecer também o tempo
que o peixe consegue mantê-la, a dita resistência de nado, que depende da
energia muscular estocada necessária para executar o nado em velocidade
constante (Figura 2).
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A energia de contração depende do glicogênio estocado nas células
musculares e metabolizado pela Via do Glicogênio e a musculatura branca
recupera o estoque de glicogênio lentamente. Peixes em repouso podem
estocar por kg de massa muscular 10g/kg de glicogênio e o metabolismo de
transformação glicogênio-ácido lático produz 558 J (Joules) por grama de
glicogênio. Portanto o valor máximo de energia estocada é de = 5580
J/kg. A energia mínima encontrada é de = 674 J/kg dado que foi
observado um valor mínimo de 3g/kg de glicogênio por kg de massa
muscular.
Já a contração dos músculos vermelhos aeróbicos depende do
suplemento de gordura ou proteína estocada e do oxigênio disponível na
água. O grau de desenvolvimento da musculatura vermelha varia de espécie
para espécie, podendo tomar valores entre 300mg/O2/kg/hr até
2000mg/O2/kg/hr. Se 1mg de oxigênio pode despender 20J de energia, então
a potência armazenada pela musculatura vermelha varia entre =
1,67W/kg (Watts) e = 11,1W/kg.
Yingqi (1982) definiu como o potencial químico por unidade de peso
necessário para garantir a velocidade máxima de nado pelo estoque de
glicogênio na musculatura branca e como o suprido pela musculatura
vermelha através da tomada do oxigênio da água através do processo de
respiração. Sabendo que o suprimento energético vem de ambas as
musculaturas, sendo a contribuição energética da musculatura vermelha
muito baixa, o tempo de resistência foi medido como:
sendo medido em segundos ( ).
Para calcular e , Yingqi partiu de princípios físicos (força de
arrasto R, que depende da forma do peixe, da sua área corporal, da
densidade da água e de outros parâmetros), onde a potência efetiva seria
, sendo a força de arrasto. Depois foram inseridos outros
conceitos físicos, como trabalho, número de Reynolds, velocidade cinemática,
eficiência do propelente, etc. E a partir de uma série de derivações, Yingqi
encontrou as equações de para fluxo laminar e turbulento:
onde o potencial químico depende do número de Reynold, que revela o
comportamento do fluxo de água onde o peixe está inserido. Portanto, Yingqi
(1982) foi capaz de derivar uma relação que permite medir o tempo de
resistência de nado a partir de restrições físicas, químicas e biológicas.
Estudando o salmão Oncorhynchus nerka Beach (1984) considerou
que a energia máxima estocada por este era de = 1790J/kg de massa
muscular. Para calcular contido em todo o tamanho corporal do peixe, ele
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se utilizou de uma outra alometria comum na biologia da pesca conhecida
como relação peso-comprimento ou lei cúbica, descrita na forma:
concluindo que . A equação (10) permite que seja conhecido o peso
do peixe por seu comprimento e estes determinados, novamente, por uma
constante de normalização e um expoente específico.
Para os estudos com salmão, Beach usou a fórmula ,
de maneira que a energia máxima estocada fosse função do comprimento do
peixe,
É proposto aqui:
Para o potencial máximo de retirada de oxigênio, Beach (1984)
considerou que o salmão era capaz de retirar 800mg/O2/kg/hr, salientando
que a unidade de massa considerada correspondia à massa total do peixe,
não a massa muscular. Se 1mg de oxigênio realiza 20 J de energia, a
potência fornecida pela musculatura vermelha no nado aeróbico seria de
=4,44W/kg de massa de peixe. E mais uma vez Beach utilizou a
relação peso-comprimento do salmão , tornando-se
Figura 2. Representação gráfica do tempo de resistência de nado
segundo a fórmula de Wardle-Yingqi-Beach submetido a diferentes
temperaturas.
Considerando as proposições acima, sugerimos que:
onde a equação (12) seja espécie-específica, como a equação (11).
Froese (2006) realizou uma meta-análise da relação peso-
comprimento, que surge da relação de escala quando se relaciona
graficamente o peso e o comprimento de diversos peixes coletados a partir de
uma amostra da população. O expoente fica em torno de = 3 (e por isso
essa relação alométrica é conhecida como lei cúbica) quando os pontos
observados são ajustados numa curva-potência. Esse valor é normalmente
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distribuído (Froese, 2006) e para uma dada amostragem de peixes o
expoente é classificado como alométrico negativo (quando < 3), isométrico
(quando = 3) ou alométrico positivo (quando 3). Ao analisar 3929
registros de relações peso-comprimento para 1773 espécies, os valores
assumiram um espectro de 1,96 < < 3,94. Uma variedade de estudos busca
compreender os fatores fisiológicos e ecológicos reguladores de .
Para peixes coletados em campo as relações peso-comprimento podem
ser obtidas, revelando a constante de normatização e o expoente
característico. Para uma mesma espécie de peixe, essa relação alométrica
pode diferir substancialmente de um estudo para outro e os motivos para
essa variação, manifestada em diferenças na constante e no expoente,
podem ser gerados por causas biológicas, de procedimentos metodológicos e
estatísticos. As fontes de variabilidade são apontadas por Kimmerer et. al.
(2005).
Yingqi (1982) já havia apontado que o oxigênio consumido depende da
espécie em questão, além de fatores ambientais, como a disponibilidade de
oxigênio dissolvido na água (Kramer, 1987). Para fins práticos,
consideremos que o cálculo de deva ser mensurado a partir da capacidade
que determinada espécie possua de fazer essa retirada em experimentos
controlados.
Podemos definir que é condicionado pela temperatura muscular
branca, pelo tamanho do peixe e por sua velocidade máxima; depende da
relação peso-comprimento e da capacidade do peixe em retirar oxigênio da
água e depende da capacidade de estocagem de glicogênio massa
muscular, que por sua vez depende da relação peso-comprimento.
Mugil curema, peixe que migra do mar em direção ao estuário e lagos
durante a fase jovem, atinge a 20 ºC, 180mg/O2/kg/hr de consumo de
oxigênio, portanto,
Se considerarmos a relação peso-comprimento de indivíduos
amostrados em Piaçaguera (Araujo et. al., 2011) utilizando o comprimento
total (figura 3):
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Figura 3. Relação peso-comprimento de Mugil curema de indivíduos
amostrados em Piaçaguera, Cubatão, a partir de dados de Araujo et
al. (2011), considerando o comprimento total como medida padrão.
Por considerar esse modo de mensuração do comprimento e
transformar as medidas de cm para m e g para kg, s valores de a e b
não correspondem ao encontrado no trabalho.
Aplicando-se regido por fluxo turbulento e através do limite
imposto por Beach (1984), ao ajustar-se a relação peso-comprimento
teremos:
Na figura 4 estão apresentados os resultados calculados para o tempo
de resistência de M. curema (dados de Araújo et al. 2011).
Figura 4. Tempo de resistência durante a velocidade máxima de
nado de M. curema submetido a temperaturas de 5, 10, 15, 20, 25 e
30ºC.
Considerações
O cálculo da velocidade máxima de nado e do tempo de resistência a
partir das fórmulas descritas acima tem aplicações práticas em problemas
de transposição de barreiras introduzidas pelo represamento da água para
utilização hidrelétrica (Armstrong et al., 2010). As fórmulas de Beach
(1984), para cálculo da velocidade máxima de nado e tempo necessário para
executá-lo, foram combinadas por Larinier (2002) que demonstrou a relação
existente entre a velocidade máxima e tempo de resistência para diferentes
tamanhos de peixes submetidos a diferentes temperaturas. Apesar das
conhecidas limitações desses modelos, os mesmos foram aplicados para
salmão, truta-marrom (Salmo trutta morpha fario) e truta-marinha (S.
trutta morpha trutta) de regiões temperadas. Em tais estudos, assume-se
que peixe de qualquer espécie desenvolverá velocidade máxima e terá tempo
de resistência unicamente em função do seu comprimento e temperatura
muscular, sem levar em conta as particularidades fisiológicas de cada
espécie.
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Experimentos em laboratório já foram realizados com uma série de
espécies de peixes de regiões temperadas (Armstrong et al., 2010). Para
peixes tropicais, Santos (2007) testou a capacidade natatória de alguns
peixes sul-americanos representativos da fauna brasileira em túneis
hidrodinâmicos: piau (Leporinus reinhardti), curimba (Prochilodus costatus)
e mandi Pimelodus maculatus. Os gráficos para velocidade crítica (uma
medida particular derivada da velocidade máxima) em função do
comprimento total de peixes, quando logaritmizados, não apresentaram
forte correlação linear (para as três espécies, < 0,50), porém, quando
comparados os dados obtidos para peixes de ambientes temperados (entre 25
e 27ºC), os peixes sul-americanos apresentaram velocidades críticas maiores.
Ensaios laboratoriais em túneis hidrodinâmicos ainda são escassos,
principalmente para espécies neotropicais apesar da legislação de alguns
estados brasileiros obrigarem a implementação de mecanismos de
transposição para peixes.
O cálculo de todos os parâmetros e variáveis envolvidas nesse
fenômeno, apesar de partirem de premissas gerais, carece de
particularidades características da espécie (relação peso-comprimento e
capacidade de retirada de 02), como apontado no presente estudo,
subestimando ou superestimando o tempo de resistência.
Além do mais, a fonte energética não tem origem apenas da reserva
de glicogênio nos músculos. Ao medir a utilização energética total na
corsula, (um outro mugilídeo), Rhinomugil corsula, Sukumaran e Kutty
(1987) encontraram maiores quantidades de excreção de nitrogênio e amônia
depois que os peixes foram submetidos a exercícios de nado intenso,
indicando a utilização de proteínas durante a última fase do exercício.
Ao calcular e , Beach (1984) faz o ajuste para e usando
a relação peso-comprimento , entretanto não deixa isso explícito.
Portanto, sugere-se aqui que a energia estocada seja avaliada por , sendo, que para maior precisão, seja espécie-específica, e
que o potencial máximo de retirada de oxigênio seja calculado por
, permitindo que a fórmula de Wardle-Yingqi possa ser
aplicada a qualquer peixe.
Com essa extensão também é possível verificar se o tempo de
resistência é passível de variação em função da relação peso-comprimento,
refletida em diferenças na constante de normatização e no expoente de
alometria. Ambos podem “incorporar” os efeitos do ambiente sobre a
população-alvo, já que, para um determinado comprimento, o peso de um
peixe pode variar como resultado de seu histórico alimentar e pela alocação
de energia requerida para crescer e reproduzir. Consequentemente, esses
parâmetros podem variar espacialmente (entre regiões) e temporalmente
(entre estações) (Kimmerer et al., 2005).
Artigo Original
FLYNN, Maurea Nicoletti; PEREIRA, William Roberto Luiz. Velocidade máxima de nado e
possível desdobramento para o cálculo do tempo de resistência para peixes migratórios neotropicais..
RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 19-31,
Jun. 2013.
È importante lembrar que calculado pode estar subestimado,
pois essa variável considera apenas o estoque energético da reserva de
glicogênio intramuscular = 1790 J/kg de músculo de peixe e isso é
questionável, já que a distribuição de músculos ao longo de todo o corpo do
peixe pode variar de espécie para espécie. Beach definiu esse valor
considerando que um salmão de massa corporal média tem 50% do seu peso
total reservado para musculatura e sem muitas justificativas, ele partiu de
=5580 J/kg para =1790 J/kg.
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Artigo Original
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possível desdobramento para o cálculo do tempo de resistência para peixes migratórios neotropicais..
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Artigo Original
MONERÓ,Tatiana. Efeitos da associação de benzo(a)pireno e 17 β-estradiol em biomarcadores de
biotransformação em tilápias Oreochromis niloticus. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,
Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 32-61, Jun. 2013.
Efeitos da associação de benzo(a)pireno e 17 β-
estradiol em biomarcadores de biotransformação
em tilápias Oreochromis niloticus.
Tatiana Moneró
Química Ambiental, formada pela Universidade Estadual
Paulista (UNESP), Mestranda em Saúde, Ambiente e
Sustentabilidade pela Universidade de São Paulo (USP/FSP).
Curso de Controle Ambiental no Setor de Petróleo e Gás (PUC-
Rio); Curso de Remediação Ambiental (Edutech). Analista de
Gerenciamento de Risco Toxicológico da Intertox Ltda. E-mail:
t.monero@intertox.com.br
Resumo
A vida dos organismos aquáticos é afetada pela intensa contaminação
ambiental. Os sistemas bioquímicos envolvidos na biotransformação dos
contaminantes podem ser usados como biomarcadores para o diagnóstico de
contaminação ambiental. Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs)
e os desreguladores endócrinos (DEs) são compostos vastamente
encontrados no meio e, apesar de virem recebendo atenção dos
pesquisadores, ainda há muito a se conhecer sobre seus efeitos nos
organismos. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos em biomarcadores
bioquímicos de metabolização da exposição ao HPA benzo(a)pireno (BaP) em
organismos pré-expostos ao DE 17 β-estradiol (E2) e os efeitos do E2 em
organismos pré-expostos ao BaP. Foram usados peixes machos da espécie
Oreochromis niloticus e analisadas a atividade da etoxi-resorufina O-
deetilase (EROD), benziloxi-resorufina O-desbenzilase (BROD), pentoxi-
resorufina O-despentilase (PROD) e glutationa S-transferase (GST) no
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MONERÓ,Tatiana. Efeitos da associação de benzo(a)pireno e 17 β-estradiol em biomarcadores de
biotransformação em tilápias Oreochromis niloticus. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,
Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 32-61, Jun. 2013.
fígado após 5 e 10 dias. No menor período avaliado a pré-exposição ao E2
não inibiu a atividade da EROD, porém no maior período de exposição, a
pré-exposição ao E2 diminuiu a indução da enzima pelo BaP. A pré-
exposição ao BaP induziu a EROD a ponto de sua atividade não ser inibida
pela posterior exposição ao E2, nos dois períodos experimentais. No menor
período avaliado, a pré-exposição ao E2 potencializou a indução da PROD
em relação à exposição apenas ao BaP. A pré-exposição ao E2 e posterior
exposição ao BaP induziu a atividade da BROD mais acentuadamente no
maior período avaliado comparado com o menor período. A pré-exposição ao
E2 dimimuiu a atividade da GST em relação à exposição exclusiva ao BaP,
nos dois períodos experimentais. Todos os biomarcadores se mostraram
sensíveis à exposição ao BaP e E2 associados, principalmente a atividade da
EROD. De modo geral, os biomarcadores se mostraram mais sensíveis à pré-
exposição ao E2 seguida de exposição ao BaP.
Palavras-chave: Oreochromis niloticus, benzo(a)pireno, 17 β-estradiol,
P450, glutationa S-transferase
Abstract
The life of aquatic organisms is affected by intense environmental
contamination. The biochemical systems involved in detoxification of
contaminants can be used as biomarkers in the diagnosis of organisms’
reaction to environmental contamination. Polycyclic aromatic hydrocarbons
(PAHs) and endocrine disrupters (EDs) are compounds widely found in the
environment and despite the attention recently received from researchers,
their effects on organisms are not yet well known. The objective of this study
was to evaluate the effects on biochemical biomarkers of exposure to PAH
metabolism of benzo (a) pyrene (BaP) in organisms pre-exposed to DE 17 β-
estradiol (E2) and the effects of E2 in organisms pre- exposed to BaP. We
used male fish species Oreochromis niloticus and analyzed the activity of O-
ethoxy-resorufin deetilase (EROD), O-benzyloxy-resorufin debenzylase
(BROD), O-pentoxide-resorufin depentylase (PROD) and glutathione S-
transferase (GST) in the liver after 5 and 10 days. In the shorter period
assessed the pre-exposure to E2 did not inhibit the activity of Erode, but in
the longer period of exposure, pre-exposure reduced the E2 enzyme
induction by BaP. Pre-exposure to BaP induced a diminish activity to the
point of not being inhibited by subsequent exposure to E2 in both
experimental periods. In the shorter period assessed the pre-exposure to E2
enhanced the induction of PROD on BaP exposed only. Pre-exposure to E2
and subsequent exposure to BaP induced BROD activity increased more
sharply in the study period compared with the shortest period. Pre-exposure
to E2 degrades the activity of GST in relation to exclusive exposure to BaP
Artigo Original
MONERÓ,Tatiana. Efeitos da associação de benzo(a)pireno e 17 β-estradiol em biomarcadores de
biotransformação em tilápias Oreochromis niloticus. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,
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in both experimental periods. All biomarkers were sensitive to exposure to
BaP and E2 mainly when associated. In general biomarkers were more
sensitive to pre-exposure to E2 followed by exposure to BaP.
Keywords: Oreochromis niloticus, benzo[a]pyrene, 17 β-estradiol, P450,
glutathione S-transferase
Introdução
Com o crescente aumento populacional e o consequente e elevado
consumo da água, esta vem sendo um recurso alvo de atenção por diversos
setores. A água é um fator muito importante na manutenção das funções
vitais dos seres vivos e a contaminação do ambiente aquático é hoje uma
grande preocupação de ambientalistas e órgãos de saúde pública. O consumo
de água contaminada pode causar danos severos aos organismos, entretanto,
a poluição aquática só recebeu a devida atenção após ser atingido um limite
a partir do qual foi possível perceber graves consequências nos ecossistemas
e em seus organismos.
Atividades industriais, agrícolas e domésticas são responsáveis pelo
uso de mais de um terço da água doce disponível, sendo grandes causadoras
da contaminação destas águas por numerosos compostos sintéticos. As
águas contaminadas atingem rios, lagos, nascentes e oceanos contendo uma
infinidade de xenobióticos¹ em diversas concentrações, causando prejuízo
para muitas espécies aquáticas e ameaçando a biodiversidade de
ecossistemas. Muitos dos compostos lançados nos ambientes aquáticos
podem sofrer biomagnificação através da cadeia alimentar e,
consequentemente, atingir locais distantes de seu ponto inicial de descarga,
fazendo com que a poluição chegue, também, em áreas onde não há
atividade humana significativa (SARKAR, 2006).
Dentre os diversos poluentes, podemos destacar os hidrocarbonetos
policíclicos aromáticos (HPAs) e os desreguladores endócrinos, como o
hormônio estrogênico natural 17β-estradiol (E2). Estes contaminantes
podem ser introduzidos no meio aquático por diversas vias, causando
perturbações ao ambiente e uma série de distúrbios metabólicos nos
organismos (LEMAIRE; LIVINGSTONE, 1993; STEGEMAN et al., 1992).
Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) constituem uma
família de compostos caracterizada por possuir dois ou mais anéis
aromáticos condensados. Estes compostos têm ampla distribuição e são
encontradas como constituintes de misturas complexas na maioria dos
compartimentos ambientais. Até o começo do século XX havia um equilíbrio
entre a produção e a degradação natural de HPAs, sendo a sua concentração
baixa e constante. Com o aumento do desenvolvimento industrial, esse
equilíbrio foi perturbado e a razão entre a produção e a degradação de HPAs
tem aumentado gradativa e substancialmente (CRESSER et al., 1993;
TREVELIN, 1992).
