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UTILIZAÇÃO DE UM BIODIGESTOR PARA TRATAMENTO DE ESGOTO E
GERAÇÃO DE ENERGIA: UM ESTUDO DE CASO NA COMUNIDADE DE
PORTELINHA, RJ
Jéssica Clarisse de Oliveira
Projeto de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Engenheiro.
Orientador: Heloisa Teixeira Firmo
Rio de Janeiro
Março de 2018
ii
UTILIZAÇÃO DE UM BIODIGESTOR PARA TRATAMENTO DE ESGOTO E GERAÇÃO DE ENERGIA: UM ESTUDO DE CASO NA COMUNIDADE DE
PORTELINHA, RJ
Jéssica Clarisse de Oliveira
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.
Examinado por: __________________________________________
Prof. Heloisa Teixeira Firmo, D. Sc.
__________________________________________
Prof. Monica Pertel, D. Sc.
__________________________________________
Eng. Leonardo Adler.
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
MARÇO DE 2018
iii
Oliveira, Jéssica Clarisse
Título: Utilização de um biodigestor para tratamento de
esgoto e geração de energia: um es tudo de caso na
comunidade de Portelinha, RJ/ Jéssica Clarisse de
Oliveira. Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, 2018.
x, 82 p.: il.; 29,7 cm.
Orientador: Heloisa Teixeira Firmo
Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/
Curso de Engenharia Civil, 2018.
Referências Bibliográficas: p. 69-71.
1. Biodigestor. 2. Tratamento de Esgoto. 3. Biogás. I.
Firmo, Heloisa Teixeira. II. Universidade Federal do Rio de
Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III.
Título.
iv
AGRADECIMENTOS
Este projeto representa o fechamento de um ciclo muito importante na minha vida e
várias pessoas estiveram ao meu lado, me apoiando e me dando forças pra seguir em
frente.
Primeiramente gostaria de agradecer à toda minha família, em especial minha mãe Nair
por toda luta e suor que me proporcionou o privilégio de estudar e seguir meus sonhos.
Sem ela com certeza eu não chegaria até aqui. E também ao meu irmão Lucas por todo
amor, atenção, afeto e parceria sem fim. Ao meu pai Ari pelo carinho e apoio. À minha
“mãedrinha” Cristina por todo cuidado e pela casa sempre aberta. Ao meu avô Jorge
que está olhando por mim e me abençoando e à minha vó Conceição que através da fé
me fortaleceu. Amo muito vocês!
Gostaria também de agradecer a todos meus amigos os quais tive muita sorte de
encontrar pela vida. Principalmente à Camila, que é um ser humano incrível e esteve
do meu lado em todos os momentos, sendo muito mais do que amiga, e que apesar do
jeito indelicado de ser tem o maior coração do mundo. Ao Renan, meu amigo que a
Engenharia Ambiental me deu e que não tenho palavras para descrever o quão
importante é pra mim, sempre presente, tomando os meus problemas como se fossem
dele, ajudando a me regenerar e a ser uma pessoa melhor a cada dia.
À professora Heloisa por todo conhecimento passado na sala de aula e também para
a elaboração deste projeto, e pela importância verdadeira atribuída ao estudante na
construção do saber em conjunto.
Ao João Ávila, coordenador de equipe de Portelinha e ao Otávio Barros, presidente da
Associação de Moradores do Vale Encantado, por toda a paciência e disponibilidade
em ajudar na criação deste projeto.
Sou imensamente grata a todos que fizeram parte desta etapa da minha vida e
compartilharam comigo alegrias e tristezas, e que me deram motivação e esperança de
trilhar um caminho direcionado para uma engenharia mais social. Obrigada!
v
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como parte
dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.
UTILIZAÇÃO DE UM BIODIGESTOR PARA TRATAMENTO DE ESGOTO E
GERAÇÃO DE ENERGIA: UM ESTUDO DE CASO NA COMUNIDADE DE
PORTELINHA, RJ
Jéssica Clarisse de Oliveira
Março/2018
Orientadora: Heloisa Teixeira Firmo
Curso: Engenharia Civil
Devido ao crescimento populacional no Brasil e à urbanização pouco planejada, há o
agravamento da exploração dos recursos naturais existentes, além da carência por
saneamento em diversas comunidades do país. Dessa forma, as tecnologias sociais
tornam-se uma alternativa viável para melhoria do desenvolvimento nesses ambientes,
através da diversificação da matriz energética e de soluções de saneamento ambiental
mais sustentáveis. Baseado nesses fatores, este trabalho tem como objetivo o estudo
de viabilidade para construção de um biodigestor na comunidade de Portelinha, no Rio
de Janeiro, a fim de tratar o esgoto proveniente das moradias e obter como produto
deste processo o biogás, a ser utilizado para geração de energia.
Nesse sentido, são analisados diferentes modelos de biodigestores tanto no aspecto
econômico como na eficácia de tratamento de esgoto e produção de biogás,
escolhendo-se o modelo Chinês por possuir melhor custo-benefício para o local em
questão. A partir dessa opção, foi realizado o projeto do biodigestor para a comunidade
de Portelinha e uma estimativa de seus custos, além do mapeamento de uma possível
locação para a obra.
Palavras-chave: Biodigestor; Tratamento de esgoto; Biogás.
vi
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Civil Engineer.
USE OF A BIODIGESTOR FOR SEWAGE TREATMENT AND ENERGY
GENERATION: A CASE STUDY OF PORTELINHA COMMUNITY, IN RIO DE
JANEIRO.
Jéssica Clarisse de Oliveira
March/2018
Advisor: Heloisa Teixeira Firmo
Course: Civil Engineering
Due to populational growth and unplanned urbanization in Brazil, there is an increasing
pressure over the natural resources and the need for sanitation in several communities
in the country. Social technologies are viable tools to the development in these
environments, through the diversification of the energy matrix and more sustainable
(environmental) sanitation solutions. Based on these factors, this work aims to study the
viability of constructing a biodigester in Portelinha community, in Rio de Janeiro, which
purpose is to treat the sewage coming from the houses and get biogas as a product of
this process and use it to generate energy.
To this purpose different biodigester models are analyzed economically as well as in
their efficacy in treating sewage and generating biogas. The Chinese model was chosen
for having a low cost-benefit ratio in the proposed scenario. Afterwards, the biodigester
project was done for Portelinha community, alongside with a cost estimate, besides a
possible location for the construction.
