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REDE DE TECNOLOGIAS LIMPAS DA BAHIA PPG ENGENHARIA INDUSTRIALDEPARTAMENTO DE ENG. AMBIENTALESCOLA POLITÉCNICAUNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
GANHOS AMBIENTAIS E MUDANÇAS NO CICLO DO NITROGÊNIO A PARTIR DA SEPARAÇÃO DA URINA HUMANA
DO SISTEMA DE SANEAMENTO
Francisco R. A. do NascimentoAsher KiperstokTatiane Barduke
MUDANÇAS GLOBAISAlteração de sistemas planetários auto-
regulatórios
Níveis das mudançasLocal (Ex: Eutrofização)Regional (Ex: Smog, poluição por nitrato)Global (Ex: Mudanças Climáticas)
Importância de entender a capacidade de auto-regulação dos sistemas
PROCESSO DE TOMADA DE DECISÃO
Em recente publicação na revista Nature,Rockstrom et al (2009) identificou equantificou nove limites planetários.
Três já ultrapassaram os limites segurosPerda de biodiversidadeCiclo do nitrogênioMudanças climáticas
MUDANÇAS GLOBAIS
INTERVENÇÃO HUMANAFonte de Nr (Mt N) 1860 1995
2050(projeção)
Natural (subtotal) 246 233 224Raios 5,4 5,4 5,4FBN terrestre 120 107 98FBN marinho 121 121 121
Antropogênico (subtotal) 15 156 267Haber‐Bosch 0 100 165FBN ‐ agricultura 15 31,5 50Queima de combustível fóssil 0,3 24,5 52,2
Total 262 389 492
Fonte: Galloway et al (2004)
NITROGÊNIO REATIVO ATUALMENTE
127 Mt N são removidos para produção de amônia(IFA, 2009);
40 Mt N são removidos através da Fixação Biológicado Nitrogênio nos cultivos (FBN-C) (Gruber, 2008);
25 Mt N são liberados na produção de energia(Gruber, 2008).
192 Mt N
CASCATA DO NITROGÊNIO
Ilustração da cascatado nitrogêniomostrando aseqüência de efeitosque um simples átomode N pode ter emvários reservatóriosdepois de serconvertido de não-reativo para uma formareativa.
Fonte: Galloway (2003)
SITUAÇÃO DO SANEAMENTO
884 milhões de pessoas nãoutiliza água adequada parabeber;
2.6 bilhões de pessoas nãoutiliza saneamento adequado;
6% da população brasileira
1.1 bilhões de pessoas defecam ao ar livre
Fonte: WHO, 2010
OBJETIVO
Avaliar os ganhos ambientais e mudançasno ciclo do nitrogênio a partir daseparação da urina humana do sistemade Saneamento.
ECOLOGIA INDUSTRIAL
O principal objetivo da EI é reduzir oupreferencialmente eliminar o uso desubstâncias que não podem ser convertidaspara a forma inerte novamente (Tempo deresidência).
O resíduo de um sistema é produto para outro.
CONCEPÇÕES
SANEAMENTO SUSTENTÁVEL
Resíduo é recursoaproveitamento dos nutrientesaproveitamento das águas residuárias
Redução energiaTratamento próximo à fonte
Organismos patogênicos (Segregação)Preservação da fertilidade do solo (Ex: fósforo)Produção agrícola e segurança alimentar
CONCEPÇÕES
COMO APONTAR VIABILIDADE DA
SEPARAÇÃO DA URINA E SUA RELEVÂNCIA NO
SISTEMA COMO UM TODO?
CICLO DO NITROGÊNIO
Teoricamente, todo nitrogênio produzidoindustrialmente e usado nos agrossistemas paraprodução de alimento (animal ou vegetal) deveriaser consumido pelas pessoas, metabolizados eexcretados na forma de urina e fezes, admitindouma eficiência máxima nos sistemas eaproveitamento dos resíduos do cultivo eexcretas animais como fonte de nitrogênio.
ROTA ALIMENTAR
INEFICIÊNCIAS DO SISTEMA
Segundo estimativas de Liu et al (2010) para oano de 2000, 35% do nitrogênio foram colhidosnos cultivos, 20% eram resíduos cultivares, 16%eram perdidos por lixiviação, 15% por erosão e14% por emissões gasosas.
INEFICIÊNCIAS DO SISTEMAProdução de proteína
Fonte: Galloway e Cowling (2002)
Dieta Vegetariana
DietaCarnívora
FLUXO ANTROPOGÊNICO DO NITROGÊNIO (FAN)
SANEAMENTO
Outros Fluxos
4,5
AGROINDÚSTRIA
PECUÁRIA
ANTROPOSFERA
127
30
105
PRODUÇÃO DE ENERGIA
INDÚSTRIA MANUFATUREIRA (Produtos Nitrogenados)
PRODUÇÃO DE AMÔNIA
40
22
30
75
AGRICULTURA NÃO ALIMENTAR
30
Outras Indústrias
Outras Indústrias
Fertilizantes Nitrogenados
AGRICULTURA ALIMENTAR
Urina Fezes
25,5
1
1
1
2
3
50
4
5
6
Fontes dos dados: 1 – IFA (2009), 2 – Smil (1999) e Galloway (2003), 3 – Gruber (2008), 4 - FAO (2009), 5 – Galloway (2003) e 6 - Otterpohl (2002), UNESCO (2006) e GTZ (2009).
GANHOS AMBIENTAIS
Fonte: (BERNDTSSON, 2002)
Princípios gerais do fluxo linear de nutrientes
Consome 1,2% da energia
mundial
Bombeamento e tratamento de água consome entre 2 a 3% da energia mundial
Desnitrificaçãoconsumiria
mais 1,2% da energia mundial
N2O - 300 vezes mais impactante
que o CO2
CONSIDERAÇÕESEm países como a África seria uma alternativa de:
• Acesso à água segura• Segurança alimentar• Prevenção de doenças
Em países desenvolvidos seria uma alternativa de:
• Redução da poluição dos recursos hídricos• Redução da demanda de água• Aumentar a eficiência energética dos sistemas
CONSIDERAÇÕES
A gestão do FAN seria melhor gerenciado com aseparação da urina humana do sistema desaneamento com o uso do nitrogênio na produçãoagrícola.
Redução de ~35% da geração de nitrogênioindustrial usado para a produção de alimento,reduzindo a geração de nitrogênio reativo e evitandoo avanço do limite planetário do ciclo do nitrogênio,um dos ciclos mais importantes do ecossistematerrestre.
O ATUAL MODELO DE SANEAMENTO É SUSTENTÁVEL???
Materiais / recurso EnergiaDinheiroSustentabilidade
OBRIGADO!!!!