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Devido à sua natureza lipofílica, os HPAs podem penetrar facilmente
nas membranas biológicas e se acumular nos organismos vivos
(TUVIKENE, 1995), sendo que a taxa de hidrocarbonetos aromáticos
acumulados nos organismos aquáticos é altamente específica (NORTON et
al., 1985).
Um dos HPAs que merece destaque é o benzo(a)pireno (BaP, Figura 1),
cuja formação se dá pela combustão incompleta de material orgânico
(principalmente a exaustão de motores a diesel ou a gasolina), da queima de
carvão, a fumaça de cigarro, além de vários processos industriais
(FIEDLER; MUCKE, 1991; JACOB et al., 1991; HARVEY, 1985). Devido ao
seu caráter ubiquitário, o benzo(a)pireno é mutagênico e carcinogênico, se
mostrando uma grande ameaça à saúde dos organismos (VAN DER HURK,
2006).
Figura 1 - Estrutura molecular do Benzo(a)pireno.
Os sanitaristas e biólogos têm se preocupado também, com os
hormônios sexuais, notadamente os estrógenos, que são compostos
extremamente ativos biologicamente. Os estrógenos têm sido referidos como
agentes etiológicos de feminilização em animais aquáticos e causadores de
câncer. Os estrógenos naturais 17 β-estradiol (E2), estriol (E3), estrona (E1)
e o sintético 17 α-etinilestradiol (EE2), desenvolvidos para uso médico em
terapias de reposição hormonal feminina e métodos contraceptivos, são os
que despertam maiores preocupações, pela constante introdução ao
ambiente (SOTO et al., 2009).
A mudança de padrões quanto à atividade sexual dos jovens
atualmente causou um aumento exorbitante no consumo de contraceptivos,
que são eliminados através da urina e, por consequência, são levados pela
rede coletora de esgoto até os corpos de água.
O uso indiscriminado de hormônios estrogênicos na bovinocultura,
suinocultura, avicultura e aqüicultura também são responsáveis por uma
boa parte desses contaminantes nos mananciais. Além disso, as fêmeas de
modo geral, contribuem para a contaminação do meio aquático pois, em
condições normais, excretam hormônios estrogênicos no ambiente.
Westerhoff et al. (2005) mostrou que os métodos convencionais de
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tratamento de efluente doméstico remove menos de 25% dos desreguladores
endócrinos (Des) estrogênicos.
O 17β-estradiol (Figura 2) é o principal hormônio estrogênico humano.
Possui 18 carbonos com um anel fenólico, que é o componente estrutural
responsável pela alta afinidade em ligar-se ao receptor de estrogênio e
elucidar a resposta estrogênica (HUBER et al., 2004).
Figura 2 - Estrutura molecular do 17β-estradiol.
Biomarcadores de contaminação
O estudo do nível de contaminação aquática pode ser realizado de
diversas maneiras. Dentre elas, a análise de biomarcadores de contaminação
é bastante eficaz. A principal razão para o uso dos biomarcadores em
estudos ambientais é porque são capazes de prover indicações sobre os
efeitos dos contaminantes em questão.
Os biomarcadores são definidos como sendo respostas biológicas aos
poluentes ambientais medidas nos fluidos e tecidos corpóreos de um
organismo ou em suas excretas, como fezes e urina. Uma das vantagens de
se utilizar esta metodologia é o fato de que os biomarcadores são
significativamente alterados na fase inicial da contaminação, evitando que a
intoxicação chegue a um ponto impossível de ser revertido. (VAN DER
OOST et al., 2003).
De acordo com a Organização Mundial da Saúde (World Health
Organization-WHO - 1993), os biomarcadores são divididos em três classes:
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Biomarcadores de exposição: indicam a exposição de um organismo a
uma ou mais substâncias químicas, porém, não fornecem informação sobre o
grau de efeitos adversos que a exposição pode causar.
Biomarcadores de efeito: demonstram efeitos adversos no organismo
através da medida de parâmetros bioquímicos, fisiológicos, comportamentais
ou qualquer outra alteração nos tecidos ou fluidos que possa ser classificada
como associada a uma mudança no estado de saúde do individuo.
Biomarcadores de susceptibilidade: indicam a capacidade de um
organismo em responder às alterações de exposição a um contaminante
específico, envolvendo fatores genéticos e alterações nos receptores
celulares, que podem afetar a susceptibilidade de um organismo à exposição.
Dentre os biomarcadores mais utilizados, destacam-se sistemas
bioquímicos relacionados com o estresse oxidativo e a biotransformação de
xenobióticos.
Fases do metabolismo de biotransformação
O processo de metabolização de xenobióticos é dividido em três fases,
sendo as fases I e II (Figura 3) correspondentes à biotransformação,
enquanto que a fase III está relacionada com a excreção dos produtos da
biotransformação.
O complexo enzimático citocromo P450 e as glutationas-S-transferases
(GSTs) constituem as principais enzimas de biotransformação de fases I e II,
respectivamente. Portanto, o aumento da atividade de tais enzimas em um
dado organismo, pode indicar a exposição dos organismos a contaminantes
ambientais (VAN DER OOST et al., 2003).
Assim, alterações nos níveis da atividade das enzimas de
biotransformação de xenobióticos podem ser utilizadas como biomarcadores.
Figura 3 – As principais reações das fases do metabolismo de xenobióticos.
De acordo com Van der Oost et al. (2003), a primeira fase do
metabolismo de detoxificação, expõe ou adiciona grupos funcionais com
átomos de oxigênio reativos através de reações de oxidação, redução ou
hidrólise. Por isso, essa fase se caracteriza por transformar compostos
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lipofílicos em produtos mais solúveis em água, facilitando, assim, a excreção
destes metabólitos. As principais reações dessa fase são catalisadas por
enzimas monooxigenases microssomais, como o citocromo P450 (cit P450),
citocromo b5 e NADPH citocromo P450 redutase, para a maioria dos
xenobióticos.
O complexo enzimático citocromo P450 é formado por heme-proteínas
ligadas principalmente às membranas de retículos endoplasmáticos lisos de
células hepáticas (VAN DER OOST et al., 2003). Essa família de enzimas
está envolvida com o metabolismo oxidativo de uma grande quantidade de
substratos, como drogas, xenobióticos, compostos endógenos, entre outros.
Entretanto, alguns compostos intermediários originados nesse metabolismo
podem, por vezes, ser altamente reativos e acabar interagindo com muitas
biomoléculas (SARASQUETE; SEGNER, 2000).
A subfamília P450 1A (CYP1A) é um dos biomarcadores bioquímicos
de contaminação aquática mais estudados e existem fortes evidências de
que, em peixes, a indução dessa isoforma está relacionada à exposição a
HPAs (VAN DER OOST et al., 2003). Para se verificar a atividade catalítica
da CYP1A, utiliza-se a análise da atividade enzimática da 7-etóxiresorufina
0-deetilase (EROD), característica dessa isoforma. Esta análise é um método
cinético que mede a 0-dealquilação do substrato não fluorescente 7-etóxi-
resorufina em um produto fluorescente, a resorufina (SARASQUETE e
SEGNER, 2000) (Figura 4).
Outras isoformas podem ser medidas igualmente através do uso de
outros substratos fluorescentes, ou cujo produto seja fluorescente, como a
metóxi (MR), pentóxi (PR) e benzóxi-resorufina (BR). Segundo alguns
autores, em peixes, a atividade de P450 frente a estes substratos são
indicativos das isoformas 1 A2 (MR), 2B (PR) e 3B (BR) do citocromo P450
(NICARETA, 2004; ARUKWE, et al., 2008). Porém, existem controvérsias
sobre as corretas atribuições à isoformas específicas frente a cada um destes
substratos.
Figura 4 - Reação mostrando atividade do citocromo P450 sobre a 7-etóxi-
resorufina. Adaptado de Whyte et al.
O metabolismo da fase II envolve a adição de um ligante endógeno,
geralmente um grupo polar, ao xenobiótico ou aos seus metabólitos, para
facilitar ainda mais sua excreção (VAN DER OOST et al., 2003). As
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glutationas S-transferases (GST) são uma das classes de enzimas que
desempenham essa função.
As GST são um grupo de enzimas da fase II que catalisam a reação de
-glutamil-cisteinil-glicina) na forma
reduzida (GSH) com uma variedade de compostos eletrofílicos, envolvendo a
detoxificação de intermediários reativos, assim como de alguns peróxidos
orgânicos. A maioria dos estudos que determinam a atividade de GST total
utiliza o substrato artificial 1-cloro-2,4- dinitrobenzeno (CDNB, Figura 5)
por ser substrato para a maior parte das isoformas de GSTs (VAN DER
OOST et al., 2003)
Figura 5 - Reação de substituição catalisada pela GST no substrato CDNB.
A GSH é introduzida na posição 1 no lugar do Cl, dando origem a um conjugado
de glutationa.
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Efeito de misturas de contaminantes em organismos aquáticos
Existem muitos estudos que avaliam os efeitos bioquímicos dos
contaminantes isolados nos organismos (ORUC, 2010; WILLS et al., 2010;
VILLA-CRUZ, 2009), mas somente estudos recentes tratam de efeitos de
misturas de contaminantes em biomarcadores bioquímicos, sendo que a
maioria desses estudos trata de biomonitoramento ambiental (IWANOWICZ
et al., 2011; LU et al., 2011).
Sabe-se que a resposta a contaminantes combinados pode ser maior ou
menor que a soma dos efeitos de cada um deles isoladamente, podendo-se
ter:
Efeito Aditivo: efeito final igual à soma dos efeitos de cada um dos
agentes envolvidos;
Efeito Sinérgico: efeito maior que a soma dos efeitos de cada agente em
separado);
Potencialização: o efeito de um agente é aumentado quando em
combinação com outro agente;
Antagonismo: o efeito de um agente é diminuído, inativado ou
eliminado quando se combina com outro agente.
A avaliação dos efeitos de multixenobióticos, uma situação atualmente
corriqueira nos ambientes aquáticos, é de extrema valia uma vez que pouco
se conhece a esse respeito e os trabalhos já realizados sobre o assunto são
bastante escassos e geralmente tratam de misturas de contaminantes de
uma mesma categoria, como dois ou mais poluentes orgânicos, diferentes
pesticidas, DEs.
Estudos relatam que o BaP, em altas concentrações, é indutor da GST
e da EROD e que o E2 é inibidor da EROD, mas não há estudos que relatam
a associação dos dois compostos. Não se sabe, também, se a ordem de
exposição seqüencial de compostos tóxicos pode acarretar em respostas
diferentes, ou seja, se ao pré-expor os peixes ao E2 seguido do BaP, a
resposta será a mesma que pré-expor os animais ao BaP seguido do E2.
Também já foi mostrado em trabalho anterior no nosso laboratório que o E2
induz a BROD e a BROD (BITENCOURT et al, 2011) e assim optamos por
testar se o BaP tem o mesmo efeito e se a associação dos dois contaminantes
potencializa o efeito.
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MONERÓ,Tatiana. Efeitos da associação de benzo(a)pireno e 17 β-estradiol em biomarcadores de
biotransformação em tilápias Oreochromis niloticus. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,
Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 32-61, Jun. 2013.
Assim esse estudo avaliou se a metabolização desses dois compostos em
misturas potencializa ou reduz a atividade das enzimas durante as fases I e
II, visando fornecer informações importantes que contribuirão para a
discussão e compreensão de achados bioquímicos em biomonitoramento
aquático de ambientes sujeitos a mistura de contaminantes.
Peixes como sentinelas em estudos da qualidade da água
É comum a utilização de invertebrados no monitoramento ambiental,
pois são componentes majoritários dos ecossistemas e apresentam
abundância populacional (MARTINEZ et al., 1992; PÉQUEUX, 1995).
Entretanto, o número de trabalhos em que peixes são empregados como
sentinelas da qualidade dos ecossistemas aquáticos vem aumentando com o
tempo. No Brasil, ainda são poucos os estudos de campo que avaliam as
respostas biológicas de espécies nativas aos eventuais contaminantes
presentes no ambiente (WINKALER et al., 2001). Os peixes ocupam os mais
diversos ambientes aquáticos e são de grande importância comercial, já que
fazem parte da dieta de muitos países e, em alguns deles, são a principal
fonte de proteínas. Assim, vários trabalhos fazem uso destes animais para
avaliar o efeito do estresse causado por variações no ambiente aquático.
A tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) é uma espécie amplamente
utilizada como organismo sentinela em estudos de contaminação de
ambientes de água doce. A espécie é de origem africana, foi introduzida no
Brasil em 1971 em açudes do nordeste, e no sudeste em 1982. Atualmente,
no estado de São Paulo, é a principal espécie cultivada em aqüicultura como
fonte alimentar. É reconhecida pela sua sensibilidade em responder
rapidamente às alterações ambientais (VIJAYAN et al., 1996).
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Objetivo
O objetivo central desse projeto foi avaliar diversas respostas
bioquímicas decorrentes da exposição ao poluente orgânico benzo(a)pireno e
ao desregulador endócrino 17β-estradiol isoladamente e em misturas em
Tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus).
Dentre os biomarcadores de contaminação ambiental, foram analisados
sistemas relacionados com a biotransformação de xenobióticos da fase I
(atividade EROD, BROD e PROD) e fase II (atividade da GST).
As hipóteses testadas avaliaram se a pré-exposição ao E2 inibe a
atividade EROD a ponto de não ser induzida pela posterior exposição ao
BaP, se a pré-exposição ao BaP induz a atividade EROD a ponto de não ser
inibida pela posterior exposição ao E2 e se a pré-exposição a um dos
compostos seguida da exposição ao outro induz mais significativamente a
GST, a BROD e a BROD do que no grupo só exposto a um composto
Assim, o presente trabalho teve por intuito o diagnóstico da exposição
dos peixes aos contaminantes isoladamente, e verificar quais modificações
ocorrem nestas respostas quando os peixes são expostos a misturas
complexas dos mesmos.
Metodologia
A espécie de peixes utilizada no experimento foi a tilápia do Nilo,
Oreochromis niloticus. Foram usados 91 peixes machos com peso de 64,01 ±
13,90 g e tamanho de 12,4 ± 1,16 cm, mantidos em aquários com 100 L de
água, sob constante aeração e temperatura controlada de 25 ± 0,5oC,
privados de alimentação.
Figura 6- Tilápia do nilo - Oreochromis niloticus
Exposição controlada dos animais aos contaminantes
O experimento de exposição dos peixes foi realizado na EMBRAPA-
Jaguariúna/SP em abril de 2010. Foram usadas as concentrações de 0,3
mg/L de benzo(a)pireno e 5 µg/L de 17β-estradiol diluídos em acetona,
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adicionados nos aquários conforme o Quadro 1. Acetona foi adicionada
também nos grupos controle.
Inicialmente os aquários foram montados e enchidos com 100L de
água, constantemente aerada por meio de aeradores. Colocaram-se então os
peixes e, após 48 h se iniciou a adição dos contaminantes, de acordo com o
Quadro I. No total foram usados 14 aquários, sendo 7 deles usados para
exposição por 5 dias e os outros 7 expostos por 10 dias. Os desenhos
experimentais de adição dos contaminantes foram iguais para os dois
períodos de exposição. O aquário I não recebeu tratamento, sendo
considerado o grupo controle. Os aquários 2 e 5 receberam tratamento com
E2 no tempo zero e, após 3 dias, o aquário 5 recebeu tratamento com BaP.
Os aquários 3 e 6 receberam tratamento com BaP no tempo zero e, após 3
dias, foi adicionado o E2 no aquário 6. Dois outros aquários, sem nenhum
tratamento no tempo zero (4 e 7), receberam tratamento com E2 (aquário 4)
e BaP (aquário 7) após 3 dias.
Os peixes do primeiro grupo de 7 aquários foram coletados após 5 dias
do início das adições dos contaminantes (tempo zero), enquanto que os
animais dos 7 aquários restantes (Grupo II) foram coletados após 10 dias.
Portanto, a disposição dos aquários com os respectivos contaminantes
ficou a seguinte:
- Aquário 1: sem contaminantes
- Aquário 2: exposto somente a E2 nos 5 dias
- Aquário 3: exposto exposto somente a BaP nos 5 dias
- Aquário 4: sem contaminantes nos 2 primeiros dias e depois exposto a BaP
por 2 dias
- Aquário 5: pré-exposto a E2 por 3 dias e posteriormente a BaP por 2 dias
- Aquário 6: pré-exposto a BaP por 3 dias e posteriormente a E2 por 2 dias
- Aquário 7: sem contaminantes nos 3 primeiros dias e depois exposto a E2
por 2 dias
- Aquário 8: sem contaminantes
- Aquário 9: exposto somente a E2 nos 10 dias
- Aquário 10: exposto exposto somente a BaP nos 10 dias
- Aquário 11: sem contaminantes nos 3 primeiros dias e depois exposto a
BaP por 7 dias
- Aquário 12: pré-exposto a E2 por 3 dias e posteriormente a BaP por 7 dias
- Aquário 13: pré-exposto a BaP por 3 dias e posteriormente a E2 por 7 dias
- Aquário 14: sem contaminantes nos dois primeiros dias e depois exposto a
E2 por7 dias.
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Quadro 1 - Esquematização do experimento
Processamento das amostras
Os peixes tiveram os fígados dissecados e congelados a -80°C.
Amostras de tecidos foram homogeneizadas em tampão Tris-HCl 50mM,
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EDTA 1mM, DTT 1mM, sacarose 0,5M; pH 7,4; contendo inibidores de
protease (PMSF 100µM), e centrifugados a 9168 x g por 20 minutos. A
fração sobrenadante foi coletada e centrifugada novamente a 50.000 x g por
60 minutos, para a obtenção das frações citosólica e pellet.
Avaliação da atividade do Citocromo P450
A atividade de citocromo P450 foi avaliada pela especificidade de três
isoformas pelos substratos: Etoxiresorufina O-desetilase (EROD),
Benziloxiresorufina O-desbenzilase (BROD) e Pentoxiresorufina O-
despentilase (PROD). As atividades da EROD, BROD e PROD foram
medidas segundo o método de Burke e Mayer (1985) modificado. Extratos
microsomais protéicos do fígado foram avaliados em um espectrofluorímetro
por 3 min.
Glutationa S-transferase
Na fração citosólica, avaliou-se a atividade da GST pelo método de
Keen, Habig e Jakoby (1976). O aumento de absorbância foi acompanhado a
340 nm em espectrofotômetro durante 1 minuto.
Análise estatística
A análise estatística foi realizada com o auxílio do software Statistica
7.1. Os resultados foram expressos como média ± desvio padrão da média.
Diferenças significativas detectadas entre os grupos foram aceitas para
valores de p < 0,05.