Key words: Biodigester; sewage treatment; biogas.
vii
SUMÁRIO
1 Introdução ............................................................................................................ 1
1.1 Apresentação do tema ................................................................................. 1
1.2 Objetivos ....................................................................................................... 2
1.3 Justificativa ................................................................................................... 3
1.4 Estrutura do trabalho ................................................................................... 3
2 Referencial Teórico.............................................................................................. 4
2.1 Panorama do Saneamento Ambiental no Mundo ....................................... 4
2.2 Panorama do Saneamento no Brasil ........................................................... 6
2.3 Tecnologias Sociais ..................................................................................... 8
2.4 Saneamento Ecológico .............................................................................. 10
2.5 Biodigestor ................................................................................................. 10
2.5.1 Definição ............................................................................................... 11
2.5.2 Modelos de Biodigestores ..................................................................... 11
2.5.2.1 Biodigestor de Batelada .................................................................. 11
2.5.2.2 Biodigestor Contínuo ...................................................................... 14
2.5.2.3 Modelo Chinês................................................................................ 19
2.6 Biogás ......................................................................................................... 22
2.6.1 Fatores que influenciam na produção de biogás ................................... 25
2.6.1.1 Quantidade de Matéria Seca (MS) .................................................. 25
2.6.1.2 Concentração de Nutrientes ........................................................... 26
2.6.1.3 Controle do pH ............................................................................... 26
2.6.1.4 Temperatura ................................................................................... 26
2.6.1.5 Tempo de Retenção Hidráulica ...................................................... 26
2.6.1.6 Relação Carbono/Nitrogênio (C/N) ................................................. 27
2.6.1.7 Substâncias tóxicas ........................................................................ 27
2.7 Biofertilizantes ............................................................................................ 28
2.8 Alguns Biodigestores Construídos no Brasil ........................................... 29
2.8.1 Biodigestor no Vale Encantado, Alto da Boa Vista ................................. 29
2.8.2 Biodigestor Sertanejo ............................................................................ 31
2.9 ONG TETO ................................................................................................... 34
viii
2.9.1 Programa de Construção de Moradias Emergenciais ............................ 35
3 Metodologia ....................................................................................................... 37
3.1 Papel social na implementação do biodigestor ........................................ 37
3.2 Análise dos Dados Socioeconômicos Fornecidos pela ONG TETO ....... 37
3.3 Escolha do biodigestor mais adequado .................................................... 38
3.4 Determinação de uma Locação Preliminar ............................................... 38
3.5 Dimensionamento ....................................................................................... 38
3.6 Avaliação Financeira Preliminar ................................................................ 39
4 Estudo de caso .................................................................................................. 39
4.1 Área de Estudo: Comunidade Portelinha .................................................. 39
4.1.1 Descrição .............................................................................................. 39
4.2 Resultados .................................................................................................. 54
4.2.1 Implementação do Biodigestor na Comunidade .................................... 54
4.2.2 Comparação entre os Modelos de Biodigestores e escolha do mais adequado............................................................................................................. 55
4.2.3 Operação e Manutenção ....................................................................... 57
4.2.4 Locação ................................................................................................. 59
4.2.5 Dimensionamento .................................................................................. 63
4.2.5.1 Cálculo do volume do biodigestor ................................................... 63
4.2.5.2 Zona de Raízes .............................................................................. 66
4.2.6 Materiais e Estimativa de Custos ........................................................... 67
5 Considerações Finais ........................................................................................ 72
5.1 Recomendações para trabalhos futuros ................................................... 74
Referências Bibliográficas ....................................................................................... 76
ANEXO A - Mapa de Portelinha ................................................................................ 80
APÊNCIDE A - Código realizado no MatLab para Dimensionamento do Biodigestor ................................................................................................................ 81
ix
Lista de Figuras
Figura 1: Cobertura do saneamento global. ....................................................... 5
Figura 2: Índice de atendimento urbano de rede coletora de esgoto. ................ 6
Figura 3: Internações gastrointestinais e população com acesso a esgoto, de
2013 a 2015. ...................................................................................................... 8
Figura 4: Biodigestor modelo Batelada............................................................. 12
Figura 5: Representação tridimensional de um corte do biodigestor modelo
Batelada. .......................................................................................................... 13
Figura 6: Exemplo de biodigestor contínuo vertical. ......................................... 14
Figura 7: Exemplo de biodigestor contínuo horizontal. ..................................... 15
Figura 8: Biodigestor modelo Indiano. .............................................................. 16
Figura 9: Corte de um biodigestor modelo Indiano. .......................................... 18
Figura 10: Representação tridimensional de um corte de um biodigestor modelo
Indiano.............................................................................................................. 19
Figura 11: Biodigestor modelo Chinês.............................................................. 20
Figura 12: Corte de um biodigestor modelo Chinês. ........................................ 21
Figura 13: Representação tridimensional de um corte de um biodigestor modelo
Chinês. ............................................................................................................. 22
Figura 14: Cadeia alimentar anaeróbia, na qual a matéria orgânica é convertida
em metano. ...................................................................................................... 23
Figura 15: Biodigestor destinado ao lixo orgânico da cooperativa do Vale
Encantado. ....................................................................................................... 29
Figura 16: Vista superior do biodigestor destinado ao lixo orgânico da cooperativa
do Vale Encantado. .......................................................................................... 30
Figura 17: Biodigestor destinado ao tratamento de esgoto do Vale Encantado.
......................................................................................................................... 31
Figura 18: Biodigestor Sertanejo. ..................................................................... 32
Figura 19: Caixa de fibra utilizada para construção do biodigestor sertanejo. . 32
Figura 20: Eixo da campânula feita com a caixa de fibra. ................................ 33
Figura 21: Cinta de zinco sendo instalada na campânula. ............................... 34
Figura 22: Lastro em cima da campânula e cercado pela cinta de zinco. ........ 34
x
Figura 23: Casa do TETO construída na comunidade de Portelinha. .............. 36
Figura 24: Localização da comunidade de Portelinha no Estado do Rio de
Janeiro.............................................................................................................. 40
Figura 25: Vista aérea da Comunidade de Portelinha. ..................................... 41
Figura 26: Imagem das moradias de Portelinha sob torres de energia. ........... 42
Figura 27: Foto de um canal próximo às residências usado para descarte de
esgoto e lixo. .................................................................................................... 49
Figura 28: Assentamento dos tijolos do biodigestor do Vale Encantado. ......... 57
Figura 29: Aumento do furo do injetor de gás do fogão.................................... 58
Figura 30: Local mais crítico do esgoto exposto em Portelinha. ...................... 59
Figura 31: Perfil do relevo para a linha auxiliar 1. Valor da cota no ponto marcado:
9m. ................................................................................................................... 60
Figura 32: Perfil do relevo para a linha auxiliar 2. Valor da cota no ponto marcado:
13m. ................................................................................................................. 60
Figura 33: Perfil do relevo para a linha auxiliar 3. Valor da cota no ponto marcado:
14m. ................................................................................................................. 61
Figura 34: Perfil do relevo para a linha auxiliar 3. Valor da cota no ponto marcado:
9m. ................................................................................................................... 62
Figura 35: Biodigestor modelo Chinês enterrado com as medidas de projeto. 66
Figura 36: Zona de raízes subsuperficial vertical. ............................................ 66
Figura 37: Croqui preliminar da representação das ligações entre as casas e o
biodigestor ........................................................................................................ 69
Figura 38: Detalhe da rede de esgoto da comunidade de Portelinha. .............. 70
Lista de Quadros
Quadro 1 - Comparativo entre a equivalência de 1 m³ de biogás com os
combustíveis usuais. ........................................................................................ 24
Quadro 2 - Quantidade de biogás por dia para uso residencial de uma família
com 5 pessoas. ................................................................................................ 25
Quadro 3: Alguns elementos químicos que prejudicam a produção de biogás. 28
xi
Quadro 4: Valores encontrados no dimensionamento do biodigestor do projeto.