Resultados
Atividade da EROD
Conforme se pode observar na Figura 7, a atividade da enzima não foi
afetada pela exposição ao E2 nos períodos analisados. O grupo pré-exposto
ao E2 e posteriormente exposto ao BaP apresentou uma indução significante
na atividade da EROD quando comparado com os grupos expostos aos
containantes isoladamente no menor período estudado. O grupo pré-exposto
ao E2 seguido da exposição ao BaP por 7 dias apresentou menor atividade
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da EROD quanto comparado com a atividade do grupo exposto somente ao
BaP por 7 dias e não apresentou diferença significante em relação ao grupo
exposto somente ao E2.
O grupo pré-exposto ao BaP e posteriormente exposto ao E2 por 2 dias
apresentou indução da EROD quando comparado aos grupos expostos
exclusivamente ao E2 e ao BaP, por 2 e 5 dias respectivamente ao BaP.
Também o grupo pré-exposto ao BaP e exposto posteriormente ao E2 por 7
dias apresentou maior atividade da EROD quando comparado aos grupos
expostos exclusivamente ao E2 e BaP. A atividade da enzima foi maior no
grupo exposto ao BaP por 5 dias do que no grupo exposto por 10 dias e
menor no grupo exposto ao E2 por 7 dias do que no grupo exposto por 2 dias.
Atividade da BROD
A atividade da BROD está representada na Figura 8. O grupo pré-
exposto ao E2 e posteriormente exposto ao BaP por 7 dias apresentou
indução significante da BROD quando comparada com o grupo pré-exposto
ao E2 e posteriormente exposto ao BaP por 2 dias. Os demais tratamentos
não apresentaram resultados significantes para p < 0,05.
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biotransformação em tilápias Oreochromis niloticus. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,
Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 32-61, Jun. 2013.
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Figura 7 - Atividade da etóxi-resorufina O-desalquilase (EROD) no fígado de
tilápias após exposição a misturas de benzo(a)pireno (BaP) e 17β-estradiol (E2).
Letras iguais indicam diferença significativa para p < 0,05. * indica diferença
entre o grupo pré-exposto ao E2 3 dias e BaP 7 dias para p < 0,05.
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Figura 8 - Atividade da benzil-resorufina O-desalquilase (BROD) no fígado de
tilápias após exposição a misturas de benzo(a)pireno (BaP) e 17β-estradiol (E2). *
indica diferença entre o grupo pré-exposição E2 3 dias e BaP 2 dias para p< 0,05.
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Atividade da PROD
A atividade da PROD está representada na Figura 9.
O grupo pré-exposto ao E2 e posteriormente exposto ao BaP por 2 dias
apresentou indução da PROD quando comparado com os grupos expostos
exclusivamente ao BaP por 2 dias e ao E2 por 5 dias . A atividade da
enzima foi significativamente maior no grupo exposto à mistura de E2 e BaP
no menor período de tempo quando comparado ao maior período.
O grupos expostos ao BaP por 5 e 10 dias apresentaram indução da
PROD porém não diferiram entre si. O E2 não alterou a atividade da enzima
em relação aos grupos controles mas a atividade do grupo exposto ao
hormônio por 7 dias foi maior do que no grupo exposto por 2 dias.
Os demais tratamentos não alteraram significativamente a atividade
da enzima
Atividade da GST
A atividade da GST está representada na Figura 10. O E2 induziu a
atividade da enzima somente após 5 dias de tratamento e os grupos
expostos ao BaP apresentaram indução da atividade da enzima nos dois
períodos avaliados. A atividade da GST foi maior no grupo exposto ao BaP
por 2 dias do que no grupo pré-exposto ao E2 e posteriormente exposto
aoBaP por 2 dias e também foi maior no grupo exposto ao BaP por 7 dias do
que no grupo pré-exposto ao E2 e posteriormente exposto ao BaP por 7 dias.
O BaP induziu a GST após 5 e 10 dias e no grupo exposto somente ao
BaP por 5 dias a atividade da enzima foi maior do que no grupo pré-exposto
ao BaP e posteriormente exposto ao E2 por 2 dias. Os demais tratamentos
não afetaram significativamente a atividade da enzima.
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Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 32-61, Jun. 2013.
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Figura 9 - Atividade da pentil-resorufina O-desalquilase (PROD) no fígado de
tilápias após exposição a misturas de benzo(a)pireno (BaP) e 17β-estradiol (E2).
Letras iguais indicam diferença significativa para p < 0,05.
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Figura 10 - Atividade da glutationa S-transferase (GST) no fígado de tilápias após
exposição a misturas de benzo(a)pireno (BaP) e 17β-estradiol (E2). Letras iguais
indicam diferença significativa para p < 0,05.
Discussão
O fígado é um órgão importante quando se considera a ação dos
poluentes químicos sobre o peixe, pois é o primeiro órgão na
biotransformação dos xenobióticos e, por isso, é potencialmente vulnerável à
ação tóxica de um xenobiótico. Devido à sua função na biotransformação de
xenobióticos e sua sensibilidade a eles, esse órgão tem recebido atenção
especial em estudos toxicológicos relacionados à contaminação de diferentes
espécies de peixes por agentes químicos orgânicos e inorgânicos (HINTON et
al., 1992). Portanto, o fígado dos peixes é considerado um órgão-alvo para
estudos de contaminação ambiental, justificando, assim, a análise da
atividade das enzimas neste órgão.
Estudo prévio em nosso laboratório revelou que o BaP a 0,5 mg/L
induziu a EROD na espécie Oreochromis niloticus (TRIDICO et al., 201).
Em outro estudo em nosso grupo, Bitencourt et al.(2011) avaliaram os
efeitos do E2 nas concentrações de 5 e 15 µg/L, no qual significativos
aumentos na BROD e PROD foram observados. Baseado nesses dados,
optamos por testar as concentrações de 0,3 mg/L do BaP e assim avaliar se
essa concentração um pouco mais baixa causa indução da EROD e se a
concentração de 5 µg/L do hormônio causa efeitos nos mesmos parâmetros. O aumento da atividade de enzimas de biotransformação de fases I e II,
como citocromo P450 e glutationa S-transferase (GST), respectivamente, são considerados os primeiros sinais biológicos da presença de poluentes no meio ambiente (VAN DER OOST et al., 2003).
A EROD é comumente utilizada para verificar a indução do citocromo
P450 1A em peixes expostos a vários contaminantes, principalmente aos
HPAs (VAN DER OOST et al., 2003). Sendo o BaP um HPA, estudos
relatam que o composto é indutor da EROD.
No entanto, o composto E2 é conhecido por inibir a atividade da
EROD em peixes (VACCARO et al., 2005), porém o mecanismo que leva a
essa inibição foi muito pouco esclarecido. Navas e Segner (2001) tentaram
elucidar esse mecanismo e relatam que ocorrem dois eventos, inibição direta
pelo E2 do sítio catalítico da enzima CYP 1A e inibição da transcrição de
CYP 1A pela ligação E2-ER (receptor-estrógeno). Assim a atividade EROD é
considerada também um biomarcador sensível a hormônio estrogênico.
Navas e Segner (2001) observaram que a indução da atividade EROD
pela βNF (β-naftoflavona) em hepatócitos de truta não é afetada pela
presença do E2. No presente estudo a EROD se mostrou induzida pelo BaP,
mais acentuadamente no menor período de exposição do que no maior o que
pode sugerir a recuperação do organismo no decorrer do tempo. No entanto,
o E2 não afetou a atividade da enzima de forma inversa, sugerindo que a
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concentração e/ou período de exposição testados não foram suficientes para
inibir a enzima. A mistura dos dois contaminantes apresentou resultados
intrigantes quanto à atividade da EROD.
A mistura do E2 com o BaP nos animais testados, no maior período
analisado, mostrou que o efeito inibidor do E2 se sobressai em relação ao
efeito do indutor BaP, pois, na mistura, a atividade da EROD se mostrou
menor do que no grupo exposto somente ao BaP. No menor período
analisado, os resultados foram adversos, pois o grupo exposto somente ao
BaP, mostrou menor atividade da enzima do que o grupo exposto à mistura.
Esses dados foram intrigantes no sentido de que, apesar do E2 causar
inibição da EROD quando estudado isoladamente, apresentou um efeito
contrário na presença do indutor BaP, resultando em um efeito de
potencialização (o efeito de um agente é aumentado quando em combinação
com outro agente). Assim, os resultados podem sugerir que o fator tempo de
exposição pode diferir no tipo de resposta em relação ao estímulo da
biotransformação.
Já a mistura do BaP com o E2, em ambos os períodos analisados,
mostrou que o efeito indutor do BaP se sobressai ao efeito inibidor do E2,
pois houve maior indução da EROD nos grupos expostos às misturas do que
nos grupos expostos somente ao BaP.
Os resultados obtidos com as misturas sugerem que a pré-exposição a
um outro contaminante pode diferir na resposta da biotransformação desses
contaminantes associados.
A associação dos dois contaminantes apresentou uma diminuição da
atividade da GST durante o período de 5 dias comparado com a exposição
aos dois contaminantes isoladamente. E, na exposição por 10 dias, a mistura
dos dois contaminantes apresentou uma menor atividade do que somente ao
grupo exposto exclusivamente ao BaP. Estes resultados sugerem que o E2
age de forma a minimizar os efeitos causados pelo BaP, apresentando um
efeito antagônico (o efeito de um agente é diminuído, inativado ou eliminado
quando se combina com outro agente).
A atividade da PROD como indicativo da isoforma 2B (TRUST et al.,
2000) e a atividade da BROD como indicativo da isoforma 3A
(HAGEMEYER et al., 2010) são biomarcadores também sensíveis, porém
são estudados com menos frequência em peixes e outros organismos
aquáticos, sendo a BROD ainda menos avaliada. As atribuições de atividade
da BROD e PROD às isoformas específicas de P450 em peixe ainda não são
conclusivas na literatura.
Meimberg et al. (1997) observarm indução da EROD, BROD e PROD
em gastrópodes expostos a Aroclor 1254 (composto formado por mistura de
bifenilas policloradas). Estudo prévio em nosso laboratório mostrou a
indução da BROD por 5 e 15 µg/L de E2 e indução da PROD por 15 µg/L
(BITENCOURT et al. 2011).
Porém, nesse estudo a BROD se mostrou induzida por 5 µg/L do E2
apenas no grupo pré-exposto ao hormônio e posteriormente exposto ao BaP,
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no maior período de exposição em relação ao menor período de exposição,
sugerindo a atuação da isoforma 3A na metabolização de organismo exposto
à mistura dos contaminantes. Nossos resultados não sugerem a atuação da
isoforma na metabolização dos contaminantes individualmente, nas
concentrações e períodos testados.
A PROD se mostrou um biomarcador mais sensível do que a BROD
frente às exposições testadas. A exposição à mistura do E2 com o BaP, no
menor período de tempo, induziu mais acentuadamente a enzima do que nos
grupos expostos ao BaP e E2 individualmente, sugerindo, dessa forma, um
efeito sinérgico (efeito de um é potencializado pela presença do outro) dos
dois contaminantes sobre a isoforma 2B.
Tridico et al (2010) observou indução da GST em Oreochromis
niloticus após exposição a 0,5 mg/L de BaP. No entanto, sabe-se que
durante a fase II da metabolização dos hormônios esteróides a UDPGT
(uridina difosfato glicuronil transferase), tem papel fundamental sobre esses
compostos, mais do que a GST (GUILLEMETTE et al., 2004; SOLÉ et al.,
2003). O presente estudo mostrou que também a GST atuou nesse processo
após 5 dias de exposição, podendo ser considerada um biomarcador para
exposição ao E2 a curto período.
A associação dos dois compostos afetou a atividade das enzimas de
forma adversa, principalmente no menor período analisado. A atividade da
GST no menor período experimental se mostrou maior nos grupos expostos
exclusivamente ao BaP do que nas misturas. Como, de um modo geral, as
misturas de E2 e BaP diminuíram a atividade da GST, os resultados
sugerem que a mistura pode afetar o organismo de forma a agravar o quadro
de intoxicação, acarretando uma diminuição na resposta da metabolização
dos compostos em associação.
Conclusão
Os resultados sugerem que a associação do E2 com o BaP reduz a
atuação da GST na metabolização desses compostos pelos peixes em curto
período de exposição. Com relação à EROD, de modo geral, o efeito de
indução do BaP se sobrepõe ao efeito de inibição do E2, e o E2 parece
modular de forma positiva a indução da EROD na presença do BaP. A
PROD é induzida pelo BaP e a pré-exposição ao E2 potencializa esse efeito
em curto período de exposição. A pré-exposição ao E2 seguida de exposição
ao BaP induziu a BROD no maior período de exposição. Sendo assim,
recomenda-se que os efeitos da associação do BaP e E2 devam ser
considerados na interpretação do resultados apresentados pelos organismos
expostos à mistura desses contaminantes em estudos de biomonitoramento
ambiental.
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Artigo Original
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Artigo Original
ALMEIDA, Neyva Ramos de; AFFE, Helen Michelle de Jesus; BARDONI, Suzi de Almeida
Vasconcelos;PAULO, Elinalva Maciel. Parâmetros microbiológicos e condição sanitária da água
de uma lagoa urbana em Salvador, Bahia. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco
Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 62-74, Jun. 2013.
Parâmetros microbiológicos e condição sanitária da
água de uma lagoa urbana em Salvador, Bahia
Neyva Ramos de Almeida Bióloga. Pesquisadora no Laboratório de Microbiologia Aplicada e
Saúde Pública (LAMASP), Universidade Estadual de Feira de
Santana – UEFS, Feira de Santana, Bahia.
neyvaramos@hotmail.com
Helen Michelle de Jesus Affe Bióloga, Doutoranda em Ecologia. Pesquisadora no Laboratório
de Algas Marinhas, Universidade federal da Bahia – UFBA,
Salvador, Bahia.
Suzi de Almeida Vasconcelos
Barboni Doutora em Saúde Pública. Professor adjunto da Universidade
Estadual de Feira de Santana – UEFS, Laboratório de
Microbiologia Aplicada e Saúde Pública (LAMASP), Feira de
Santana, Bahia.
Elinalva Maciel Paulo Doutora em Biotecnologia. Professor adjunto da Universidade
Estadual de Feira de Santana – UEFS, Laboratório de
Microbiologia Aplicada e Saúde Pública (LAMASP), Feira de
Santana, Bahia.
Artigo Original
ALMEIDA, Neyva Ramos de; AFFE, Helen Michelle de Jesus; BARDONI, Suzi de Almeida
Vasconcelos;PAULO, Elinalva Maciel. Parâmetros microbiológicos e condição sanitária da água
de uma lagoa urbana em Salvador, Bahia. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco
Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 62-74, Jun. 2013.
Resumo
O consumo ou contato com águas de reservatórios contaminados pode
desencadear vários problemas de saúde pública, considerando o elevado
número de doenças de veiculação hídrica e os mais variados usos da água.
Dentre os micro-organismos patogênicos mais estudados destacam-se os
coliformes totais e termotolerantes que associados à avaliação das
características físicas e químicas de um corpo hídrico são ferramentas
amplamente utilizadas para caracterizar as condições ambientais da água e
avaliar as possíveis consequências do seu uso por parte humana. Dentro
desse contexto apresenta-se no presente trabalho o estudo do número mais
provável de coliformes totais e termotolerantes e das variáveis físico-
químicas (Demanda Bioquímica de Oxigênio; Demanda Química de
Oxigênio; pH e turbidez) da água da Lagoa dos Frades, uma lagoa urbana
localizada no município de Salvador - Bahia, enfocando particularmente a
problemática para a saúde pública, da poluição de corpos hídricos de uso
recreacional.
Palavras-chave: Água, coliformes totais, coliformes termotolerantes.
Abstract
Consumption or contact with contaminated water reservoirs can trigger
various health problems, considering the high number of waterborne
diseases and the various uses of water. Among the most studied pathogens
stands out the total and thermotolerant coliforms which, coupled to the
evaluation of physical and chemical characteristics of the water body are
tools widely used to characterize environmental conditions of the water and
evaluate the possible consequences of its use by humans. Within this
context it is presented in this work an assessment of the most probable
number of total and fecal coliforms and water physic-chemical variables
(Biochemical Oxygen Demand, Chemical Oxygen Demand, pH and
turbidity) of Lake of the Friars, a pond city located in the municipality of
Salvador-Bahia, focusing particularly on the public health problem imposed
by water pollution of ponds used for recreation.
Keywords: Water, total coliforms, thermotolerant coliforms.
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Vasconcelos;PAULO, Elinalva Maciel. Parâmetros microbiológicos e condição sanitária da água
de uma lagoa urbana em Salvador, Bahia. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco
Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 62-74, Jun. 2013.
Introdução
A água é um recurso natural essencial para a vida na Terra
utilizada com usos intensivos e diversos, devendo estar disponível em
quantidade suficiente e em qualidade que atenda aos padrões de
potabilidade para o consumo humano (TOMINAGA et al., 1999; ASSIS et
al., 2005). Dentre os diversos usos da água destaca-se o recreativo,
condicionado à avaliação das características físicas, químicas e
bacteriológicas, além da qualidade estética e ecológica do ambiente (BUSS
et al., 2003).
O consumo ou contato com águas de reservatórios contaminados
pode desencadear vários problemas de saúde pública. A importância do
controle da qualidade da água reside no conhecimento bastante
disseminado de que esta é um importante veículo de transmissão de
doenças, inclusive em decorrência do uso recreativo de mananciais
contaminados por dejetos orgânicos (AZEVEDO, 1998).
Em se tratando de lagoas, devido ao pequeno tamanho e a ausência
de escoamento, a poluição da água representa aparentemente um
problema maior, tendo em vista que estes corpos hídricos são menos
eficazes em sua recuperação por apresentarem baixa diluição de
poluentes, fluxo restrito e conter camadas estratificadas que passam por
pouca mistura vertical. Os referidos fatores tornam esses corpos hídricos
mais vulneráveis, especialmente no que diz respeito à renovação e/ou
troca de água (MILLER, 2007).
As doenças de veiculação hídrica são causadas, principalmente, por
micro-organismos patogênicos de origem entérica, animal ou humana
(GRABOW, 1996). Segundo Gasparoto (2006) a pesquisa quantitativa
microbiológica da ocorrência de coliformes totais e termotolerantes e a
avaliação das características físicas e químicas de um corpo hídrico são
ferramentas aplicadas conjuntamente para caracterizar as condições
ambientais da água e avaliar as possíveis consequências do seu uso por
parte humana.
As bactérias do grupo coliformes têm sido extensivamente
utilizadas na avaliação das condições higiênico-sanitárias dos corpos
hídricos como indicadores de poluição fecal, por serem micro-organismos
específicos do trato intestinal humano, e de outros animais de sangue
quente, sendo eliminadas em grandes números pelas fezes. A pesquisa de
coliformes totais e termotolerantes é um parâmetro microbiológico básico
Podemos retirar?? Parece que fica redundante...