......................................................................................................................... 65
Quadro 5: Estimativa do valor total de construção para o biodigestor modelo
Chinês. ............................................................................................................. 71
Lista de Tabelas
Tabela 1 - Relação C/N de diversos materiais ................................................. 27
Tabela 2: Comparativo entre os biodigestores Modelo Indiano e Modelo Chinês.
......................................................................................................................... 56
Lista de Gráficos
Gráfico 1: População atendida por serviços de água e esgoto no Brasil. (%) da
população total. .................................................................................................. 2
Gráfico 2: Distribuição da população por faixa etária. ...................................... 43
Gráfico 3: Distribuição da população por gênero. ............................................ 44
Gráfico 4: Distribuição da população por raça/cor. ........................................... 44
Gráfico 5: Tipo de moradia da população de Portelinha em 2013. ................... 45
Gráfico 6: Origem da água da população de Portelinha em 2013. ................... 46
Gráfico 7: Dados de energia elétrica da população de Portelinha em 2013. .... 46
Gráfico 8: Tipos de banheiros das moradias de Portelinha em 2013. .............. 47
Gráfico 9: Formas de descarte do lixo de Portelinha em 2013. ........................ 48
Gráfico 10: Porcentagem de pessoas que frequentaram algum centro de saúde
nos 30 dias anteriores ao questionário em 2013. ............................................. 50
Gráfico 11: Porcentagem de pessoas que tiveram diarreia nos 30 dias anteriores
ao questionário em 2013. ................................................................................. 51
Gráfico 12: Faixa etária x quantidade de pessoas que teve diarreia no período
de 30 dias antecedentes ao questionário em 2013. ......................................... 52
Gráfico 13: Principais problemas destacados pela comunidade em 2013. ...... 53
1
1 Introdução
1.1 Apresentação do tema
Saneamento básico ou saneamento ambiental, pode ser entendido como “o conjunto de
medidas que visa preservar ou modificar as condições do meio ambiente com a
finalidade de prevenir doenças e promover saúde, melhorar a qualidade de vida da
população e a produtividade do indivíduo e facilitar a atividade econômica” (TRATA
BRASIL, 2012).
A Lei n° 11.445/07 (BRASIL, 2007, p.1), que estabelece diretrizes nacionais para o
saneamento básico, dita como um de seus princípios fundamentais a universalização
do acesso, o que significa que toda população deveria usufruir dos serviços,
infraestruturas e instalações operacionais de abastecimento de água potável,
esgotamento sanitário, limpeza urbana, manejo de resíduos sólidos e drenagem de
águas pluviais, previstos em lei como o conjunto de operações que definem o próprio
saneamento básico.
Todavia, essas operações não chegam à totalidade da população e tratando-se do
esgotamento sanitário, o índice de atendimento é alarmante. Um estudo realizado pela
Agência Nacional de Águas (ANA), em 2017, constatou que apenas 43% da população
brasileira é atendida por rede coletora e estação de tratamento de esgotos, 12% é
atendida por solução individual (fossa séptica), 18% possui esgoto coletado, porém não
tratado e 27% não possui coleta ou tratamento (ANA, 2017).
A falta de coleta e tratamento adequado dos esgotos acarreta problemas tanto no
aspecto ambiental, já que o despejo de esgoto nos rios, lagos e mares compromete a
qualidade do corpo hídrico, quanto no setor de saúde pública, educação, produtividade,
turismo e valorização imobiliária (TRATA BRASIL, 2017).
No Brasil, foi elaborado em 2014, o Plano Nacional de Saneamento Básico (PLANSAB)
que estabelece diretrizes, metas e ações de saneamento básico no país. Apesar do
PLANSAB, o que se observa é um descaso com a necessidade de implementação de
saneamento. O Instituto Trata Brasil, em 2017, realizou um estudo que mostra a
evolução do atendimento dos serviços de água e esgoto no Brasil e o que se observa é
2
que o acesso ao esgotamento sanitário não possui evolução significativa entre os anos
de 2005 e 2015, como pode ser visto no Gráfico 1.
Gráfico 1: População atendida por serviços de água e esgoto no Brasil. (%) da população total.
Fonte: TRATA BRASIL, 2017.
Diante de todos os fatos citados, percebe-se a gravidade dos problemas relacionados à
escassez de saneamento e a falta de interesse do poder público em proporcionar a
melhoria deste setor.
1.2 Objetivos
Este trabalho tem como objetivo principal propor uma solução para o saneamento em
comunidades de baixa renda utilizando tecnologias sociais.
Para atingir esse objetivo, são citados a seguir os objetivos secundários:
Primeiramente, é de fundamental importância a comunicação com a comunidade
para que seja possível a aplicação dessa solução, pois se tratando de uma
tecnologia social, a obra deve ser realizada para atender às demandas da
3
população em estudo. Então, estreitar os laços e entender a comunidade se faz
extremamente necessário;
Avaliar os dados oferecidos pela ONG TETO sobre a comunidade de Portelinha;
Realizar um estudo sobre os diferentes modelos de biodigestores e identificar
qual se adequa melhor às condições estruturais e econômicas da região;
Avaliar a locação preliminar mais propícia para a instalação do biodigestor e
propor um modelo construtivo e uma estimativa dos custos para implementação
e manutenção dessa tecnologia. Pesquisar e identificar a norma técnica mais
apropriada para realizar o dimensionamento.
1.3 Justificativa
Tendo em vista o alto déficit de esgotamento sanitário, sobretudo nas comunidades
carentes do Brasil, é possível aplicar as tecnologias sociais a fim de encontrar uma
alternativa mais sustentável para a questão do saneamento básico.
Sendo assim, as tecnologias sociais são alternativas capazes de solucionar os
problemas de esgotamento sanitário os quais o governo não consegue ser eficaz,
possibilitando a melhoria da qualidade de vida de muitos brasileiros, principalmente dos
que vivem nas comunidades carentes do país. Dentre as diversas opções, os
biodigestores se mostram como uma possibilidade viável nesses casos por possuírem
baixo custo de construção e manutenção. Além disso, possibilitam a interação dos
moradores no processo construtivo o que geralmente acarreta melhorias na
conscientização ambiental.
Além disso, a fim de promover a diversificação da matriz energética e oferecer energia
de pouco custo para as famílias com baixa renda, este trabalho irá contemplar também
o aproveitamento do biogás em fogões das residências.
1.4 Estrutura do trabalho
O presente trabalho divide-se em cinco capítulos nos quais são abordados os seguintes
assuntos:
4
Capítulo 1: Há o desenvolvimento do tema de estudo, com a indicação do objetivo e
justificativa;
Capítulo 2: Descreve os aspectos teóricos relevantes para o trabalho. Inicia-se pela
visão global do saneamento e em seguida dá-se enfoque ao Brasil. Trata de tecnologias
sociais, saneamento ecológico, da ONG TETO que atua na comunidade em estudo,
biodigestores e seus produtos, o biogás e biofertilizantes. Descreve também alguns
modelos de biodigestores construídos no Brasil
Capítulo 3: Apresenta a metodologia utilizada no presente trabalho para a
correspondência aos objetivos que se deseja conquistar.
Capítulo 4: Descreve a área de estudo em questão e posteriormente discutem-se os
resultados obtidos dos estudos.