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Vasconcelos;PAULO, Elinalva Maciel. Parâmetros microbiológicos e condição sanitária da água
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incluído nas legislações relativas a águas para consumo humano e sua
presença indica o risco potencial da presença de outros organismos
patogênicos na água (LIMA et al., 2008).
O presente trabalho teve como objetivo avaliar os aspectos
microbiológicos (coliformes totais e termotolerantes) e físico-químicos
(Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO; Demanda Química de Oxigênio -
DQO; pH e turbidez) da água de uma lagoa urbana do Município de
Salvador, BA, enfocando particularmente a problemática da poluição de
corpos hídricos de uso recreacional.
Material e métodos
A Lagoa dos Frades (12°58’55.19”S e 38°26’31.86”W) é um
ambiente lêntico urbano, localizado no Município de Salvador-BA (Figura
1), no entorno do qual se pode observar uma intensa atividade antrópica
por meio de construções, emissão de esgotos e depósito de lixo clandestino
e onde é comum o uso das águas para atividades de natação e pesca para
consumo, atividades observadas durante as coletas.
Figura 1 –Localização da Lagoa dos Frades (12°58’55.19”S e 38°26’31.86”W), Município de
Salvador - BA. FONTE: Google Maps.
As coletas de amostras de água foram realizadas segundo os
procedimentos determinados pela Resolução do Conselho Nacional do Meio
Ambiente - CONAMA nº 20 de 18/06/1986, em dois pontos localizados na
margem da lagoa, entre os meses de março e julho de 2009. Os pontos foram
escolhidos em função da facilidade de acesso ao local e da observação de
atividades de efeito negativo para o ambiente em suas proximidades. Desta
forma, o ponto de coleta I foi estabelecido próximo a um canal de descarga
pluvial com fortes odores putrefativos, e o ponto II nas proximidades de um
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depósito recorrente de lixo.
A cada campanha foram coletadas duas amostras (uma em cada
ponto) de 100 mL de água destinadas às análises microbiológicas e uma
amostra de 1L em cada ponto, para realização das análises de DBO, DQO,
pH e turbidez, utilizando-se frascos de vidro previamente esterilizados. Após
as coletas os frascos eram acondicionados em caixas isotérmicas para
transporte até o laboratório. Respeitando sempre o tempo limite entre a
coleta e a realização das análises, que segundo Costa (1980), é de 24h.
As análises microbiológicas foram realizadas a partir da quantificação
de coliformes nas amostras de água segundo a técnica tradicional de tubos
múltiplos, em conformidade com os procedimentos prescritos pelo Standard
Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, 2005). Para
quantificação dos tubos positivos utilizou-se o método simplificado de
aproximação, denominado "Número Mais Provável" (NMP) com 95% de
confiança em 5 tubos usados para cada diluição (10 mL, 1,0 mL e 0,1 mL).
Na primeira etapa o meio utilizado foi o caldo lauril sulfato de triptose e,
após 48 horas de incubação a 35 ± 2 ºC, as amostras lauril positivo foram
inoculadas em caldo seletivo para Escherichia coli (EC), incubados a 44,5 ºC,
por 24 horas, e o caldo verde brilhante, seletivo para coliformes
termotolerantes, incubados a 35 + 2 ºC durante 48h (segunda etapa). Foram
consideradas positivas, em ambas as etapas, as amostras que apresentaram
turvação do meio com formação de gás dentro do tubo de Duhran.
Os valores de DBO foram obtidos pela leitura, no final de cinco dias,
da diferença de pressão de oxigênio dentro de um frasco âmbar, utilizando-
se o aparelho “BOD-sensor” (Oxit Box), onde cada amostra foi preparada
com o reagente hidróxido de sódio (NaOH) e inóculo de bactéria do grupo
coliformes para acelerar o processo de reação. A leitura foi diretamente
proporcional à concentração de DBO, em mg/L equivalente ao proposto pelo
APHA (2005), utilizando-se proveta de 100 mL contendo 95 mL de cada
amostra.
Para análise de DQO foi utilizado o aparelho digestor (HACH) com
a solução digestora composta por dicromato de potássio (K2Cr2O7), ácido
sulfúrico (H2SO4) e sulfato de mercúrio (HgSO4) e a solução ácida composta
por sulfato de prata (Ag2SO4) e ácido sulfúrico (H2SO4). Nos tubos de
digestão foram colocados, em cada análise, 1,5 mL de solução digestora, 3,5
mL da solução ácida e 2 mL da amostra, em seguida estes foram
acondicionados na placa digestora por 2 h a 150°C. Feito isso, a máquina foi
Padronizar a unidade mL.
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desligada e após esfriar foi feita a leitura no espectrofotômetro (Procyon) por
método colorimétrico (APHA, 2005).
A faixa de variação do pH foi definida utilizando-se pHmetro
(Quimis) e as análises de turbidez foram realizadas com auxílio de um
turbidímetro.
Resultados e discussão
A pesquisa de coliformes totais e termotolerantes é um parâmetro
microbiológico básico incluído na legislação relativa á qualidade da água
para os variados usos humanos (LIMA et al., 2008).
Com os resultados obtidos a partir das análises microbiológicas,
observou-se que a concentração de coliformes termotolerantes nas amostras
coletadas na Lagoa dos Frades (Tabela 1) esteve de acordo com os limites
estabelecidos pela resolução CONAMA n°357 de 2005, para água doce da
classe 3 destinada ao uso recreativo de contato secundário, que é de 2,5 x
104 NMP/100 mL. Em contrapartida, observou-se que as concentrações de
coliformes totais estiveram acima dos limites estabelecidos para a referida
classe de água, que é de 1,0 x 103 NMP/100 mL (CONAMA, 2005), nas
amostras dos meses maio, junho e julho nos dois pontos de coleta (Tabela 1).
Tabela 1 – Número Mais Provável de coliformes totais e termotolerantes
(NMP/100 mL) detectados nas amostras de água da Lagoa dos Frades, Salvador –
BA e limites do CONAMA.
AMOSTRAS
PONTO I PONTO II
Coliformes
Totais
Coliformes
Termotolerantes
Coliformes
Totais
Coliformes
Termotolerantes
março 4,5x102 <200 4,5x10
2 <200
abril <200 <200 <200 <200
maio 5,6 x103 1,4 x10
3 6,1 x10
4 2,4 x10
3
junho 3,6 x103 2,2 x10
3 2,4 x10
3 1,9 x10
3
julho 2,9 x103 >200 2,7 x10
3 >200
CONAMA 1,0 x 103 2,5 x 10
4 1,0 x 10
3 2,5 x 10
4
A demanda bioquímica de oxigênio representa, em ultima instancia
a demanda potencial de oxigênio dissolvido no corpo hídrico decorrente da
estabilização dos compostos orgânicos biodegradáveis ali presentes
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de uma lagoa urbana em Salvador, Bahia. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco
Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 62-74, Jun. 2013.
(SPERLING, 2005). Ao passo que a Demanda Química de Oxigênio, é um
importante instrumento para a avaliação do potencial poluidor de efluentes
domésticos e industriais despejados em um manancial, além de estimar o
potencial impacto destas descargas sobre a dinâmica do ecossistema
aquático (ROCHA et al.,1990).
A demanda bioquímica de oxigênio nas amostras variou entre 6
mg/L O2 em julho (ponto II) e 40 mg/L O2 (pontos I e II) em março.
Apresentando níveis acima do limite de 10 mg/L O2 (CONAMA, 2005) nas
amostras dos meses de março, abril, maio e junho (Figura 2). O mesmo
padrão foi observado no ponto II (Figura 2), destacando-se que, em ambos os
pontos, as amostras do mês de julho apresentaram valores de DBO
adequados aos limites estabelecidos pela resolução.
Figura 2 – Variação da DBO nas amostras de água dos pontos I e II entre os
meses de março a julho/2009 na Lagoa dos Frades, Salvador – BA.
Para a demanda química de oxigênio registrou-se uma variação de
39 mg/L na amostra de julho a 326 mg/L em março no ponto I. No ponto II a
menor concentração de DQO (39 mg/L) foi registrada no mês de julho e a
maior (360 mg/L) ocorreu em março (Figura 3).
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
mar abr mai jun jul
PONTO I PONTO II CONAMA
DB
O m
g/L
O2
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
mar abr mai jun jul
PONTO I PONTO II CONAMA
DB
O m
g/L
O2
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
mar abr mai jun jul
PONTO I PONTO II
DQ
O m
g/L
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
mar abr mai jun jul
PONTO I PONTO II
DQ
O m
g/L
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Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 62-74, Jun. 2013.
Figura 3 – Variação da DQO nas amostras de água dos pontos I e II entre os
meses de março a julho/2009 na Lagoa dos Frades, Salvador – BA.
A faixa de variação do pH é um parâmetro utilizado como indicador
da influência de descargas de esgotos, domésticos e/ou industriais, em um
corpo hídrico (SPERLING, 2005). Nas amostras do ponto de coleta I (Figura
4) essa variação ocorreu entre 6,3 em julho e 9,0 no mês de maio. Sempre
dentro dos limites estabelecidos pela resolução que é de 6,0 a 9,0 (CONAMA,
2005).
Nas amostras do ponto II, apenas nos meses de abril e maio
detectou-se valores de pH acima dos limites estabelecidos pela portaria
(Figura 4). Em termos de saúde pública, valores de pH muito baixos ou
elevados podem causar irritações cutâneas ou nos olhos em decorrência do
contato direto com águas contaminadas (SPERLING, 2005), salientando-se
que, para a maioria das bactérias, o pH ótimo de crescimento se localiza
entre 6,5 e 7,5 (SOARES, MAIA, 1999).
Figura 4 – Variação do pH nas amostras de água dos pontos I e II entre os
meses de março a julho/2009 na Lagoa dos Frades, Salvador – BA.
A turbidez de um corpo hídrico decorre da presença de sólidos em
suspensão que pode ser oriunda de despejos orgânicos, alterando a
estética e o odor da água (SPERLING, 2005). De acordo com a resolução
CONAMA (2005), para os corpos de água doce da classe 3, o limite de
turbidez é de 100 UNT (unidade de turbidez). Observou-se com isso que
todas as amostras analisadas estiveram dentro dos limites estabelecidos
(Figura 5), ressaltando-se, no entanto, que para as amostras dos meses de
março e abril não foi possível à realização das análises de turbidez por
conta de problemas técnicos no laboratório.
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ALMEIDA, Neyva Ramos de; AFFE, Helen Michelle de Jesus; BARDONI, Suzi de Almeida
Vasconcelos;PAULO, Elinalva Maciel. Parâmetros microbiológicos e condição sanitária da água
de uma lagoa urbana em Salvador, Bahia. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco
Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 62-74, Jun. 2013.
Figura 5 – Gráfico da variação da turbidez nas amostras de água dos pontos I e
II entre os meses de maio a julho/2009 na Lagoa dos Frades, Salvador – BA.
Durante as coletas na Lagoa dos Frades a observação da prática
comum de lançamento de resíduos sólidos na área de entorno, evidenciou
potenciais fontes de enriquecimento orgânico do meio alterando as
condições físico-químicas da água com um aumento das cargas de
coliformes, especialmente no período chuvoso, observado entre maio e
julho/2009, considerando que a água pluvial pode carrear para a Lagoa
grande quantidade de micro-organismos contaminantes.
As pressões antrópicas decorrentes da ocupação da área no entorno
da lagoa, representam riscos de deterioração, com problemas de ordem
sanitário-ambiental e de saúde pública, sendo os dejetos urbanos uma
fonte potencial de contaminação e poluição da água. Como observado, por
exemplo, na Lagoa Olho d’água localizada na zona urbana do Município
de Jaboatão dos Guararapes – PE, onde um estudo da qualidade da água
demonstrou ter ocorrido uma rápida deterioração das condições
ambientais, significativamente alteradas pelas descargas de esgotos
domésticos, em consequência da ocupação urbana no seu entorno
(SANTOS; KATO, 1997).
O mesmo foi observado na Lagoa dos Barcos (Parque Municipal de
Belo Horizonte, MG), onde um estudo demonstrou a contaminação da
água tanto por coliformes totais, quanto por Escherichia coli, que
apresentou concentrações acima do nível máximo permitido para águas
da classe 3 (TENÓRIO et al., 2011).
Destaca-se ainda que a presença constante de animais de sangue
quente como patos, cavalos e ratos, observados habitando o entorno da
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Artigo Original
ALMEIDA, Neyva Ramos de; AFFE, Helen Michelle de Jesus; BARDONI, Suzi de Almeida
Vasconcelos;PAULO, Elinalva Maciel. Parâmetros microbiológicos e condição sanitária da água
de uma lagoa urbana em Salvador, Bahia. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco
Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 62-74, Jun. 2013.
Lagoa dos Frades pode ser outra fonte potencial dos coliformes
termotolerantes totalizados nas amostras analisadas, como apontado por
Tenório et al. (2001) para a Lagoa dos Barcos.
Conclusão
A contaminação da água em áreas urbanas está fortemente
relacionada ao destino final dado aos resíduos sólidos urbanos. Com base
nos resultados obtidos pelas análises, evidenciou-se, especialmente no que
diz respeito à contaminação da água da Lagoa dos Frades por coliformes
totais, a importância de iniciativas de preservação que incluam a eliminação
dos depósitos de lixo e adequado tratamento dos dejetos ali descartados para
assegurar a balneabilidade do corpo hídrico. Além de atividades de educação
ambiental para conscientização da comunidade local, tendo em vista que
utilizam a lagoa, inclusive para pesca, o que representa uma grande
problemática de saúde pública em decorrência dos riscos referentes ao
contato prolongado com águas contaminadas por esses patógenos.
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Artigo Original
ALMEIDA, Neyva Ramos de; AFFE, Helen Michelle de Jesus; BARDONI, Suzi de Almeida
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Ensaio
MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e
políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental
e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.
Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e
políticos sobre a poluição do ar.
Carlos E. Matos Farmacêutico. Mestrando em Saúde Pública, FSP/USP. Gerente
de estudos especiais da Intertox - Toxicologia Computacional & In
Silico, Toxicologia Ambiental, e Assuntos Regulatórios. Email:
c.eduardo@intertox.com.br
Roberta D. Andrade Graduanda em Direito, Faculdade Ruy Barbosa, Salvador – BA.
E-mail: roberta.andrade001@gmail.com
Ensaio
MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e
políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental
e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.
Resumo
Atualmente, os altos níveis de poluição atmosférica e a ausência de avanços
para redução das emissões no mundo têm sido motivo de preocupação nas
agências de saúde. Neste contexto, são apresentados neste trabalho os
aspectos toxicológicos e de saúde pública relacionados à poluição do ar, com
ênfase na complexidade e no alto grau de incertezas sobre os riscos,
sobretudo, em relação ao Material Particulado. São discutidos os aspectos
políticos na questão da saúde ambiental, e, suas limitações. Conclui-se que a
complexidade do assunto demanda políticas e ações que contemplem a
natureza global da poluição e maior adesão e esforços no estabelecimento de
metas por parte dos países nas conferências sobre a matéria.
Palavras-chave: Direito à as[ude, Direito sanitário; Direito ambiental,
Poluição do ar, Material particulado e Risco toxicológico
Resumen
En la actualidad, los altos niveles de poluición del aire y la falta de progreso
en la reducción de emisiones en el mundo han sido motivo de preocupación
en los organismos de salud. En este contexto, el presente trabajo presenta
los aspectos de la toxicología y la salud pública relacionados con la poluición
del aire, con énfasis en la complejidad y el alto grado de incertidumbre
acerca de los riesgos, especialmente en relación a lo Material Particulado. Se
discuten los aspectos políticos del problema de salud ambiental, y sus
limitaciones. La conclusión llegada es que la complejidad de lo tema
demanda de políticas y acciones que aborden la naturaleza global de la
poluición y mayor adhesión y esfuerzos en lo estalebecimiento de objetivos
por parte de los países en las conferencias sobre el tema.
Palabras clave: Derecho a la salud, Derecho sanitario, Poluición del aire,
Material particulado y Riesgo toxicologico
Ensaio
MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e
políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental
e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.
Introdução
A poluição do ar tem exercido grande impacto na saúde das
populações, sendo um desafio o estabelecimento exato do nexo causal entre
as exposições e a ocorrência de danos, devido a uma série vieses e fatores de
confusão, incluindo: incertezas em relação aos poluentes e produtos de
transformação (falta de informações de sobre o comportamento ambiental e
de dados de toxicidade); da exposição (múltipla exposição a diferentes
agentes); e da falta de controle e monitorização ambiental em diversos
locais.
Existem várias fontes de emissão de poluentes de origem
antropogênica, incluindo veículos, atividades de mineração, processamento
de metais e usinas de combustão, e grande número de processos industriais.
O estudo da poluição do ar tem sido segmentado de acordo com o tipo
de ambiente, analisando-se separadamente ambientes externos e ambientes
fechados, devido às diferentes variáveis de exposição envolvidas. Em
ambientes fechados, considera-se que além da possibilidade de serem
encontrados poluentes comuns do ar do ambiente externo:eventuais fontes
de combustão de óleos, gás, carvão, madeira e do tabaco; materiais de
construção; mobiliário com amianto; móveis com determinados produtos de
madeira prensada; e produtos de limpeza doméstica; além daqueles
provenientes de sistemas de aquecimento ou refrigeração contribuem com a
poluição do ar de ambientes fechados (USEPA, 2011a).
Nos últimos anos, evidências científicas cada vez mais fortes apontam
ambientes fechados e construções, os níveis de contaminantes podem ser
maiores do que no ambiente externo, o que pode levar a maiores níveis de
exposição considerando que pessoas podem passar 90% do tempo em
ambientes fechados (USEPA, 2011a).
Devido à preocupação com ambientes fechados, a Organização
Mundial de Saúde (OMS) publicou em 2010 um guia de orientação para a
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MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e
políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental
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monitorização da qualidade do ar em ambientes fechados. São apresentados
dados toxicológicos e limites de exposição para 9 poluentes, incluindo
benzendo, tricloroetileno, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, monóxido
de carbono e outros (OMS, 2010).
Aspectos toxicológicos e de Saúde Pública
Segundo a OMS, mais de 2 milhões de casos de mortes prematuras a
cada ano podem ser atribuídos à contaminação do ar em ambientes urbanos
abertos e ambientes fechados, sendo que mais da metade deste número
corresponde às mortes em países em desenvolvimento (OMS, 2005).
Em relatório publicado por uma organização não-governamental da
Europa, sob o título "THE UNPAID HEALTH BILL: How coal power plants
make us sick", faz-se referência às estimativas de que 18200 mortes
prematuras por ano e um gasto equivalente a €42,8 bilhões na Europa são
relacionados a problemas de saúde são atribuíveis à geração de energia pela
queima de carvão (HEAL, 2013).
Considerando a ubiquidade de muitos outros agentes químicos
presentes no ar, são muitos os outros endpoints conhecidos de importância
para a Saúde Pública, desde efeitos agudos (ex: irritação ocular e do trato
respiratório) a efeitos crônicos (doenças respiratórias crônicas, câncer
pulmonar e do septo nasal).
Mais de 21.000 mortes/ano nos Estados Unidos são atribuídas ao
câncer de pulmão pela exposição ao radônio no ar (especialmente ar em
ambientes fechados), e segundo a OMS, a exposição a este agente é
responsável por 15% dos casos de câncer de pulmão no mundo (USEPA,
2010a).
Material Particulado: fatos recentes e riscos toxicológicos
Ensaio
MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e
políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental
e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.
No amplo grupo dos clássicos poluentes atmosféricos (monóxido e
dióxido de carbono, ácido sulfúrico e sulfatos relacionados, ozônio, dióxido de
nitrogênio, hidrocarbonetos e outros compostos orgânicos voláteis - VOC,
entre outros); o Material Particulado (MP) tem sido motivo de preocupação
para as agências internacionais, com frequente aparecimento nos meios de
comunicação.
O MP consiste em partículas sólidas, gotículas de líquido, ou líquido
condensado adsorvido a partículas sólidas; classificados segundo o diâmetro
(em micrometros - µm), como o MP10 , com diâmetro menor que 10µm; e
PM2,5, partículas bastante finas, com diâmetro menor que 2,5µm (USEPA,
2004). Sabe-se que fatores como densidade, forma, carga, e tamanho são
condicionantes da chegada da partícula aos alvéolos, sendo que as mais
lesivas possuem diâmetro de aproximadamente 1µm (AZEVEDO, 2004).
Em janeiro de 2013, foram publicados dados na imprensa
internacional sobre a qualidade do ar em Pequim, na China, que indicaram
níveis de mais de 600 µm/m3 de MP (New York Times, 2013a). Sob o ponto
de vista do risco toxicológico, tais níveis são de magnitude aproximadamente
24 e 12 vezes maior que os limites considerados seguros pela Organização
Mundial de Saúde para MP2,5 e MP10, respectivamente, em relação aos
limites de 25 e 50 µm/m3 para a média diária (OMS, 2005).
Em Teerã, capital da República Islâmica do Irã, Escolas,
universidades, agências do governo tiveram fechamento ordenado pelo
governo iraniano em janeiro de 2013, como medida de mitigação aos altos
níveis de exposição à poluição do ar. Segundo as agências de saúde locais,
aproximadamente 4.460 pessoas morreram no país nos meses anteriores,
além de haver sido registrado notável aumento na incidência de doenças
respiratórias, cardiovasculares e dos casos de câncer relacionados à poluição
do ar (New York Times, 2013b). A OMS divulgou recentemente dados sobre
poluição por MP em aproximadamente 1100 cidades de 91 países, incluindo
capitais e cidades com número de habitantes >100.000 (OMS, 2012).
Ensaio
MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e
políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental
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Devido à evidência de efeitos pulmonares e cardiovasculares em
exposições ao MP, a EPA (Environmental Protection Agency) adotou em
2004, um padrão para as MP2,5, designado como National Ambient Air
Quality Standard (NAAQS), normalizado na “Lei do ar limpo” (Clean Air
Act). A média aritmética anual não pode exceder a 15 µg/m3 (microgramas
por metro cúbico), baseada numa média de três anos; ou o 98° percentil da
concentração de 24 horas, que não pode exceder 65 µg/m3 (baseada numa
média de três anos). Este último padrão foi reduzido em 2006 para 35
µg/m3. No caso do MP10, o padrão para a concentração de 24 horas é de 150
µg/m3, não havendo padrão para MP10 em relação à concentração anual,
devido à ausência de evidências de problemas de saúde decorrentes da
exposição em longo prazo (EPA 2004; 2006).
Existem muitas incertezas relacionadas aos limites estabelecidos,
uma vez que é variável a composição do material particulado, e que
dependendo das fontes e interação entre poluentes, pode conter aderidos às
partículas agentes radioativos ou carcinogênicos.
A complexidade da poluição e os aspectos socioambientais
A dinâmica de transporte de poluentes atmosféricos é complexa, e
sabe-se que os poluentes podem ser levados a longas distâncias, dependendo
da intercorrelação de variáveis do agente (características físico-químicas,
tamanho e densidade de partículas, etc.), meteorológicas (velocidade dos
ventos, fatores de distúrbio e turbulência no ar, gradiente térmico, etc.), da
fonte (altura, intensidade, etc.) e topográficas (posição e altura de edifícios e
montanhas, entre outros).
São realizadas modelagens de dispersão e de transporte de poluentes
entre países e continentes, sendo que o resultado destes estudos é
frequentemente motivo de impasses políticos e econômicos entre os países
envolvidos, dando também um caráter de preocupação global ao atual
Ensaio
MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e
políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental
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volume da poluição atmosférica e a ausência de perspectivas significativas
de redução das emissões no mundo.
EWING e col. (2010) utilizaram isótopos de chumbo para verificar o
caminho e o impacto da poluição com material particulado proveniente da
Ásia, via trans-pacífico, à America do Norte. Os resultados sugeriram que
uma média de 29% das partículas encontradas em São Francisco, Estados
Unidos; eram de origem asiática. Além de elucidar dados sobre a
transferência global da poluição, tais resultados evidenciam a natureza
plurilateral da responsabilidade socioambiental, já que a qualidade do ar (e
dos demais compartimentos ambientais), apesar dos limites geográficos, é
essencial para a vida em todo o planeta.
Existem muitos estudos epidemiológicos sobre a associação entre
níveis de exposição a material particulado e a ocorrência de efeitos
cardiovasculares, considerando que altos níveis de exposição estão
correlacionados com eventos cardiovasculares agudos. BURGAN e col.
(2010), fizeram uma revisão de literatura, para avaliar a associação entre a
exposição sub-diária (≤6 horas) a partículas finas de composições diversas e
a ocorrência de efeitos cardiovasculares agudos (arritmias, isquemia e
infarto do miocárdio), e os prováveis mecanismos envolvidos. Os dados que
sugerem há associação positiva entre a exposição e determinados efeitos
cardiovasculares.
Aspectos políticos e a questão da saúde ambiental
Historicamente, foi necessária a criação do aparato legal
infraconstitucional (e de avanços na hermenêutica deste aparato com o
avanço no conhecimento dos determinantes de saúde), aditivamente aos
direitos fundamentais, e também, o estabelecimento das áreas Direito
Ensaio
MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e
políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental
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Sanitário e Ambiental, para a estruturação de políticas ambientais e de
saúde.
Não há uma definição de saúde na Constituição da República
Federativa do Brasil de 1988-CRFB/88. Por conseguinte, deve-se utilizar a
interpretação extensiva para compreender que a saúde é o “estado de
completo bem-estar físico, mental e social e não apenas a ausência de
doença”, conforme a definição da Organização Mundial de Saúde (OMS)1. O
mesmo pode se dizer sobre a segurança, pois essa palavra não abrange
apenas o sentido penal, mas deve incluir a segurança alimentar,
terapêutica, química, nuclear, etc.
O conceito de saúde2 da OMS completa o sentido de saúde trazido no
art. 3º e parágrafo único da lei 8.080/90, que dá foco ao meio ambiente,
devido à sua relevância como determinante de saúde:
Art. 3º :A saúde tem como fatores determinantes e condicionantes,
entre outros, a alimentação, a moradia, o saneamento básico, o meio
ambiente, o trabalho, a renda, a educação, o transporte, o lazer e o
acesso aos bens e serviços essenciais; os níveis de saúde da população
expressam a organização social e econômica do País.
Parágrafo único. Dizem respeito também à saúde as ações que, por
força do disposto no artigo anterior, se destinam a garantir às pessoas
e à coletividade condições de bem-estar físico, mental e social.
(grifo nosso) (BRASIL,1990)
O direito à saúde é um direito social, conforme o art.6 da CRFB/88,
pois não visa o benefício de um indivíduo, mas de toda sociedade brasileira,
1 OMS - Organização Mundial de Saúde. Constituição da Organização Mundial de Saúde,
1946.
2 Pode-se verificar, portanto, que o conceito de saúde adotado nos documentos
internacionais relativos aos direitos humanos é o mais amplo possível, abrangendo desde a
típica face individual do direito subjetivo à assistência médica em caso de doença, até a
constatação da necessidade do direito do Estado ao desenvolvimento, personificada no
direito a um nível de vida adequado à manutenção da dignidade humana. (BRASIL,
Ministério da Saúde, 2003, p. 47)
Ensaio
MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e
políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental
e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.
e, acima de tudo, é um direito que necessita da intervenção do Estado, para
que seja utilizado com equidade e em pró do interesse público.
Art. 6º: São direitos sociais a educação, a saúde, a alimentação, o
trabalho, a de toda moradia, o lazer, a segurança, a previdência
social, a proteção à maternidade e à infância, a assistência aos
desamparados, na forma desta Constituição.
(grifo nosso) (BRASIL, 1988)
O direito à saúde possui mecanismos para exigir do Estado obras e
planejamento de políticas públicas para a devida prestação de saúde para o
serviço público, conforme o art. 196. Esse planejamento só decorre da
administração pública, pois se refere à forma de implementação que o
Estado dá à saúde, ou seja, o direito à saúde é parte instrumentalizada do
direito administrativo, porque apenas com o devido desenvolvimento na
gestão administrativa baseada no interesse público e nas leis que foram
desenvolvidas para execução dessas ações, pode se chegar a uma prestação
adequada do serviço.
Art. 196: A saúde é direito de todos e dever do Estado, garantido mediante
políticas sociais e econômicas que visem à redução do risco de doença e de
outros agravos e ao acesso universal igualitário às ações e serviços para sua
promoção, proteção e recuperação (BRASIL,1988).
Todo o embasamento legal existente para a execução da
administração pública objetiva a tutela da saúde e é matéria do Direito
Sanitário. A partir desse campo do conhecimento que se disciplina o
exercício da função sanitária dos entes públicos. O Direito Sanitário tem foco
voltado para a saúde pública, desse modo, sua finalidade central é
coordenar, gerenciar, criar respostas normativas a fim de dar garantias ao
seu propósito (DIAS, 2003).
O direito sanitário se interessa tanto pelo direito à saúde, enquanto
reivindicação de um direito humano, quanto pelo direito da saúde
pública: um conjunto de normas jurídicas que têm por objeto a
Ensaio
MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e
políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental
e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.
promoção, prevenção e recuperação da saúde de todos os indivíduos
que compõem o povo de determinado Estado, compreendendo,
portanto, ambos os ramos tradicionais em que se convencionou dividir
o direito: o público e o privado (BRASIL, 2003)
No contexto ambiental, a Política Nacional do Meio Ambiente de 1981
já previa a necessidade de atenção ao meio ambiente, o qual é compreendido
como o conjunto de condições, leis, influências e interações de ordem física,
química e biológica, que permite, abriga e rege a vida em todas as suas
formas. O direito ao meio ambiente, consolidado explicitamente, se encontra
no art. 225 da CRFB/88, que dispõe sobre o nexo causal entre o meio
ambiente ecologicamente equilibrado e a qualidade de vida.
O direito ao meio ambiente equilibrado não está no art. 5 da CRFB,
artigo que concentra os direitos fundamentais, todavia, para garantia da
saúde é essencial a qualidade ambiental.
Art. 225: Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente
equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia
qualidade de vida, impondo-se ao Poder Público e à coletividade o
dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras
gerações (BRASIL,1988).
A lei nº6.938/81 rege a Política Nacional do Meio Ambiente, a qual integra a
saúde ambiental ao ideal da dignidade da pessoa humana, art. 2º. O
princípio dignidade da pessoa humana é o fundamento, utilizado como guia
de interpretação da CRFB, previsto no art. 1, inciso III, que todas as outras
normas devem priorizar, sendo este o princípio fundamental do Estado.
Dessa forma, pela questão imprescindível e essencial para a natureza
humana, o princípio da dignidade possui uma relação direta com o meio
ambiente, o qual visa manter o ambiente equilibrado com a finalidade de
prover uma vida saudável e de qualidade para sociedade.
Ensaio
MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e
políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental
e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.
Art 2º: A Política Nacional do Meio Ambiente tem por objetivo a
preservação, melhoria e recuperação da qualidade ambiental propícia
à vida, visando assegurar, no País, condições ao desenvolvimento
sócio-econômico, aos interesses da segurança nacional e à proteção da
dignidade da vida humana, atendidos os seguintes princípios.
(BRASIL,1981)
Art. 1º da CRFB/88- A república federativa do Brasil, formada pela
união indissolúvel dos estados e municípios e do distrito federal e
constitui-se em Estado democrático de Direito e tem como
fundamento:
III – dignidade da pessoa humana; (BRASIL,1988)
As diretrizes da Política Nacional do Meio Ambiente - PNMA foram
formuladas em normas e planos, destinados a orientar a ação dos Governos
da União, dos Estados, do Distrito Federal, dos Territórios e dos Municípios
no que se relaciona com a preservação da qualidade ambiental e
manutenção do equilíbrio ecológico, segundo os princípios estabelecidos no
art. 2º desta Lei. Todavia, está função do PNMA é regulada pela
Constituição, no art. 23:
Art. 23. É competência comum da União, dos Estados, do Distrito
Federal e Municípios:
VI - proteger o meio ambiente e combater a poluição em qualquer de
suas formas; (BRASIL, 1988)
Considerações finais
Além da constante monitorização da qualidade do ar e outras políticas
locais elementares (interpretação dos resultados, avaliação e gerenciamento
dos riscos), são necessárias políticas e ações de maior espectro de controle de
emissões, de incentivo às fontes energéticas limpas/sustentáveis, e, de
desenvolvimento tecnológico para redução de consumo.
Ensaio
MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e
políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental
e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.
A cooperação entre países do MERCOSUL e a participação civil são
aspectos primordiais, pois abordam o problema da poluição com ele o é, local
e ao mesmo tempo, global. Devido à problemática da poluição na Europa,
criam-se grupos como Health and Environment Alliance (HEAL) e European
Respiratory Society (ERS) atuam ativamente na questão da poluição e das
políticas ambientais.
Apesar dos direitos fundamentais estabelecidos e de todo aparato
legal infraconstitucional existente no Brasil, a problemática da poluição
abrange uma dimensão muito maior, já que os poluentes além de serem
transportados a longas distâncias cruzando fronteiras; exercem efeitos
globais, afetando, sobretudo, em áreas mais sensíveis (do ponto de vista
socioeconômico, climático e biológico).
Além dos riscos à saúde, ressalta-se que a poluição pode provocar
impactos e alterações no ambiente (aquecimento global e outras alterações
climáticas), que podem provocar efeitos indiretos, como aumento de doenças
infecciosas, escassez de água potável, entre outros.
A definição de políticas com perspectivas significativas, devido aos
aspectos políticos, socioeconômicos e legais envolvidos; demanda
instrumentos que aumentem a efetividade das conferências internacionais e
maior adesão civil e dos representantes de cada país às metas e políticas
definidas.
A implementação do Programa de Registro de Emissão e
Transferência de Poluentes (RETP) ou Pollutant Release and Transfer
Register (PRTR) pelo Brasil é uma política promissora, e sob a perspectiva
mundial, pode mudar o rumo da poluição no planeta.
Referências
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(Caderno de Referência Ambiental). v. 16 , Salvador : CRA, 2004.
BRASIL. Constituição da República Federativa do Brasil de 1988.
Ensaio
MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e
políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental
e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.
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Presidência da República e dos Ministérios, e dá outras providências.
BRASIL. Lei nº 6.938, de 31 de agosto de 1981. Dispõe sobre a Política
Nacional do Meio Ambiente, seus fins e mecanismos de formulação e
aplicação, e dá outras providências.
BRASIL, Resolução CONAMA nº 306, 5 de julho de 2002. Estabelece os
requisitos mínimos e o termo de referência para realização de auditorias
ambientais.
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Artigo original
ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas
fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
Produção mais limpa nas fontes geradoras de
poluição da indústria de açúcar e álcool.
Alessandra Silva da Rosa Engenheira ambiental com especialização em Química ambiental
pelas faculdades Oswaldo Cruz.
Camila Pereira Savi Martins Engenheira ambiental formada pelas Faculdades Oswaldo Cruz.
Atua no Depto de geotecnia e Meio Ambiente da Planservi
Engenharia.
Artigo original
ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas
fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
Resumo
Uma das mais antigas culturas da humanidade, a cana-de-açúcar está
presente na economia brasileira desde o começo da colonização. Hoje em
pleno século XXI podemos constatar sua grande importância para o
crescimento econômico. No entanto, é grande o volume de resíduos gerados e
o uso de Recursos Naturais (principalmente de água) utilizados nos
processos de uma usina de cana-de-açúcar. O presente trabalho tem como
princípio básico sugerir medidas de produção mais limpa na indústria
sucroálcooleira, para isso avaliaremos os processos nas usinas, bem como os
problemas ambientais ocasionados pelos resíduos produzidos, e por fim
daremos uma alternativa de como economizar água no processo industrial e
sua viabilidade.
Palavras-chave: Produção mais limpa, setor sucroálcooleiro, cana-de-
açúcar, indústria de açúcar e álcool.
Artigo original
ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas
fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
Abstract
One of the oldest cultures of humanity, the sugar cane culture is
present in the Brazilian economy since the beginning of its colonization.
Today in the twentieth first century is noticeable its great importance to the
economical growth. However, it is great the quantity of residues created,
and the use of natural resources (mainly water) used at the process in a
sugar cane factory. The present work has as principle to apply cleaner
production means, which are possible, at the sugar cane industry for we
shall evaluate the processes at the factories, as well as the environment
problems caused by the residues possibly produced, and at last, we shall
give an alternative means to save water at industrial processes and its
viability.
Key-words: Cleaner production. The sugar cane industry.Sugar
cane.Alcohol and sugar industry.
Introdução
A cana-de-açúcar é uma planta que pertence ao gênero Saccharum L.,
da família Poaceae, representada pelo milho, sorgo, arroz e muitas outras.
As principais características dessa família são a forma da inflorescência
(espiga), o crescimento do caule em colmos, e as folhas com lâminas de sílica
em suas bordas e bainha aberta. É uma das culturas agrícolas mais
importantes do mundo tropical, gerando centenas de milhares de empregos
diretos, sendo ela importante fonte de renda e desenvolvimento. O interior
paulista, principal produtor mundial de cana-de-açúcar.