Capítulo 5: Apresenta a conclusão, as considerações finais relevantes do trabalho e
recomendação para trabalhos futuros.
2 Referencial Teórico
2.1 Panorama do Saneamento Ambiental no Mundo
A Organização Mundial da Saúde (OMS) juntamente ao Fundo das Nações Unidas para
a Infância (UNICEF) lançou um relatório, no ano passado, com atualizações sobre água
potável, saneamento e higiene com dados referenciados de 2015 (OMS e UNICEF,
2017).
Neste documento, foram categorizados 5 formas de condições encontradas (Figura 1),
dentre os quais:
● Defecação a céu aberto;
● Saneamento não melhorado: Uso de latrinas;
● Saneamento limitado: Instalações melhoradas e compartilhadas entre duas ou
mais famílias;
● Saneamento básico: Instalações melhoradas que não são compartilhadas com
outras famílias;
5
● Saneamento seguro: Instalações melhoradas que não são compartilhadas com
outras famílias e onde as excretas são descartadas com segurança in situ ou
transportados e tratados em outro local;
Figura 1: Cobertura do saneamento global.
Fonte: Progress on Drinking Water Sanitation and Hygiene, 2017.
É possível observar que 39% da população global (2,9 milhões de pessoas) tem acesso
a saneamento gerido com segurança. Em contrapartida, 12%, ou seja, 892 milhões de
pessoas, praticam suas necessidades ao ar livre, o que reflete um cenário problemático
tanto ambientalmente quanto na saúde pública.
Além da massiva contaminação dos corpos hídricos, há a questão da saúde pública e
atrelada a ela, a questão econômica. Estima-se que para cada dólar investido em água
e saneamento são economizados 4,3 dólares em saúde (OMS, 2017). Dessa forma,
além de proporcionar a melhoria da qualidade de vida de toda população, haveria
significativa diferença para a economia mundial, se toda população de fato possuísse
acesso a saneamento básico.
6
2.2 Panorama do Saneamento no Brasil
Se no mundo o saneamento básico já é precário, isso se intensifica ainda mais quando
se direciona a abordagem para os países subdesenvolvidos ou em desenvolvimento,
como o caso do Brasil.
O Brasil encontra-se em 112° lugar no ranking de saneamento básico global (TRATA
BRASIL, 2014). Os dados de atendimento da rede coletora e de tratamento justificam
essa posição: 27% das pessoas não possuem coleta e tratamento de esgoto enquanto
18% possuem esgoto coletado, porém não tratado (ANA, 2017).
Quando são analisados os índices de atendimento urbano por rede coletora de esgoto
por região do país (Figura 2), pode-se observar que a maioria dos Estados da região
Norte possui índice de atendimento urbano inferior a 10%, caracterizando a situação
mais crítica do país. No Sudeste, em oposição, encontra-se o maior índice de
atendimento, com valores superiores a 70%. Apesar desses valores para a região
Sudeste, ainda há muito a se fazer para garantir o atendimento a toda população e
garantir além da coleta o tratamento dos efluentes, principalmente em se tratando
daqueles que vivem nas comunidades carentes.
Figura 2: Índice de atendimento urbano de rede coletora de esgoto.
Fonte: SNIS, 2015.
7
De acordo com o Plano Nacional do Saneamento Básico (PLANSAB, 2014), seriam
necessários aproximadamente R$ 304 bilhões de 2014 a 2033 para garantir a
universalização dos serviços de saneamento básico na área de abastecimento e
esgotamento nas áreas urbanas e rurais do país. No Sudeste, estima-se um
investimento de 119,9 bilhões de reais, no Nordeste, 73,7 bilhões e na região Sul,
50,0 bilhões de reais. Nas regiões Norte e Centro-Oeste há uma previsão de cerca de
30 bilhões para cada, nesse mesmo período.
Com déficit de atendimento dos serviços de esgotamento sanitário em todo Brasil, há
um consequente comprometimento da qualidade da água em que o esgoto é lançado
além de consequências para a saúde pública e economia.
A proliferação de doenças, como as infecções gastrointestinais, está diretamente ligada
à falta de esgotamento sanitário. Em 2013, foram registrados 2193 óbitos por infecções
gastrointestinais nos hospitais credenciados pelo SUS e outras 2623 mortes atribuídas
a essas infecções, totalizando 4816 casos (TRATA BRASIL, 2017).
Crianças com até 5 anos de idade são as que mais são afetadas por esse quadro
problemático. Constatou-se em 2008, que do total das internações por causa de diarreia,
uma média de 61% ocorreu com crianças nesta faixa etária, levando em consideração
os 81 municípios analisados no estudo do TRATA BRASIL em 2010.
De acordo com a Figura 3, quanto maior o percentual de indivíduos com acesso ao
serviço de coleta de esgoto, menor a quantidade de internações por infecções
gastrointestinais. De 2003 até 2015, houve um aumento no número de pessoas
atendidas pela rede de esgoto e com isso, uma redução das despesas com internações
por doenças gastrointestinais (Figura 3) totalizando uma economia de R$ 103,3 milhões
por ano (TRATA BRASIL, 2017). Ademais, a melhoria da saúde tem relação direta com
a produtividade dos trabalhadores. O custo com horas não trabalhadas foi estimado em
R$872 milhões em 2015, indicando uma economia de R$ 128 milhões em relação a
2005 (TRATA BRASIL, 2017).
8
Figura 3: Internações gastrointestinais e população com acesso a esgoto, de 2013 a 2015.
Fonte: Trata Brasil, 2017.
Apesar de uma melhoria do sistema de coleta e tratamento de esgoto no Brasil, ainda
existe uma realidade problemática. A maioria das pessoas que não possui acesso a
esses serviços reside em comunidades carentes e em áreas rurais (MAGALHÃES,
2016). Nesses ambientes, os investimentos públicos para qualquer tipo de serviço
tendem a demorar mais e muitas vezes não acontecem. Enquanto isso, grande parte da
população vive em uma situação completamente precária e desumana.
2.3 Tecnologias Sociais
Existem diversas definições para Tecnologias Sociais (TS), mas, de modo geral, esses
significados convergem para a definição de uma tecnologia de inovação social,
adaptada para pequenos aportes financeiros, preocupada em atender as demandas de
determinado grupo envolvido em que esse grupo participa ativamente da construção do
cenário desejado.
Dessa forma, o ator que está diretamente envolvido com essa ação inovadora deve se
atentar tanto para oferta quanto para demanda dessa tecnologia. E, por consequência,
“a inovação tecnológica – e por extensão a TS – não pode ser pensada como algo que
9
é feito num lugar e utilizado em outro, mas como um processo desenvolvido no lugar
onde essa tecnologia vai ser utilizada, pelos atores que vão utilizá-la.” (DAGNINO et
al., 2004, p.43).
As tecnologias sociais geralmente estão ligadas a pessoas, famílias, cooperativas e
associações, sendo assim, possuem dimensão local. Isso contribui para melhor
administração e logística para implementação da tecnologia. Todavia, dificulta no
aspecto de ampliação do conceito, prejudicando a visibilidade em âmbito nacional
(LASSANCE JR. e PEDREIRA, 2004).
De acordo com LASSANCE JR. e PEDREIRA (2004) existem quatro fases nas quais as
TSs se estruturam e que contribuem para sua produção em escala:
1) Fase de criação: as tecnologias sociais podem surgir através do conhecimento
popular e/ou do conhecimento científico;
2) Fase de viabilidade técnica: há a determinação do método científico por trás da
solução escolhida e consequentemente sua consolidação, ou seja, estipula-se o
passo-a-passo para sua execução através de um padrão tecnológico;
3) Fase de viabilidade política: com o aumento da visibilidade da tecnologia as
entidades civis e movimentos sociais passam a querer utilizá-las;
4) Fase de viabilidade social: quando é possível um aumento em sua escala. A TS
precisa ser implementada com logística e assistência, dessa forma, possuirá
base para ser demonstrada e reaplicada.
Tendo em vista a tecnologia já estruturada e na fase de viabilidade social, diversas
causas socioambientais podem ser contempladas, como por exemplo a questão da falta
de esgotamento sanitário em comunidades carentes do Brasil.
As TSs são artifícios de baixo custo, que promovem a completa interação entre toda
população e com característica de empreendimento autogestionário. Através delas é
possível mobilizar uma ampla rede de atores sociais, encorajando a capacidade da
comunidade em pensar e resolver problemas e, assim fortalecer a prática da cidadania.
Por todos esses fatores, as TSs se mostram extremamente viáveis para a
implementação de soluções de saneamento básico através do saneamento ecológico.
10
2.4 Saneamento Ecológico
Existem diversas técnicas de saneamento ecológico cada qual com suas vantagens e
desvantagens. Todavia, para o presente trabalho, o escopo se limitará à análise da
utilização de biodigestores no tratamento de esgoto.
Como visto anteriormente, no Brasil ainda há muitos casos em que a rede de esgoto é
responsável apenas pela coleta dos efluentes. Dessa maneira, o esgoto é despejado
diretamente em corpos d’água sem qualquer tratamento, provocando comprometimento
da disponibilidade e qualidade hídrica assim como riscos à saúde da população.
O saneamento ecológico é um tipo específico de saneamento ambiental. De modo geral,
se caracteriza pela separação dos resíduos domésticos em dois diferentes ciclos: um
ciclo das águas e outra de nutrientes e energia. O primeiro é composto pelas águas
cinza e água de chuva enquanto o segundo por urina e fezes (COHIM et al., 2007).
Uma das principais características desse tipo de saneamento é considerar as excretas
como material que pode ser reciclado. Com isso, ao invés de se ter um sistema linear,
como visto na forma tradicional de saneamento, consegue-se um sistema de ciclo
fechado. Dessa forma, os excrementos são capazes de atuar como fertilizantes, depois
que são desinfetados (COHIM et al., 2007).
Com isso, o saneamento ecológico representa uma solução sustentável para o
tratamento de esgotos e águas residuais domésticas, podendo compor a fase de
viabilidade política de uma TS, como visto no item 2.3. E, no caso do tratamento de
esgoto doméstico, permite que os nutrientes das excretas humanas sejam totalmente
recuperados e aplicados na agricultura atuando no aumento da fertilidade dos solos
(LUCCA, 2014).
2.5 Biodigestor
Atualmente, com a falta de investimentos em saneamento e a alta exploração de
recursos naturais para geração de energia, alternativas como as dos biodigestores têm
se mostrado cada vez mais pensadas e aplicadas.
11
2.5.1 Definição
Os biodigestores consistem em câmaras hermeticamente fechadas, onde, através de
digestão anaeróbia, os resíduos são decompostos oferecendo como produto o biogás e
fertilizante (MIRKO, 2003). Sendo assim, além de serem eficazes para o tratamento de
esgoto, ainda são capazes de diversificar a matriz energética através da utilização do
biogás e, melhorar o desempenho de pequenas hortas ou até mesmo agricultura em
maior escala, com a utilização dos biofertilizantes.
Todos os materiais de origem orgânica são capazes de servir como matéria-prima para
os biodigestores, exceto as madeiras. Sendo assim, podem ser adicionados ao
processo esterco de gado, de porcos, de cavalos, de galinhas e excrementos humanos
assim como restos vegetais de cultura como palha, grama e folhas (SEIXAS et al.,
1981).
Contudo, esses restos vegetais, por possuírem baixa densidade, podem se acumular
no topo do material dentro do biodigestor provocando a interrupção da produção de gás.
Outra observação relevante é que todos os materiais orgânicos necessitam ser diluídos
em água mas a quantidade de água a ser adicionada depende do substrato inserido
(KARLSSON et al., 2014; SEIXAS et al., 1981).
2.5.2 Modelos de Biodigestores
Segundo COMASTRI FILHO (1981, p.25), a determinação do tipo adequado do
biodigestor a ser utilizado dependerá das “condições do local, disponibilidade de
substrato, experiência e conhecimento do construtor, investimento envolvido, etc”.
Porém, atendendo às especificações de projeto e realizando corretamente as
instalações e operações, qualquer digestor é capaz de produzir satisfatoriamente biogás
(COMASTRI FILHO, 1981).
A seguir, são descritos alguns tipos principais de biodigestores usualmente
implementados.
2.5.2.1 Biodigestor de Batelada
Neste modelo, os rejeitos são inseridos no biodigestor de uma só vez e são mantidos
pelo tempo necessário para a fermentação anaeróbia (BONTURI e DIJK, 2012). O gás
12
produzido permanece armazenado no próprio local da digestão ou em um gasômetro
acoplado (COMASTRI FILHO, 1981).
Quando o processo é finalizado, o digestor é aberto, os materiais residuais são retirados,
é realizada a limpeza e uma nova leva de substrato pode ser inserida (COMASTRI
FILHO, 1981). Sendo assim, trata-se de um sistema com pouca dificuldade operacional
além de ser bastante simples.
Porém, como necessita de cargas únicas de alimentação, é geralmente utilizado em
propriedades onde exista sazonalidade na produção de biomassa como ocorre no caso
de granjas avícolas de corte, em que o esterco é apenas coletado após a venda das
aves e a limpeza do galpão (JUNQUEIRA, 2014).
Na Figura 4, encontra-se um corte desse modelo de digestor com a representação dos
elementos principais necessários para sua construção.
Figura 4: Biodigestor modelo Batelada.
Fonte: Agência Embrapa de Informação Tecnológica, 2016.
13
Onde,
Di – diâmetro interno do biodigestor;
Ds – diâmetro interno da parede superior;
Dg – diâmetro do gasômetro;
h1 – altura ociosa do gasômetro;
h2 – altura útil do gasômetro;
h3 – altura útil para deslocamento do gasômetro;
b – altura da parede do biodigestor acima do nível do substrato;
c – altura do gasômetro acima da parede do biodigestor.
Na Figura 5, está ilustrada a representação tridimensional de um corte de um biodigestor
modelo Batelada.
Figura 5: Representação tridimensional de um corte do biodigestor modelo Batelada.
Fonte: Adaptado de DEGANUTTI et al., 2002.
Gasômetro
Câmara de digestão
14
2.5.2.2 Biodigestor Contínuo
Neste tipo de digestor, ao contrário do tipo batelada, ocorre a alimentação contínua de
matéria-prima e a produção de biogás e biofertilizante acontece conforme a inserção
dos rejeitos.