A principal característica da indústria canavieira é a expansão
através do latifúndio, resultado da alta concentração de terras nas mãos de
poucos proprietários, normalmente conseguida através da incorporação de
pequenas propriedades, gerando por sua vez êxodo rural. Geralmente, as
plantações ocupam vastas áreas contíguas, isolando e/ou suprimindo as
poucas reservas de matas restantes, estando muitas vezes ligadas ao
desmatamento de nascentes ou sobre áreas de mananciais. Os problemas
com as queimadas praticadas anteriormente ao corte para a retirada das
folhas secas são uma constante nas reclamações de problemas respiratórios
Artigo original
ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas
fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
nas cidades circundadas por essa monocultura. Ademais, o retorno social da
agroindústria como um todo, é mais pernicioso que benéfico para a maioria
da população.
No Brasil, a agroindústria da cana-de-açúcar tem adotado políticas de
preservação ambiental que são exemplos mundiais na agricultura, embora
nessas políticas não estejam contemplados os problemas decorrentes da
expansão acelerada sobre vastas regiões e o prejuízo decorrente da
substituição da agricultura variada de pequenas propriedades pela
monocultura. Já existem diversas usinas brasileiras que comercializam
crédito de carbono, dada a eficiência ambiental.
Este trabalho tem como objetivo avaliar os processos industriais de
uma usina de álcool e açúcar, assim como os impactos ambientais
ocasionados pelos resíduos produzidos nesses processos, de forma a
identificar medidas de Produção mais Limpa.
Processo industrial
O processo de fabricação de açúcar e álcool visa, sinteticamente, à
extração do caldo contido na cana, seu preparo e concentração, chegado aos
vários tipos de açúcares conhecidos, como: demerara, mascavo, cristal,
refinado, líquido, VHP, etc. O mesmo caldo, preparado de forma específica,
resulta, através da fermentação microbiológica, com posterior destilação, no
álcool etílico, fornecido nas opções: anidro ou hidratado. Dentro desse
processo de fabricação, podemos classificar uma usina de açúcar como uma
indústria de extração, uma vez que o açúcar já é produzido pela natureza,
através da cana, sendo ele somente concentrado no processo, nas suas várias
modalidades. Já a indústria do álcool, pelo processo que passa, é classificada
como uma indústria de transformação, cabendo esse papel à fermentação
biológica alcoólica (Figura 1).
Artigo original
ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas
fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
Figura 1. Fluxograma da produção de açúcar e álcool
A quantidade de cana pesada e o ART1 (Açúcar Redutor Total fornece
a quantidade de açúcar total: sacarose, frutose e glucose existentes na cana,
em porcentagem) medido são as variáveis que fornecem a quantidade de
açúcar que entrou na usina. Até a descarga, incidem como perda
indeterminada aquelas derivadas da queda de cana e pisoteio por caminhões
e máquinas que operam no pátio de descarregamento, esmagamento em
garras e cabos dos equipamentos de descarga e perda por decomposição da
sacarose devido ao tempo de espera. A perda significativa e conhecida nessa
fase é aquela que ocorre no processo de limpeza da cana, processo este
necessário quando a quantidade de impurezas minerais carregadas junto
com a cana atinge valor prejudicial ao processo de fabricação. A Figura 2
ilustra o fluxo de massa de energia que cruza o volume de controle,
qualitativamente.
COLHEITA
RECEPÇÃO DA CANA
ESMAGAMENTO / MOAGEM
CALDO / EXTRAÍDO
BAGAÇOGER. VAPOR
TRATAMENTO QUÍMICO
AQUECIMENTO
DECANTAÇÃO
CALDO CLARIFICADO
EVAPORAÇÃO
XAROPE
COZIMENTO
MASSA
CRISTALIZADOR
CENTRIFUGAÇÃO
SECAGEM
ENSAQUE
TRATAMENTO QUÍMICO
AQUECIMENTO
DECANTAÇÃO
CALDO CLARIFICADO
MOSTO
FERMENTAÇÃO
VINHO
CENTRÍFUGA SEPARAD.
DESTILAÇÃO
ÁLCOOL
LODO
FILTRO
TORTA
LEVEDO
VINHAÇA
CUBA TRAT.
MEL
FERMENT.
LODO
FILTRO
TORTA
MEL
CRISTAL.
ÁGUA COND.
Indústria de extração Indústria de transformação
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ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas
fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
Figura 2. Fluxo de massa e energia de processo industrial. (Fonte: Minerva,
2004)
Um volume de controle na fase de recepção de cana é esquematizado
na figura 3. Note que a massa de cana está pulverizada nos componentes
que a compõe, sendo a massa de sólidos insolúveis representando os demais.
INDÚSTRIA
ÁGUA:
•Lavagem da cana
•Usos do processo
•Outros casos
RESÍDUO LÍQUIDO:
•Água residuais
•Vinhaça/flegmaça
•Perdas de açúcar, etc.
MATÉRIA PRIMA:
•Cana
•Impurezas minerais
•Impurezas vegetais
Produtos:
•Açúcar
•Álcool anidro e hidrat.
•Energia elétrica
•Levedura
RESÍDUO SÓLIDO:
•Bagaço
•Torta de filtro
•Impurezas minerais
•Cinzas
•Sucatas
•Perdas de açúcar, etc.
RESIDUO GASOSO:
•Gases da combustão
•Vapor d’água
•Vapores diversos
•Particulados, etc.
INSUMOS:
•Ácido Sulfúrico
•Enxofre
•Cal
•Antibiótico
•Antiespumante
•Etileno Glicol
•Fermento (levedura)
•Materiais Diversos, etc.
ENERGIA:
•Elétrica
•Química, etc.
Artigo original
ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas
fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
Figura 3. Balanço de ART na fase de recepção de cana.
Na extração é importante destacar a embebição e a diferença entre os
tipos de caldos extraídos pela moenda (espargimento de água sobre a cana
moída). Para isso observe a figura 4. O caldo primário, como pode ser
visualizado pela figura, é aquele extraído do primeiro terno isoladamente e o
secundário, aquele extraído do segundo, sendo acumulado a ele o caldo dos
demais ternos, mais a embebição. O caldo misto, por sua vez, é a mistura
dos dois.
Figura 4. Esquema de extração de caldo de moenda de seis ternos. (Fonte: Minerva, 2004)
Nesta fase ocorre a perda na extração, propriamente dita, que é
resultante da incapacidade da moenda em extrair o total de açúcar da cana,
e a perda indeterminada, resultante de decomposição da sacarose, atividade
BALANÇA
PCTS
EQUIP. RECEPÇÃO
Capac. Recep. (t/h)
Volume de água
de lavagem que
entra (L/h)
MASSA DA CANA pcts (t/h)
•Massa água pcts
•Massa fibra pcts
•Massa sol. sol. parc pcts
•Massa ART pcts
•Massa impur. miner.pcts
MASSA DA CANA 2 (t/h)
•Massa água 2•Massa fibra 2
•Massa sol. sol. parc 2
•Massa ART 2•Massa impur. miner. 2
Impur. mir.
Extraídas
(kg/t.h)
Perda
Indeterm. 1(%)
Perda com
lavagem
(%)
Volume de
água
lavagem
que sai
(L/h)
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ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas
fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
microbiológica e vazamentos em geral. O volume de controle esquematizado
na figura 5 mostra o equilíbrio de massa.
Figura 5. Balanço de ART na fase de extração. (Fonte: Minerva, 2004)
A clarificação visa à obtenção de um caldo livre de impurezas. Para
esse objetivo estão envolvidas as etapas de peneiramento, tratamento
químico, aquecimento, decantação e filtragem do caldo, conforme pode ser
visualizado pela Figura 6. Para a clarificação é adicionada cal, na forma de
leite de cal, e, portanto, um volume determinado de água se junta ao
processo.
Artigo original
ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas
fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
Figura 6. Balanço de ART na fase de clarificação do caldo.
A maioria das usinas não possui um método para medir a sua vazão,
sendo adicionada água à cal, de maneira empírica, até obter suspensão
visualmente estabilizada. Porém, a quantidade de cal utilizada é
precisamente conhecida, podendo ser atrelada à quantidade de cana moída
ou à quantidade de açúcar produzido. De acordo com Cesar & Delgado
(1977), a massa de água para completar a reação química para “extinção” e
obtenção de uma suspensão grosseira de cal é da ordem de 3,5 vezes a massa
de cal. Portanto, a massa de cal é um dado de entrada do simulador.
O mesmo acontece com o volume do fluxo de água existente na torta
de filtro. A torta de filtro é um subproduto do processo, fruto da filtragem do
lodo decantado durante a clarificação do caldo. Essa água, por conter açúcar,
deve ser retirada da torta de filtro e retornar ao processo. Ela é determinada
em função de outras duas variáveis: fluxo de massa da torta, que
normalmente é medida em tonelada/ hora, e umidade da torta, que é medida
por amostragem.
Essas duas variáveis também fazem parte dos dados de entrada do
simulador. Outra variável que adiciona volume ao caldo é a água de
embebição do lodo (impurezas retiradas pelos equipamentos de decantação)
como agente facilitador de filtragem. Ela normalmente é conhecida ou
estimada e entra na simulação como um dado primário.
As perdas de açúcar envolvidas, aqui, estão relacionadas ao arraste
pela torta de filtro e pela perda indeterminada que tem origem nas mesmas
causas da evaporação.
O caldo primário é mais rico em ART que o secundário, ou misto,
sendo, assim, mais apropriado para a fabricação do açúcar, uma vez que,
para sua fabricação, é necessário promover a concentração (elevar o Brix)
desse ART ao longo das fases seguintes, porém, nem sempre ele é
direcionado exclusivamente para esse fim. Assim, para determinação do
balanço de ART é necessário definir qual tipo de caldo será utilizado na
fabricação do açúcar ou do álcool.
Outra definição estratégica a ser tomada é a prioridade de fabricação
– álcool ou açúcar – quando a quantidade de caldo não for suficiente para
lotar ambos os processos, ou mesmo um deles isoladamente. Porém, variação
na qualidade ou no fornecimento da matéria prima e problemas operacionais
alteram esse equilíbrio. Nestes cenários as estratégias ficam assim
classificadas:
A – Prioridade 1: Fabricação de açúcar (destinar o caldo prioritariamente
para o processo de fabricação de açúcar e o restante, se houver, para o
processo do álcool) Neste caso há duas opções de escolha de caldo para ser
utilizado no processo de açúcar: primário e misto. Apesar de ser uma opção,
Artigo original
ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas
fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
a escolha de caldo secundário para a fabricação de açúcar não é comumente
utilizada e não será considerada.
A.1 – Opção 1: Caldo primário para a fabricação do açúcar Se o caldo
escolhido for o primário é necessário tornar consistente a quantidade de
caldo primário extraído e a capacidade dos equipamentos de fabricação de
açúcar à frente da moenda. Entretanto, os equipamentos de fases diferentes
operam com produtos de concentração e volume diferentes que devem ser
ajustados, relativamente, ao volume e à concentração do caldo da fase de
clarificação. Essa operação é chamada de capacidade ajustada, e a
consistência deve ser feita para a menor capacidade máxima de
processamento ajustada, denominada ca e dada em m3/h. Ela fornece dois
cenários.
Na fase de evaporação do caldo observa-se perda indeterminada
associada, principalmente, à decomposição da sacarose devido a
temperaturas elevadas. As perdas que podem ser quantificadas estão
ligadas ao multi-jato, que é um equipamento utilizado para promover a
formação de autovácuo nos evaporadores, formação esta necessária para
realizar a evaporação em temperaturas mais baixas. Esses equipamentos
utilizam injeção de água para formação do autovácuo, e ela acaba por
arrastar alguma quantidade de açúcar nesse processo.
O caldo, nesta fase, sofre a maior variação de massa de todo o
processo industrial. Ele parte da condição de clarificado para a condição de
xarope, nome usado para o caldo concentrado na saída da evaporação, como
pode ser visualizado na figura 7.
Figura 7. Balanço de ART na fase de evaporação. (Fonte: Minerva, 2004)
Nos processos de cozimento, cristalização, centrifugação e secagem a
perda de açúcar envolvida é semelhante àquelas que ocorrem na evaporação,
ou seja, perdas indeterminadas por decomposição da sacarose devido a
temperaturas elevadas e as perdas por arraste no multi-jato (equipamento
semelhante e com a mesma finalidade do multi-jato da evaporação), que, por
outro lado, podem ser quantificadas.
Artigo original
ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas
fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
Nesta fase, porém, outra perda significativa e que normalmente é
incluída nas indeterminadas, devido à sua difícil obtenção, é a perda que
ocorre na operação de secagem.
O açúcar sai do processo com certa umidade e, antes da
armazenagem, é necessária a secagem, que se processa por fluxo de ar seco e
quente sobre ele. A perda se dá pelo arraste do açúcar pelo fluxo de ar. A
minimização dessa perda é realizada pela “lavagem” do ar que retorna ao
processo. A construção da fronteira imaginária para a realização do
equilíbrio de massa é mostrada pela figura 8.
Figura 8. Balanço de ART nas fases de cozimento, cristalização, centrifugação. e
secagem.(Fonte: Minerva, 2004)
O balanço de ART para o processo do álcool, neste trabalho, parte da
fase de fermentação, uma vez que a recepção, extração e, com algumas
considerações, também a clarificação do caldo são fases realizadas para
obtenção do caldo para ambos os processos e já foram demonstradas
anteriormente.
As perdas provenientes do processo de preparo do mosto, fermentação
e centrifugação estão associadas a questões químicas, mecânicas e
microbiológicas, assim como nas demais partes de uma usina, porém o efeito
desta última é muito significativo nesta fase, pelo fato de a fermentação ser
um processo biológico.
Como perda química pode-se destacar a morte de levedura por
variações no pHdo tratamento químico. A perda, neste caso, deve-se à
necessidade de reprodução da levedura para atingir a quantidade normal
novamente, com conseqüente consumo de energia (ART).
Por perdas mecânicas observam-se aquelas ligadas à eficiência da
torre de “lavagem” do CO2 (produto da fermentação alcoólica), em separar o
Artigo original
ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas
fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
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álcool, eficiência da centrifugação na separação do fermento dos demais
componentes, perdas em lavagens de dornas e possíveis vazamentos em
equipamentos em geral. As perdas microbiológicas devem-se as variações na
viabilidade da própria levedura, fugindo ao equilíbrio entre produção de
álcool e consumo “biológico” de energia e a presença de outros
microrganismos que interagem e afetam negativamente o processo de
fermentação. De todas essas perdas, a única que pode ser quantificada é a
perda na fermentação, ficando as demais na categoria indeterminada.
Neste ponto do processo é necessário verificar se os equipamentos
desta fase e da fase de destilação têm capacidade para processar o total de
mosto/vinho. Caso não tenha, há a opção de limitar a quantidade de mel
proveniente do açúcar a ser adicionado ao caldo, armazenando o restante em
tanques para ser processado numa eventual parada da moagem.
Se a armazenagem do mel não for suficiente para equilibrar a
capacidade de processamento dos equipamentos ou, ainda, não for de
interesse, então é necessário diminuir a moagem de cana.
Essa ação de armazenar, ou não, está ligada ao fator regulador de
mel-frm. Fator regulador de mel maior que 1 significa que há folga na
capacidade dos equipamentos; e menor que 1 significa que é necessário
armazenar mel. Esse fator é mostrado no simulador. Uma fronteira
imaginária ao redor das fases de preparo do mosto, fermentação e
centrifugação são mostradas pela figura 9.
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ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas
fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
Figura 9. Fluxograma balanço de massa genérico de uma usina de açúcar e álcool. (Fonte:
Minerva, 2004)
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fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
As perdas envolvidas na destilação são, praticamente, todas
determinadas. Elas ocorrem pela presença de resíduos de álcool na vinhaça
e flegmaça, resíduos estes não separados dos demais componentes durante o
processo de destilação, por “desvios” na operação dos equipamentos. A figura
10 mostra o equilíbrio de massa desta fase. Os produtos da destilaria são o
álcool anidro e hidratado.
Figura 10. Novo Fluxograma balanço de massa genérico de uma usina de açúcar e
álcool (Fonte: Minerva, 2004)
O álcool anidro é produzido na coluna C da destilaria, a partir do
álcool hidratado. Portanto, o volume de álcool anidro produzido tem valor
que varia de “zero” até um valor máximo, que pode ser a capacidade máxima
de produção da coluna C ou o volume total de álcool hidratado.
A quantidade produzida está limitada a esses fatores e, dentro deles,
o simulador permite a escolha da quantidade desejável através do fator de
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fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
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conversão de álcool hidratado em anidro – Fha. A escolha das quantidades
está ligada, na prática, a fatores operacionais ou econômicos, tendo um
campo na planilha para o seu lançamento.
Aspectos ambientais do processo industrial
A cultura da cana-de-açúcar é praticada em mais de 80 países no
mundo (ÚNICA, 2005), com variações nos períodos e técnicas de cultivo
dependendo de condições locais. É caracterizada como uma cultura de
altíssima eficiência de fotossíntese (portanto, com grande produção de
biomassa por unidade de área).
No Brasil é cultivada principalmente em grandes áreas no Nordeste e
Centro-Sul, com destaque para São Paulo com 60% da produção nacional.
São usados cinco ou seis cortes antes da reforma do canavial, e o período de
safra é de seis ou sete meses. Todo o processo de produção é intensivo em
mão-de-obra, especialmente a colheita; o avanço de mecanização tem
reduzido o número de empregos (por unidade de produção) e também a sua
sazonalidade. A cultura utiliza fertilizantes e defensivos agrícolas
moderadamente e recicla todos os efluentes industriais da produção de
etanol e açúcar como insumos para a lavoura. A prática da queima do
canavial antes da colheita (retirando as folhas para facilitar o corte) está
sendo gradualmente reduzida, com restrições ambientais e de segurança em
algumas áreas, mas ainda é dominante.
Após a colheita, a cana de açúcar é transportada em caminhões, bi-
caminhões ou treminhões, para o processamento na usina. A operação
integrada de corte, carregamento e transporte têm evoluído muito para
evitar compactação do solo agrícola e para reduzir custos, com sistemas de
grande capacidade, dentro dos limites legais das estradas.
Os colmos de cana são processados para produzir etanol e açúcar.
Parte da cana é lavada para retirar impurezas minerais (a cana de colheita
manual, apenas) apesar de que ainda existem algumas usinas que misturam
a cana colhida manualmente com a colhida mecanicamente na lavagem, o
que ocasiona um maior gasto de água. Um sistema de extração (no Brasil,
quase exclusivamente moagem: a cana é picada, desfibrada e passa por uma
série de moendas) separa o caldo, contendo a sacarose, da fibra (bagaço).
Para a produção de açúcar, o caldo é limpo (decantação e filtro prensa,
retirando um resíduo, a torta de filtro), concentrado e cristalizado. Uma
parte dos açúcares não cristalizados e impurezas (melaço) são separadas; no
Brasil este mel residual é em geral muito mais rico em açúcar, evitando-se o
estágio final na cristalização e usando o mel, em mistura com caldo, como
insumo para a fermentação. Esta mistura é levada à concentração adequada
e fermentada com leveduras; os sistemas na maioria são do tipo fed-batch,
com reciclo da levedura, mas há processos contínuos. O vinho resultante é
destilado, produzindo álcool (hidratado ou anidro) e deixando como resíduo a
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vinhaça (a água da cana e a adicionada na moagem, matéria orgânica, e
minerais importantes, como o potássio, que vieram com a cana).
Toda a energia para o processamento (elétrica; mecânica, no
acionamento de algumas bombas, ventiladores e das moendas; térmica, para
os processos de concentração do caldo e destilação) é suprida hoje por um
sistema de co-geração que usa somente o bagaço como fonte energética; a
usina é auto-suficiente, e em geral por ter excedentes de energia. Como
principal insumo químico, é empregada a soda cáustica (NaOH) para
lavagem de pisos e equipamentos e na produção de álcool neutro. Algumas
Usinas estão substituindo as caldeiras antigas, de baixa pressão (22 bar),
por equipamentos modernos (60 a70 bar)
Os processos industriais têm como resíduos a vinhaça, a torta de filtro
e as cinzas das caldeiras de bagaço. São totalmente reciclados para a
lavoura: a vinhaça na forma líquida, como fertirrigação; a torta
transportada em caminhões, como adubo. Os processos industriais utilizam
água (captada de rios e poços) em várias operações; há uma intensa
reutilização, visando reduzir a captação e o nível do despejo tratado.
Impactos no meio ambiente
Os impactos no meio ambiente consideram a cultura da cana, o
processamento industrial e o uso final. Incluem os efeitos na qualidade do ar
e no clima global, no uso do solo e biodiversidade, na conservação do solo,
nos recursos hídricos e o uso de defensivos e fertilizantes. Estes impactos
podem ser positivos ou negativos; em alguns casos a indústria da cana tem
resultados muito importantes, como na redução de emissões de gases de
efeito estufa (GEE) e na recuperação de solos agrícolas. A legislação
ambiental (incluindo restrições ao uso do solo) é avançada no Brasil.
A cana-de-açúcar é matéria-prima de grande flexibilidade. Com ela é
possível produzir açúcar e álcool de vários tipos; fabricar bebidas como
cachaça, rum e vodka e gerar eletricidade a partir do bagaço via álcool-
química. Da cana se aproveita absolutamente tudo: bagaço, méis, torta e
resíduos de colheita.
Do bagaço, obtêm-se bagaço hidrolisado para alimentação animal,
diversos tipos de papéis, fármacos e produtos como o furfurol, de alta
reatividade, para a síntese de compostos orgânicos, com grande número de
aplicações na indústria química e farmacêutica.
Do melaço, além do álcool usado como combustível, bebida, e na
indústria química, farmacêutica e de cosméticos, extraem-se levedura, mel,
ácido cítrico, ácido lático, glutamato monossódico e desenvolve-se a chamada
álcoolquímica – as várias alternativas de transformação oferecidas pelo
álcool etílico ou etanol.
Do etanol podem ser fabricados polietileno, estireno, cetona,
acetaldeído, poliestireno, ácido acético, éter, acetona e toda a gama de
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produtos que se extraem do petróleo. Seu variado uso inclui a fabricação de
fibras sintéticas, pinturas, vernizes, vasilhames, tubos, solventes,
plastificantes, etc.
Dos resíduos, utilizam-se a vinhaça e o vinhoto como fertilizantes.
Existem ainda outros derivados: dextrana, xantan, sorbitol, glicerol, cera
refinada de torta, antifúngicos, etc.
A cana-de-açúcar gera, portanto, assim como o petróleo, incontável
número de produtos, de fermento a herbicidas e inseticidas, com importante
diferencial: são biodegradáveis e não ofensivos ao meio ambiente.
A produção atual de álcool no mundo é da ordem de 35 bilhões de
litros, dos quais 60% destinam-se ao uso combustível. O Brasil e os Estados
Unidos são os principais produtores e consumidores (UNICA, 2007).
O mercado possui enorme potencial de expansão, graças a fatores
como o combate mundial ao efeito estufa e à poluição local, que levou à
substituição de aditivos tóxicos na gasolina; a valorização da segurança
energética, buscando-se autonomia pela diversificação das fontes de energia
utilizadas; o incremento da atividade agrícola, que permite a criação de
empregos e a descentralização econômica.
A comunidade científica afirma que o petróleo já inaugurou seu
período de depleção, caracterizado por demanda muito superior às reservas
existentes. Isso abre caminho para que a energia limpa e renovável de fontes
como a biomassa da cana-de-açúcar e outros vegetais se transforme em um
dos principais energéticos do século 21.
Razões econômicas (economia de divisas) e sociais (geração de
empregos) inspiraram a utilização do álcool como combustível no Brasil, mas
sua sustentabilidade também se baseia na contribuição para a melhoria do
meio ambiente: combustível limpo, o álcool tornou-se grande aliado na luta
contra a degradação ambiental, principalmente nos grandes centros
urbanos.
O Brasil já colhe os frutos ambientais do seu uso em larga escala.
Estudo publicado pela Confederação Nacional da Indústria, em 1990, que
comparou cenários de utilização de combustíveis na Região Metropolitana de
São Paulo, concluiu que o melhor cenário para a redução de emissões seria o
uso exclusivo do álcool em toda a frota; o pior, o uso de gasolina pura. Na
faixa intermediária, situaram-se os cenários de frota operando
exclusivamente com gasolina contendo 22% de etanol e, em posição
ambientalmente mais favorável, o mix da frota circulante em 1989,
composto por 51% de veículos com 22% de etanol na gasolina e 49% de
veículos a álcool puro.
O maior diferencial ambiental do álcool está na origem renovável. É
extraído da biomassa da cana-de-açúcar, com reconhecido potencial para
seqüestrar carbono da atmosfera, o que lhe confere grande importância no
combate global ao efeito estufa.
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fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
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Os impactos ao meio ambiente estão sendo ignorados pelos que
defendem a substituição do petróleo pelo álcool combustível como uma
medida para redução do aquecimento global. Um dos processos de produção
mais comuns é a queima da palha do canavial, para facilitar o corte manual
e aumentar a produtividade do cortador de cana. Essa prática reduz custos
de transporte e aumenta a eficiência das moendas nas usinas. No entanto, a
queima libera gás carbônico, ozônio, gases de nitrogênio e de enxofre
(responsáveis pelas chuvas ácidas) e provoca perdas significativas de
nutrientes para as plantas, além de facilitar o aparecimento de ervas
daninhas e a erosão. Como opção às queimadas, responsáveis por boa parte
das mortes dos cortadores por meio da inalação de gases cancerígenos, a
mecanização pode ser extremamente prejudicial ao solo, pois o comprime,
não permitindo a entrada de oxigênio. Apesar da grande importância das
queimadas, abordaremos neste trabalho somente os impactos do processo
industrial.
O processo nas indústrias de açúcar e álcool é feito com uso intenso de
água, energia térmica e eletromecânica que provém da queima do bagaço
nas caldeiras. São empregados reativos químicos e biológicos como: soda
cáustica, cal, ácidos e leveduras. Como resultados do processo, são
produzidos: açúcar, álcool, proteínas de levedura, além de resíduos sólidos,
líquidos e gasosos.
Nas imediações da usina há intensa movimentação de caminhões que
transportam matérias- e resíduos. Dependendo das características de
ocupação dos arredores, bem como a inexistência de anéis viários nas
proximidades de pequenosnúcleos urbanos e comunidades rurais afastadas,
tal movimentação de caminhões pode gerar emissões de ruídos e vibrações,
causando incômodos e danos aos moradores. Igualmente, tem-se verificado
grande emissão de poeiras, que causam problemas respiratórios nessas
pessoas.
Os efluentes do processo industrial da cana-de-açúcar também
prejudicam a natureza. Sem o devido tratamento, os dejetos lançados nos
rios comprometem a sobrevivência de diversos seres aquáticos "Hoje, nem os
mananciais dos rios preservados", atesta Aristides dos Santos, da Federação
dos Trabalhadores na Agricultura de Pernambuco (Fetape). Ele afirma que
praticamente toda a Mata Atlântica nordestina foi dizimada pelos donos dos
canaviais. "Na entre safra, queremos que o governo do Estado de
Pernambuco, comece a trabalhar nas áreas de mananciais com os
trabalhadores desempregados em atividades de proteção ambiental",
completa.
Além disso, como toda monocultura, a plantação da cana em larga
escala diminui a diversidade biológica e empobrece o solo. Tabela 1 - Principais resíduos da produção de açúcar e álcool.
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Fonte: SALLES (1993); Bichara e P. Filho (1991)
Nas usinas mais antigas e localizadas distantes das áreas urbanas,
era comum o uso de valas para descarte de resíduos sólidos domésticos, de
escritório, entulhos de construção civil, podas de árvores, restos de estopas,
graxas e embalagens de óleos. Essas áreas também eram empregadas como
locais de retirada indiscriminada de solo, deposição temporária de material
orgânico (cinzas, fuligens, lodos gerados pela lavagem de cana, material de
limpeza dos tanques de vinhaça, etc.). A degradação ambiental cessa, a
partir do momento em que estes locais são empregados para
armazenamento temporário e compostagem orgânica das cinzas, da fuligem
e da torta de filtro; e os resíduos sólidos são destinados corretamente.
A poluição do ar nas usinas pode ser causada, basicamente, pela
queima do bagaço nas caldeiras, pelas emissões de gases nas torres de
destilação e dornas de fermentação. Mas existem equipamentos de controle
dessas emissões que se usados podem amenizar o problema, o que poderá
ser compreendida como uma medida de produção mais limpa e gestão
ambiental.
Toda demanda de energia térmica, elétrica e mecânica de uma usina,
é suprida a partir da queima do bagaço nas caldeiras, para a geração de
vapor. Essa queima gera como principais poluentes do ar: material
particulado (MP), monóxido e dióxido de carbono eóxidos de nitrogênio. O
MP está associado basicamente ao residual de cinzas e fuligens.
Devido a sua cor escura, causa incômodos nas residências devido a
sua precipitação e provoca efeitos estéticos indesejáveis. Já se esse material
for inalado pode penetrar nos pulmões e diminuir a capacidade respiratória.
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Já os óxidos de nitrogênio na presença de radiação solar e de compostos
orgânicos voláteis (VOC’s) podem gerar ozônio.
As caldeiras com tecnologias modernas são fabricadas para limitar a
temperatura dos gases, gerando quantidades menores de nitrogênio.
Para as caldeiras providas de lavadores de gases a USEPA (United
StatesEnvironmental Protection) adota como referência os seguintes fatores
de emissão: 0,7 Kg de MP/tb e 0,6 Kg de NOx/tb. A Resolução CONAMA nº
382 (2006) fixou em 200 mg/Nm3 e 350 mg/Nm3 as concentrações para MP e
óxidos de nitrogênio, respectivamente.
No Estado de São Paulo, continua em vigor o Artigo 31, Inciso I, do
Decreto Estadual 8.468/76 que exige que o grau de enegrecimento das
emissões gasosas não ultrapasse o Padrão I da Escala de Ringelman, apesar
desta prática ser pouco comum, pois não é eficiente devido à intensa
evaporação de água.
Podem ocorrer problemas com armazenamento do bagaço nas usinas
que não implantaram o sistema de co-geração ou até mesmo naquelas que
têm essa prática, mas não utilizam todo o volume desse bagaço gerado, pois
devido o armazenamento ser ao ar livre sem proteção das chuvas e ventos,
pode ocorrer suspensão de partículas e causar danos á saúde dos
funcionários. Esse particulado pode provocar sérios problemas respiratórios
e deposição nas áreas comuns da empresa causando efeitos estéticos
indesejados.
As emissões de dióxido de carbono, aldeídos, álcool e
ciclohexanoprovenientes dos processos de fermentação e destilação
provocam cheiros tão fortes, que são sentidos nas dependências externas da
destilaria.
A poluição do solo na indústria de açúcar e álcool pode ser bem danosa
ao meio ambiente. Esta poluição pode ser causada pelos resíduos gerados no
processo (torta de filtro e vinhaça), se os mesmos não forem tratados
corretamente já que eles têm uma grande carga de metais pesados.
A torta de filtro é um lodo gerado na clarificação do caldo da cana,
onde geralmente são empregadas várias substâncias químicas. Para cada
tonelada de cana moída obtém-se aproximadamente 25 Kg de torta de filtro.
Antes da destinação final esse resíduo é acumulado temporariamente em
áreas a céu aberto, diretamente sobre o solo. Seu destino final é a adubação
da cana.
A torta de filtro apresenta alta DBO (Demanda Bioquímica de
Oxigênio), devido à grande concentração de metais como: ferro, alumínio,
zinco, manganês, etc. em conjunto com suas características orgânicas,
podem causar poluição se percolado em direção aos corpos de água.
Ramalho e Amaral (2001, p. 126) identificam o aumento da
concentração de metais pesados em solos que recebem adubação com torta
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de filtro e um grande risco de contaminação do lençol freático, uma vez que
os metais não são absorvidos pelas plantas e tendem a percolar.
A vinhaça ou vinhoto é o resíduo líquido gerado no processo de
destilação do álcool. Cada litro de álcool gera de 10,3 a 11,9 litros de
vinhaça, que apresenta: temperatura elevada: pH ácido; corrosividade; alto
teor de potássio; significativas quantidades de nitrogênio, fósforo, sulfatos e
cloretos. O seu despejo nos rios e lagos provocam eutrofização e morte dos
peixes.
Desde a década de 70, a vinhaça é destinada no solo, mas muitas
usinas não fazem esta destinação corretamente, pois deixam grandes
concentrações desse resíduo acumulando durante dias, e fazem essa
distribuição em caminhões, o que resulta na exalação de fortes odores e
proliferação de moscas. Dado a sua riqueza em potássio, matéria orgânica e
teor de água, passou a ser aplicada na lavoura, com grande sucesso
econômico.
Para tanto, normalmente, as empresas utilizam canais sem
revestimento para conduzir o líquido em pontos convenientes, onde através
do método de aspersão do tipo montagem direta, é aplicada nos canaviais.
Em geral as destilarias dispõem de canal principal ou mestre, de onde o
líquido é distribuído a outros canais, denominados secundários, a partir dos
quais é aplicado por aspersão.
A vinhaça é produzida e utilizada durante toda a safra canavieira,
que em geral vai de maio a dezembro. Durante esse período, e por anos e
anos de aplicação a infiltração do líquido pode atingir o lençol freático e
causar problemas de contaminação.
Se a vinhaça não for destinada corretamente (dentro dos níveis de
concentração permitidos), sua disposição no solo pode ser considerada
potencialmente poluidora devido às concentrações de soda cáustica usada
nos processos, o que resulta no acúmulo de sódio no solo.
Em 2005, a CETESB, por meio da Norma Técnica P4.231,
estabeleceram regras para a aplicação da vinhaça no solo agrícola e
restrições nas proximidades de núcleos urbanos, áreas de preservação
permanente, exigindo impermeabilização de canais e reservatórios de
acumulação.
Vê-se, que a destinação tanto da torta de filtro, quanto da vinhaça no
solo, como fertilizante e composto orgânico, carece de leis mais rígidas no
que se refere às concentrações recomendadas para não contaminar o solo e
as águas subterrâneas.
Geralmente, as usinas adotam a prática da fertirrigação, para a
disposição no solo, dos efluentes líquidos gerados no processo, que são
agregados à vinhaça. Assim é feito com as águas geradas no processo de
fabricação do açúcar, as resultantes da lavagem de pisos, equipamentos e
lavadores de gases.
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Na maioria dos países produtores de açúcar, já existem normas de
controle de efluentes líquidos que estabelecem limite da quantidade de
orgânicos, entre 15 e 60 mg/L de DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio),
com exceção da Índia, onde o limite é de 100 mg/L (Purchase, 1996). Nestes
países, o tratamento dos efluentes é realizado por meio de lagoas
anaeróbicas e aeróbicas.
O lançamento de efluentes líquidos nos corpos de água, sem devido
tratamento, e o lançamento de águas sem o devido resfriamento, pode
acarretar na mortandade da fauna aquática. Antigamente, essa prática era
comum. Por meio das Portarias 323/78 e 158/80, o extinto Ministério do
Interior proibiu qualquer tipo de lançamento de águas residuárias de usinas
de açúcar em corpos de água.
A qualidade dos corpos de água também é afetada pelo carreamento
de sujeiras depositadas nas vias de circulação das usinas quando chove.
As atividades de uma usina de açúcar e álcool implicam em grande
potencial de riscos e perigos às pessoas e ao patrimônio da empresa. Pois
nas usinas há grande demanda de produtos perigosos, álcool, melaço e
vinhaça (todos com potencial de combustão) que são armazenados em
grandes quantidades. Os processos implicam na geração de vapor a altas
temperaturas e pressões. Portanto, decorre nessas empresas grande
potencial de incêndios e acidentes com danos que podem comprometer a
saúde e segurança das pessoas e a qualidade do meio ambiente.
Portanto, é essencial a adoção de um Plano de Gerenciamento de
emergências. Mas apesar da legislação exigir a prevenção e combate a
incêndios nas instalações industriais, muitas usinas não cumprem
integralmente essas normas.
Alternativas de produção mais limpa
As considerações sobre poluição ambiental evoluíram nas últimas
décadas de análises pontuais sobre a degradação mais evidente no meio
ambiente (poluição das águas, poluição do ar e desmatamento) para uma
visão abrangente, incluindo relações socioeconômicas e culturais, e
biodiversidade, por exemplo. No Brasil esta mudança aparece na legislação
ambiental com a resolução CONAMA nº 01/1986, impondo a necessidade da
elaboração de Estudo de Impacto Ambiental (EIA) e respectivo Relatório de
Impacto ambiental (RIMA) para a obtenção de licença para atividades que
possam alterar significativamente o meio ambiente. Essa legislação é
aplicada a todos os projetos de empreendimentos no setor de açúcar e álcool,
o que ajuda muito na conscientização dos empreendedores da indústria de
açúcar e álcool, no sentido de adequarem seus processos visando o cuidado
com o meio ambiente, o que torna esta, uma medida de produção mais
limpa. A legislação no Brasil tem uma forte dinâmica e as Licenças de
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Operação devem ser renovadas a cada dois ou três anos, nos casos de usinas
ou destilarias.
O setor sucroálcooleiro no Brasil é reconhecido hoje pelos benefícios
ambientais do uso do etanol como substituição de combustível fóssil; da
produção de açúcar com uso exclusivo de combustível renovável; do início do
uso do potencial de produção de excedentes de energia elétrica. Por outro
lado sua relação com o meio ambiente, melhorando sua posição como
“produto limpo com produção limpa”, pode caminhar além do atendimento
às exigências legais, buscando a melhoria ambiental contínua do processo de
produção. Isto será uma imposição até em função da sua situação como o
produtor mais competitivo internacionalmente (MACEDO, 2005).