É necessária a utilização de uma matéria-prima de fácil degradação e prioritariamente
líquida. Além disso, para que o fornecimento seja contínuo, deve haver abundância da
matéria-prima e condução da mesma através de dutos até o digestor (COMASTRI
FILHO, 1981).
De acordo com o posicionamento no solo, dois modelos de digestores contínuos podem
ser citados:
Digestor Contínuo Vertical: Tanque cilíndrico feito de alvenaria, concreto ou
outros materiais sendo, na maioria das vezes, submerso no solo (Figura 6). A
biomassa é descarregada na parte inferior e, devido à diferença de densidade,
o biogás produzido se acumula na parte superior. Podem possuir apenas uma
câmara ou dupla câmara (COMASTRI FILHO, 1981).
Figura 6: Exemplo de biodigestor contínuo vertical.
Fonte: TRANSIÇÃO 3.0, 20131.
1 Disponível em: <http://t3ponto0.blogspot.com.br/2013/12/postado-especial-de-permacultura.html>. Acesso em: 02 de Fevereiro de 2018.
15
Digestor Contínuo Horizontal: Possuem dimensões de altura menores que as de
comprimento e largura e são utilizados quando se encontra dificuldade para
escavar poços mais profundos (COMASTRI FILHO, 1981; SEIXAS et al., 1981).
A biomassa alimenta o biodigestor por um dos lados e do outro, é retirado o
biofertilizante (JUNQUEIRA, 2014) como pode-se observar através da Figura 7.
Figura 7: Exemplo de biodigestor contínuo horizontal.
Fonte: SEIXAS, 1981.
Onde,
1 - Entrada de matéria-prima;
2 - Tanque onde ocorre a digestão anaeróbia;
3 - Formação e armazenamento do biogás;
4 - Local de extração do biofertilizante;
5 - Tubo de retirada do biogás.
É importante salientar que para todos os modelos de biodigestores, se faz necessário a
preocupação com a impermeabilidade dos mesmos, já que caso haja passagem de
material para o solo, pode ocorrer contaminação do lençol freático.
Dentro os tipos de biodigestores contínuos, destacam-se como os mais usados o
Indiano e o Chinês, que serão abordados nos tópicos subsequentes.
16
2.5.2.2.1 Modelo Indiano
Neste modelo de biodigestor há uma campânula que funciona como gasômetro e que
mantém a pressão de operação constante. Quando não há consumo imediato do gás
produzido, o gasômetro desloca-se verticalmente para cima fazendo com que o volume
interno aumente e a pressão interna permaneça constante (BONTURI e DIJK, 2012).
Existem duas formas de disposição da campânula: mergulhada sobre um selo de água
externo ou na biomassa. Em ambos os casos, há minimização das perdas do biogás
justamente pelo fato do gasômetro estar sobre água ou biomassa.
A forma sobre selo d’água caracteriza-se por dois cilindros, um dentro do outro com um
espaçamento entre suas paredes. O espaço entre a parede externa do cilindro de dentro
e a parede interna do de fora é preenchida com água e a campânula permanece
flutuando no volume do fluido propiciando o armazenamento do biogás (AMORIM et al.,
2004).
A Figura 8 ilustra um biodigestor modelo Indiano com a construção de sua campânula
sobre a biomassa e com uma parede divisória.
Figura 8: Biodigestor modelo Indiano.
Fonte: Adaptado de JUNQUEIRA, 2014.
17
De acordo com SOUZA (2009, p.6, apud LUSTOSA e MEDEIROS, 2014), e como pode-
se observar pela Figura 9, os principais componentes dos biodigestores indianos podem
ser definidos como:
Caixa de carga – local de diluição dos rejeitos;
Tubo de carga – conduz a matéria-prima da caixa de carga até o interior do biodigestor. O tubo de alimentação deve estar posicionado aproximadamente 50 cm acima do tubo de saída para não haver riscos de refluxo pelo tubo de entrada (COMASTRI, 1981);
Câmara de biodigestão cilíndrica – local onde ocorre o processo de fermentação anaeróbia propriamente dita e a produção de biogás;
Gasômetro – formado por uma campânula, é capaz de armazenar o gás produzido. Se movimenta verticalmente para manter a pressão do sistema constante;
Tubo guia – guia o gasômetro quando este se movimentar para cima e para baixo;
Tubo de descarga – conduz para a saída o material fermentado sólido e líquido;
Caneleta de descarga – local de recebimento do material fermentado sólido e líquido;
Saída de biogás – dispositivo que permite a saída do biogás produzido para ser encaminhado para os pontos de consumo.
Já na Figura 9, é possível observar um corte de um biodigestor modelo Indiano com os
principais elementos para sua construção.
18
Figura 9: Corte de um biodigestor modelo Indiano.
Fonte: Adaptado de JUNQUEIRA, 2014.
Onde,
Di - diâmetro interno do biodigestor;
Ds - diâmetro interno da parede superior;
Dg - diâmetro do gasômetro;
H - altura do nível do substrato;
h1 - altura ociosa (reservatório do biogás);
h2 - altura útil do gasômetro;
a - altura da caixa de entrada;
e - altura da parede do biodigestor acima do nível do substrato.
19
A Figura 10 ilustra uma representação tridimensional de um corte de um
biodigestor modelo Indiano, evidenciando as características de seu interior.
Figura 10: Representação tridimensional de um corte de um biodigestor modelo Indiano.
Fonte: Adaptado de DEGANUTTI et al., 2002.
O processo construtivo é de fácil execução, porém quando for instalado um gasômetro
de metal, o custo final aumenta bastante (BONTURI e DIJK, 2012). Além disso, este
modelo de biodigestor não é indicado para tratamento de esgoto devido ao material que
fica suspenso ocasionando a visualização indesejada do mesmo (informação verbal2).
2.5.2.3 Modelo Chinês
Este modelo é formado por um cilindro feito de alvenaria onde ocorre a fermentação.
Acima, há uma espécie de cúpula fixa impermeável que tem a função de armazenar o
biogás gerado (DEGANUTTI et al., 2002).
2 Informação verbal obtida através de contato com Engenheiro Ambiental Leonardo Adler em Março de 2018.
Câmara de digestão
Gasômetro
Parede divisória
20
O mecanismo de retirada do biogás se baseia no princípio de prensa hidráulica. Quando
o gás se acumula no interior do digestor, há aumento da pressão e dessa forma, o fluido
se desloca para a caixa de saída. Já na situação de descompressão, o gás desloca-se
no sentido contrário (DEGANUTTI et al., 2002).
Na Figura 11, pode-se observar um biodigestor modelo Chinês com seus elementos
principais.
Figura 11: Biodigestor modelo Chinês.
Fonte: JUNQUEIRA, 2014.
Neste modelo de digestor, a pressão do gás não é constante porque varia de acordo
com a fermentação da matéria-prima. Dessa forma, é preciso instalar manômetros que
sejam capazes de medir a pressão do gás e assim obter o controle mais eficaz da
produção (SEIXAS et al., 1981).
A campânula fixa deve possuir volume suficiente para armazenar o biogás gerado e o
tubo de carga deve estender-se até abaixo do nível mínimo de saída dentro do
biodigestor (SEIXAS et al., 1981).
Uma observação importante é que, ao destinar o biodigestor para tratamento de
efluentes domésticos, deve-se acoplar à tecnologia um sistema de tratamento
21
complementar, como o de zonas de raízes. Este sistema é baseado em uma construção
com solos filtrantes e caracteriza-se por ser uma tecnologia autossustentável.
Proporciona o tratamento integral do esgoto residencial através da remoção de
poluentes por meios de processos físicos, químicos e biológicos (ABRANTES, 2009).
Na Figura 12, está representado um corte de um biodigestor com as representações de
suas principais medidas.
Figura 12: Corte de um biodigestor modelo Chinês.
Fonte: Adaptado de PORTES, 2005.
Onde,
Dc - diâmetro do corpo cilíndrico;
Hc - altura do corpo cilíndrico;
hg - altura da calota do gasômetro;
hf - altura da calota do fundo;
Rg - Raio da calota do gasômetro;
Rf - Raio da calota do fundo;
22
he - altura da caixa de entrada;
De - diâmetro da caixa de entrada;
hs - altura da caixa de saída;
Ds - diâmetro da caixa de saída;
af - afundamento da cúpula no solo;
a - altura do fundo da caixa de entrada;
E, na Figura 13, está representado tridimensionalmente um corte do biodigestor modelo
Chinês.
Figura 13: Representação tridimensional de um corte de um biodigestor modelo Chinês.
Fonte: DEGANUTTI et al., 2002.
2.6 Biogás
O biogás é um composto constituído majoritariamente por metano (cerca de 60 a 80%
na composição total) e dióxido de carbono e em pequenas quantidades, gás sulfídrico
e nitrogênio (DEGANUTTI et al., 2002). Sua utilização é viável para qualquer finalidade
que necessite de combustível já que possui alto poder energético e é mais comumente
empregado no meio rural ou em pequenas comunidades em refrigeração, aquecimento
e iluminação (COMASTRI FILHO, 1981).
23
A formação deste gás ocorre da fermentação, na ausência de Oxigênio, de dejetos
animais e humanos, resíduos vegetais e de lixo orgânico industrial ou residencial, sob
condições adequadas de umidade. Sendo assim, este gás é normalmente encontrado
na natureza, em locais onde a matéria orgânica sofre decomposição, como em
pântanos, lamas escuras, aterros sanitários e estações de tratamento de esgoto
(DEGANUTTI et al., 2002).
Dentro do cilindro do biodigestor, a digestão ocorre em quatro fases: Hidrólise,
Fermentação, Oxidação anaeróbia e Formação de metano, como mostrado na
Figura 14.
Figura 14: Cadeia alimentar anaeróbia, na qual a matéria orgânica é convertida em metano.
Fonte: Adaptado de INFOESCOLA, 20163.
Na fase de Hidrólise, o material orgânico é quebrado em pequenas moléculas para que assim os microrganismos sejam capazes de se alimentar.
3 Disponível em: <https://www.infoescola.com/combustiveis/biogas/>. Acesso em: 02 de Fevereiro de 2018.
24
A segunda fase, denominada de Fermentação, os componentes continuam sendo par-
tidos cada vez mais em partes menores. São formados os ácidos orgânicos, álcoois e
amoníaco além de hidrogênio e dióxido de carbono.
Na fase seguinte, chamada de Oxidação anaeróbia ou Acetogênese, ocorre a conver-
são do material degradado nas etapas anteriores em ácido acético, hidrogênio e dióxido
de carbono, pela ação das bactérias acetogênicas.
Finalmente, é na etapa final denominada Metanogênese, em que há formação do me-
tano. Sabe-se, contudo, que os microrganismos metagênicos são mais vulneráveis a
interferências do que os das fases anteriores e dessa forma, deve-se atentar para as
condições presente nesse processo (KARLSSON et al., 2014).
Como o principal componente do biogás é o metano, o poder calorífico do fluido pode
variar de 5.000 a 7.000 Kcal/m³. No entanto, este valor pode chegar a 12.000 Kcal/m³
se todo gás carbônico for removido da mistura (DEGANUTTI et al., 2002). No Quadro 1,
encontra-se uma comparação entre a equivalência de 1 m³ de biogás com os
combustíveis mais utilizados e no Quadro 2, o total de biogás necessário em uma
residência de uma família com 5 pessoas.
Quadro 1 - Comparativo entre a equivalência de 1 m³ de biogás com os combustíveis usuais.
0,61 litros de gasolina
0,57 litros de querosene
0,55 litros de óleo diesel
1 m³ de biogás corresponde a 0,45 kg de gás liquefeito
0,79 litros de álcool combustível
1,538 kg de lenha
1,428 kwh de energia elétrica
Fonte: Elaboração própria baseada em DEGANUTTI et al.,2002.
25
Quadro 2 - Quantidade de biogás por dia para uso residencial de uma família com 5 pessoas.
Quantidade de biogás por dia (m³)
Cozinha 2,10
Iluminação 0,63
Geladeira 2,20
Banho quente 4,00
Total 8,93
Fonte: Elaboração própria baseada em DEGANUTTI et al., 2002.
A produção do biogás fornece um combustível limpo, ou seja, que não contribui para o
agravamento do efeito estufa. Além disso, ao mesmo tempo em que o gás é formado,
há produção também de adubo orgânico, que para pequenas comunidades, propicia
estimulo e melhoria na agricultura.
2.6.1 Fatores que influenciam na produção de biogás
Como dito anteriormente, a fase metanogênica é a mais sensível e dependendo de
alguns fatores, o rendimento na produção de biogás pode melhorar ou piorar. Dentre
esses fatores destacam-se a quantidade de matéria seca, concentração de nutrientes,
pH, temperatura, período de fermentação, relação Carbono/Nitrogênio e substâncias
tóxicas, que serão abordados a seguir.
2.6.1.1 Quantidade de Matéria Seca (MS)
Matéria seca é o que sobra de material orgânico depois que o líquido foi evaporado
(KARLSSON et al., 2014).
A biomassa utilizada para a produção de metano não deve possuir valor de 7 a 9% e
não igual ou superior a 10% de MS, isto é, para cada 100 litros de biomassa deve haver
em média 8 Kg de MS (COMASTRI FILHO, 1981; ALMEIDA, 2009).
26
2.6.1.2 Concentração de Nutrientes
Ter conhecimento sobre o tipo de biomassa que será inserida no digestor assim como
sua composição é fundamental para aprimorar o processo de fermentação. Além disso,
é essencial que haja um bom equilíbrio entre os nutrientes pois dessa forma, haverá
otimização na produção de biogás (COMASTRI FILHO, 1981).
2.6.1.3 Controle do pH
Alternâncias do pH interferem diretamente no desempenho das bactérias anaeróbias.
Sendo assim, é necessário que a faixa de pH dentro dos digestores permaneça entre
6,0 e 8,0, tendo como valor ideal o pH de 7,0 (COMASTRI FILHO, 1981).
2.6.1.4 Temperatura
A temperatura ótima para atividade dos organismos anaeróbicos é entre 25ºC e 40ºC.