A tendência normal da legislação ambiental é tornar-se cada vez mais
restritiva; áreas importantes, e onde a evolução dos produtores já é sentida,
incluem o controle de efluentes e a racionalização do uso da água.
Na agroindústria da cana, custos de produção favoráveis no Brasil e o
suprimento de energia do bagaço tornam a sacarose muito atraente para
dezenas de produtos; já são produzidos no Brasil o sorbibol, aminoácidos,
ácidos orgânicos e extratos de leveduras.
Plásticos e outros artigos de grande volume (incluindo derivados do etanol)
poderão ser introduzidos nos próximos anos.
O uso do etanol (puro ou em mistura) tem levado a melhorias
consideráveis na qualidade do ar nos centros urbanos, decorrentes da
eliminação dos compostos de chumbo na gasolina e do enxofre, e das
reduções nas emissões de CO e na reatividade e toxicidade de compostos
orgânicos emitidos. O controle dos efeitos indesejáveis das queimadas
(sujeira e riscos de acidentes) está ocorrendo eficientemente de maneira
progressiva, dentro da legislação vigente.
No setor de cana-de-açúcar, a relação entre a energia renovável
produzida e a energia fóssil usada é de 8,3 na produção de etanol. A
conseqüência é um extraordinário desempenho do setor, evitando emissões
de GEE equivalentes a 13% das emissões de todo o setor de energia no
Brasil (base 1994).
O Brasil tem a maior disponibilidade de água do mundo, e o uso da
irrigação agrícola é relativamente pequeno; a cultura da cana-de-açúcar
praticamente não é irrigada. A captação de água para o processo industrial
tem sido reduzida substantivamente nos últimos anos, com re-utilização
cada vez maior (Tabela 2). Os tratamentos são suficientes, em São Paulo,
para garantir a qualidade da água retornada. O tratamento adequado das
áreas de proteção ambiental referentes a matas ciliares teve grande
evolução, e poderá constituir-se em poderoso auxiliar também na proteção
da biodiversidade.
A água entra nas usinas com a cana (cerca de 70% do peso dos colmos)
e com a captação para usos na indústria. A água captada é usada em vários
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processos, com níveis diferentes de reutilização; uma parcela é devolvida
para os cursos de água, após os tratamentos necessários, e outra parte é
destinada, juntamente com a vinhaça, à fertirrigação.
A diferença entre a água captada e a água lançada é a água
consumida internamente (processos e distribuição no campo) (NETO, Centro
de Tecnologia Canavieira, 2005).
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Tabela 2 - Usos da água (valores médios) em usinas com destilaria anexa
Fonte: Única (2005)
Quanto aos efluentes e sua carga orgânica, o levantamento feito em
1995 em 34 usinas indicou uma carga orgânica remanescente de 0,199 Kg
DBO5 / t cana, que comparada com estimativas do potencial poluidor na
mesma época representava uma eficiência de 98,4 %. Notar que a
fertirrigação da lavoura da cana-de-açúcar é o grande canal de disposição
desta matéria orgânica, com vantagens ambientais e econômicas (Única,
2005).
Os principais efluentes e os seus sistemas de tratamento são:
• Água de lavagem de cana: 180 a 500 mg/l de DBO5 e alta concentração de
sólidos. Tratada com decantação (lagoas) e lagoas de estabilização, para o
caso de lançamento em corpos d’água. Na reutilização, o tratamento consiste
em decantação e correção do pH entre 9 e 10.
• Águas dos multijatos e condensadores barométricos: baixo potencial com
tanques aspersores ou torres para resfriamento, com recirculação ou
lançamento.
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ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas
fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
• Águas de resfriamento de dornas e de condensadores de álcool: alta
temperatura (~ 50°C). Tratamento com torres de resfriamentos ou tanques
aspersores para retorno ou lançamento.
• Vinhaça e águas residuárias: grande volume e carga orgânica (10,85/l de
álcool, com cerca de 175g DBO5 / l de álcool). A vinhaça é aplicada na
lavoura de cana conjuntamente com as águas residuárias (lavagem de pisos,
purgas de circuitos fechados, sobra de condensados), promovendo a
fertirrigação com aproveitamento dos nutrientes.
O Banco Mundial faz exigências quanto ao máximo de concentração
de poluentes nos efluentes, como mostra a tabela 3. Além de recomendar,
como medida de prevenção, a redução da vazão de efluentes até 1,3 m3/tc,
com tendência a atingir o nível de 0,9 m3/tc, implementando a recirculação
da água. Tabela 3 Exigências do Banco Mundial para efluentes líquidos de Usinas
açucareiras
Fonte: Word Bank (1997)
Oportunidades de Produção mais Limpas (P+L)
1. Economia de água, dispensando o processo de lavagem da cana-de-açúcar
através da eliminação da despalha com fogo (reduzindo a aderência de terra
e pedregulhos) e da remoção a seco de parte das impurezas;
2. Conhecer melhor os resíduos gerados na empresa, iniciando um processo
de implementação de segregação dos resíduos sólidos, separando-os
conforme as normas relativas à coleta seletiva e segregação de resíduos
sólidos. Este procedimento permite e facilita a reciclagem de materiais, o
que deverá contribuir para reduzir o consumo de materiais na natureza;
3. Capacitar melhor os profissionais em cada uma de suas funções,
promovendo cursos de aperfeiçoamento profissional para acompanhar a
freqüente evolução tecnológica do setor. E promover um profissional
especializado no setor de manutenção da empresa, visando sempre o bom
andamento dos processos e a qualidade na manutenção de equipamentos;
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ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas
fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
4. Desenvolvimento de novas variedades, cada vez mais adaptadas ao clima,
tipo de solo e sistema de corte (manual ou mecanizado) e cada vez mais
resistentes a pragas e com maior concentração de sacarose;
5. Uso de insumos modernos, melhoria do sistema de transporte e
mecanização da lavoura;
6. Melhoria na extração do caldo e diminuição de perdas no processo;
7. Melhorar processos de planejamento e controle;
8. Menor uso de produtos químicos no processo indústrial de fabricação de
açúcar e álcool;
9. Inovações tecnológicas nos processos de produção;
10. Gerenciamento da produção;
11. Co-geração de energia elétrica;
12. Separação da cana colhida mecanicamente, da colhida manualmente
quando da lavagem, evitando assim, o alto consumo de água, pois a cana
colhida manualmente é bem mais suja do que a da colheita mecanizada;
13. Educação ambiental para todos os colaboradores, fornecedores e até
mesmo os profissionais terceirizados da usina;
14. Implantação de anéis viários e pavimentação de estradas e vias de
circulação, evitando assim ruídos e poeiras, ocasionados pelos caminhões
que circulam no entorno da usina;
15. Segregação de todas as águas residuárias para tratá-las separadamente
da vinhaça, por meio da técnica de lodos ativados e posterior retorno aos
corpos d’água adjacentes, dentro dos padrões legais;
16. Técnicas de reuso das águas:
17. Retorno de condensáveis;
18. Implementação de limpeza a seco da cana;
19. Macro medição do consumo de água;
20. Desassoreamento das represas de captação;
21. Implantação de calhas nas coberturas dos prédios, pavimentação e
construção de galerias de águas pluviais, tanques de acúmulo e dissipação
das águas das chuvas que atingem as áreas de circulação de máquinas e
caminhões;
22. Uso da vinhaça como fertilizante dentro dos padrões permitidos, visando
não poluir o solo e as águas subterrâneas, pois seu uso adequado repõe
nutrientes ao solo, aumenta a produtividade agrícola, eleva o pH do solo,
aumenta o poder de retenção de água, aumenta a população microbiana e
melhora a estrutura do solo;
23. Aproveitamento da palha para geração de energia;
24. Compactação e Impermeabilização com geomembrana de Polietileno de
Alta densidade (PEAD) das áreas de compostagem ao ar livre para evitar a
contaminação do solo e das águas subterrâneas por resíduos de torta de
filtro;
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fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de
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25. Emprego de lavadores de gases para controlar as cinzas, fuligens e
óxidos de nitrogênio gerados na queima do bagaço nas caldeiras;
Amostragens de chaminés acompanhadas pela CETESB, em 2006,
revelaram que é possível atingir concentração de material particulado em
caldeira de 150 tv/h, provida de lavador Venturi de até 120 mg/Nm3. No fim
da safra, entretanto, desgastes dos lavadores, falta de água, muitas vezes
causam perda de eficiência na retenção dos poluentes.
26. Troca das caldeiras antigas pelas modernas;
27. Monitoramento das chaminés, por meio de opacímetros, para verificar o
grau de enegrecimento das emissões gasosas;
28. Cobertura do bagaço que fica depositado no pátio da usina, evitando a
suspensão de MP;
29. Toda usina deve ter Plano de Gerenciamento de Emergências;
30. Economia de Insumos e matérias-prima;
Viabilidade
Hoje em dia, é evidente a necessidade de implementação de um
Programa de Produção mais limpa nas indústrias, principalmente as do
setor sucroálcooleiro devido ao grande volume de resíduos gerados nos
processos da usina, resíduos esses que podem ser aproveitados com o uso de
novas técnicas e tecnologias para melhoria da empresa, tanto no setor
econômico como para minimizar os impactos causados ao meio ambiente.
O grande avanço da cana-de-açúcar, devido ao seu grande potencial
bioenergético, deve servir de exemplo para o cuidado com o meio ambiente,
já que apesar desse potencial, o setor também pode causar impactos no meio
ambiente se não administrado e gerenciado de maneira a diminuir e evitar
desperdícios, aproveitando melhor a matéria prima e os insumos de
produção, estimulando o desenvolvimento sustentável e promovendo
economia e lucratividade para a usina.
A tabela 4 demonstra algumas das várias maneiras de se introduzir
um programa de produção mais limpa na indústria de açúcar e álcool.
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Tabela 4– Exemplos de medidas de Produção mais Limpa
REJEITO ORIGEM COMPOSIÇÃO REDUÇÃO REÚSO/RECICLAGEM
Água de lavagem da
cana
-Lavagem da cana antes
da moagem;
-Teores consideráveis de
sacarose, principalmente
no caso de despalha da
cana com fogo;
-Matéria vegetal, terra e
pedregulhos aderidos;
-Eliminação da despalha
com fogo reduz aderência
de terra e pedregulhos,
podendo haver dispensa
de lavagem;
-Realização da lavagem
em mesa separada
daquela onde ocorre o
desfibramento (evita
perda de bagacilho
aderido);
-Redução vazão de água
usada, através da
remoção a seco de parte
das impurezas;
-Reciclagem no processo de embebição
(permite recuperação de parte da sacarose
diluída);
-Reciclagem no processo de lavagem
(necessário tratamento para remoção de
sólidos grosseiros e resíduos sedimentáveis, e
eventualmente para remoção de substâncias
orgânicas solúveis);
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REJEITO ORIGEM COMPOSIÇÃO REDUÇÃO REÚSO/RECICLAGEM
Água dos
condensadores
barométricos e água
condensada nos
evaporadores
-Concentração do caldo; -Água contendo açúcares,
arrastados em gotículas;
-Redução perda do xarope:
Redução da velocidade do
fluxo;
Redução da temperatura
da água de condensação;
-Recuperação do xarope:
Uso de obstáculos que
diminuam o arraste
(separadores e
recuperadores de arraste);
Aumento da altura dos
evaporadores;
-Reciclagem da água no próprio processo
(cuidado com teor de açúcar);
-Reciclagem no processo, mas em outra
etapa, como:
Embebição da cana;
Lavagem do mel após cristalização do açúcar;
Geração de vapor;
Lavagem de filtros;
Preparo de solução para caleagem (na
clarificação);
Bagaço -Moagem da cana e
extração do caldo;
-Celulose, com teor de
umidade de 40-60%;
-Cogeração energia elétrica;
-Obtenção de composto-uso como adubo;
-Produção de ração animal;
-Produção de aglomerados;
-Produção de celulose;
Torta de Filtração
-Filtração do lodo
gerado na clarificação;
-Resíduos solúveis e
insolúveis da calagem;
-Rico em fosfatos;
-Uso como condicionador do solo;
-Produção de ração animal;
REJEITO ORIGEM COMPOSIÇÃO REDUÇÃO REÚSO/RECICLAGEM
Água de remoção de
incrustações
-Remoção química (soda
ou solução ac.clorídrico)
de sais, na concentração
do caldo (volume
reduzido);
-Variam muito, mas
predomínio de fosfatos,
sílica, sulfatos,
carbonatos e oxalatos;
-Pelo elevado teor de fosfato e pequena
quantidade, incorporação ao vinhoto para uso
como fertilizante;
-Uso como complemento da atividade em
tratamento biológico de efluentes;
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Água da lavagem das
dornas
-Lavagem dos
recipientes de
fermentação, p/
obtenção do álcool
(volume reduzido);
-Semelhante ao vinhoto,
mas bem mais diluído
(cerca de 20% de vinhoto);
-Uso como fertilizante (observar taxa de
aplicação em função à composição e do tipo
de solo);
Vinhoto
-Resíduos da destilação
do melaço fermentado
(para obtenção do
álcool);
-Alta DBO e DQO;
-Uso como fertilizante (observar taxa de
aplicação em função à composição e do tipo
de solo);
Melaço -Fabricação de açúcar; -Alta DBO (~90.000mg/l); -Praticamente todo usado
na produção do álcool;
-Produção álcool;
-Fabricação levedura;
Ponta da cana -Corte da cana para
moagem;
-Alimento animal;
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Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.
De acordo com a figura 11 (fluxograma de balanço de massa genérico
de usina de açúcar e álcool) e a Tabela 4 (exemplos de medidas de P+L),
propomos como exemplo, a implementação de medida para economia de
água.
Em um primeiro momento vamos priorizar a economia de água,
dispensando o processo de lavagem da cana-de-açúcar através da eliminação
da despalha com fogo (reduzindo a aderência de terra e pedregulhos) e da
remoção a seco de parte das impurezas.
Assim logo de início conseguiremos economizar 5000m3 de água.
Figura 11. Fluxograma balanço de massa genérico de uma usina de açúcar e
álcool. (Fonte: Minerva, 2004)
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Para demonstrar a viabilidade da Implantação de um programa de
P+L em uma usina de açúcar e álcool, podemos tomar como exemplo a
economia de água, dispensando o processo de lavagem de cana-de-açúcar,
através da eliminação da despalha com fogo (reduzindo a aderência de terra
e pedregulhos) e da remoção a seco de parte das impurezas.
Assim, logo de início, apenas tomando essa medida, de acordo de
acordo com a Figura 9 (fluxograma de balanço de massa genérico de usina
de açúcar e álcool) e a Tabela 4 (exemplos de medidas de P+L),
conseguiremos economizar 5000m3 de água.
Com o aumento da mecanização da colheita e a diminuição da prática
de queima prévia da palha dos canaviais, cresce significativamente a
quantidade de palhiço (folhas, ponteiros e frações de colmos e raízes) que
seguem para as indústrias. E a quantidade de resíduos minerais que
acompanham a cana crua também aumenta. Para evitar grandes perdas de
sacarose no processo industrial, é preciso separar essas impurezas, isso
poderá ser feito através do sistema de limpeza a seco que poderá ser
instalado logo no descarregamento de cana na entrada da usina. Trata-se de
uma solução já adotada por algumas usinas, com bons resultados. Parte
destas unidades separam e mandam para a lavoura a terra e a palha
recolhida, já outras separam a palha da terra e passam-na pela moenda. No
entanto o ideal seria a utilização da palha como combustível suplementar
para as caldeiras de bagaço, possibilitando um aumento de geração de
energia excedente que poderá ser vendida.
Quando passamos a conhecer melhor os resíduos gerados seja em uma
usina, ou em qualquer outra empresa, poderemos iniciar um processo de
implementação de segregação de resíduos sólidos, separando-os conforme as
normas relativas à coleta seletiva.
Este procedimento permite e facilita a reciclagem de materiais, o que
deverá contribuir para reduzir o acúmulo de resíduos na natureza.
Assim sendo, nota-se que com a adoção de somente três medidas de
produção mais limpa já podemos economizar e obter maior lucratividade, o
que pode gerar maior produtividade. Sem contar na grande contribuição e
cuidado com natureza e os Recursos Naturais
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Figura 12. Novo Fluxograma balanço de massa genérico de uma usina de açúcar e
álcool Fonte: CESTESB (2002)
Conclusão
Diante do cenário de mudanças climáticas e do aquecimento global, é
sabido que o mundo reconhece a necessidade da redução dos Gases de Efeito
Estufa (GEE). E sabe-se também que devido à este cenário, busca-se cada
vez mais energias alternativas, principalmente no setor de biocombustíveis.
O Brasil é muito rico em se tratando dessas energias.
Dentre as diversas formas de energia renováveis existentes em nosso
país, há uma que está sempre em pauta no mundo inteiro, a produção de
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açúcar, álcool e energia a partir da cana-de-açúcar, com destaque para São
Paulo com 60% da produção nacional.
Apesar da cana-de-açúcar ser de origem renovável – e contribuir com
impactos positivos para o meio ambiente, como por exemplo: seqüestro de
carbono contribuindo com a redução dos GEE (Gases de Efeito Estufa); a
conservação do solo; o uso mínimo de agrotóxicos; a grande capacidade
energética do bagaço, as características favoráveis do etanol como
combustível alternativo; -sabemos que a indústria sucroálcooleira também é
grande geradora de resíduos que tendem a impactar o meio ambiente.
Diante disto e ante as mudanças climáticas que se apresentam,
trilhar o caminho do equilíbrio entre a economia e a preservação da
qualidade ambiental, deve ser ponto de partida do setor sucroálcooleiro para
minimizar os impactos ambientais negativos causados nos seus processos.
A implantação da produção mais limpa na indústria de cana-de-
açúcar é uma ferramenta eficiente na gestão desses impactos, pois é uma
estratégia ambiental preventiva e integral que envolve processos, produtos e
serviços de maneira que se previnam ou reduzam os riscos de curto ou longo
prazo para o ser humano e o meio ambiente.
A economia de água é um bom exemplo de medida de P+L, já que o
setor utiliza muito esse recurso natural em vias de escassez. Com certeza a
economia de água poderá resultar em lucros para as indústrias
sucroálcooleiras, e esse lucro poderá ser revertido em maiores investimentos
em equipamentos, novas tecnologias, treinamento de pessoal e até mesmo
monitoramento para avaliação do desempenho ambiental.
Portanto, concluímos que a produção mais limpa é um instrumento
eficiente que tende a aprimorar os meios de produção, levando à economia
de matérias-primas e insumos, redução da geração de resíduos e diminuição
do uso de produtos tóxicos no setor.
Os bicombustíveis são uma alternativa para as fontes fósseis de
energia, se produzidos de maneira sustentável, já que a prática de uma
política ambientalmente saudável é essencial e de fundamental importância
para a evolução de um desenvolvimento sustentável com qualidade de vida.
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