Todavia, a geração de biogás tem maior rendimento com temperaturas entre 35ºC a
37ºC. Quando se determina o valor a ser usado, o mesmo deve ser mantido
aproximadamente constante, não variando mais que 0,5ºC, para cima ou para baixo
(KARLSSON et al., 2014). Se a temperatura diminuir muito ou houver grandes
oscilações, a produção de biogás reduz consideravelmente. E, se atingir valores
inferiores a 15ºC, a produção se interrompe (SEIXAS et al., 1981).
Dessa forma, é de extrema importância que o processo construtivo do biodigestor seja
realizado cuidadosamente para que haja isolamento térmico e a temperatura em seu
interior atenda às condições especificadas.
2.6.1.5 Tempo de Retenção Hidráulica
O tempo de retenção hidráulica corresponde ao tempo em que as bactérias necessitam
para digerir o material orgânico. Tendo em vista que para a temperatura ótima haverá
menor ciclo de degradação e consequentemente o tamanho do biodigestor será menor.
De maneira geral, pode-se admitir que a digestão ocorre em um período que varia entre
30 e 60 dias (SEIXAS et al., 1981) porém deve-se ter em vista que esses valores
27
alternam de acordo com o tipo e granulometria do substrato, além da temperatura e pH
(COMASTRI FILHO, 1981).
2.6.1.6 Relação Carbono/Nitrogênio (C/N)
A relação entre Carbono e Nitrogênio deve estar sempre equilibrada o que é
fundamental para o máximo rendimento na produção de biogás. Esta proporção
dependerá de cada tipo de biomassa que se deseja inserir no sistema. Para o caso do
presente trabalho, considera-se o substrato sendo composto principalmente de fezes
humanas, sendo assim, pela Tabela 1, pode-se observar que o valor padrão para a
relação C/N é de 8.
Tabela 1 - Relação C/N de diversos materiais
Fonte: COMASTRI FILHO, 1981.
2.6.1.7 Substâncias tóxicas
A toxicidade abrange qualquer material que possa eventualmente comprometer a
produção de gás no digestor. Matérias-primas contaminadas com sabão, antibióticos,
tabaco, ácidos ou outras substâncias químicas interferem na digestão da biomassa
(SEIXAS et al., 1981). A partir da quantificação de algumas substâncias químicas
(Quadro 3) presentes na matéria-prima elaborada por ALMEIDA (2009), foi possível
encontrar os valores limites que prejudicam a produção de biogás.
28
Quadro 3: Alguns elementos químicos que prejudicam a produção de biogás.
Quantidade
Sulfatos 5000 p.p.m.
Cloreto de sódio 40000 p.p.m.
Cobre 100 mg/l
Cromo 100 mg/l
Níquel 200 mg/l
Amoníaco 1500 mg/l
Cálcio 2500 mg/l
Magnésio 1000 mg/l
Fonte: Elaboração própria baseada em ALMEIDA, 2009.
Segundo o mesmo autor, caso esses valores sejam atingidos, basta diluir a matéria-
prima em água para que sua inserção no biodigestor seja possível.
Na aplicação da tecnologia em pequenas comunidades, não é usual a verificação
desses valores pois necessitaria de análises laboratoriais. Contudo, é possível notar a
presença de agentes tóxicos primeiramente conhecendo a composição da biomassa a
ser inserida e em segundo momento pela queda na produção de biogás e pelo odor
desagradável que é gerado. E, se o material estiver contaminado, o adubo orgânico
gerado não pode ser destinado à produção em larga escala de alimentos (KARLSSON
et al., 2014), ou hortas quando se trata de pequenas comunidades.
2.7 Biofertilizantes
Após a digestão anaeróbia obtém-se um produto da reação que pode ser utilizado como
biofertilizante. Este adubo orgânico, quando oriundo da fermentação apenas de matéria-
orgânica, é isento de agentes patógenos às plantas e contribui fortemente para a
melhoria da atividade microbiana no solo. Os microrganismos, por sua vez, possuem
papel de facilitadores na nutrição das plantas proporcionando assim, a melhoria da
produção agrícola (COMASTRI FILHO, 1981).
29
2.8 Alguns Biodigestores Construídos no Brasil
2.8.1 Biodigestor no Vale Encantado, Alto da Boa Vista
O Vale Encantado é uma comunidade situada na Floresta da Tijuca, no Alto da Boa
Vista e já possui dois biodigestores construídos. O mais antigo foi implementado em
2014 com auxílio da Solar Cities Solutions (uma plataforma internacional que estimula
inovações relacionadas ao uso de biogás) e foi destinado a tratar os resíduos orgânicos
do restaurante da cooperativa local e aproveita o biogás produzido como fonte
energética para os fogões da cozinha (RIOONWATCH, 2014).
Este digestor modelo chinês foi construído com auxílio de placas metálicas que serviram
de moldes para a concretagem no formato cilíndrico que pode ser observado nas
Figuras 15 e 16. O biogás é conduzido para o fogão na cozinha através de uma
mangueira que sai da parte superior do biodigestor. Em contrapartida, o biofertilizante é
colhido na parte inferior e armazenado em um galão.
Figura 15: Biodigestor destinado ao lixo orgânico da cooperativa do Vale Encantado.
Fonte: Fotografia por Ana Elisa Martinho em 29/08/2017.
30
Figura 16: Vista superior do biodigestor destinado ao lixo orgânico da cooperativa do Vale Encantado.
Fonte: RIOONWATCH, 2014.
Já o biodigestor mais recente, realizado em 2015, foi um projeto que contou com o apoio
financeiro da FAPERJ e iniciativa de um grupo de pesquisadores da PUC-RJ liderado
pelos Engenheiros Leonardo Adler e Tito Cals. Além disso, Valmir Fachini, diretor da
ONG Viva Rio, no Haiti e Otávio Barros, presidente da associação dos moradores do
Vale Encantado, também colaboraram para construção do digestor (RIOONWATCH,
2014).
Este projeto visou a implementação de um biodigestor em alvenaria modelo Chinês para
tratamento de esgoto das famílias que residem no local, além do aproveitamento do
biogás na cozinha de um dos moradores da comunidade (Figura 17).
De acordo com Otávio Barros, a construção tem capacidade máxima de 15 m³, ou seja,
o projeto foi dimensionado para 150 pessoas. Porém, hoje em dia, apenas 5 casas da
comunidade possuem ligação sanitária com o biodigestor, mas o intuito é elevar esse
número até atingir todos os 116 moradores do Vale Encantado. Dessa forma, como o
digestor ainda não opera em atividade máxima, a produção de biogás ainda é baixa.
Além disso, para este modelo foi pensada uma zona de raízes, composta por uma
sequência de tanques preenchidos com britas de diferentes granulometrias e plantas.
Essa zona de raízes é capaz de filtrar o resíduo líquido da digestão, absorvendo
nutrientes como Nitrogênio e Fósforo, o que melhora a qualidade do solo e transferindo
31
oxigênio para o efluente, purificando a água na etapa final (ECODEBATE, 2017). Assim,
para este modelo de biodigestor não há necessidade de coletar o biofertilizante.
Contudo, como esse biodigestor recebe além de esgoto sanitário, água proveniente de
máquinas de lavar e chuveiro, não se aconselha utilizar o adubo em plantas comestíveis,
visto que o efluente era contaminado por agentes tóxicos, no caso, sabão e detergentes.
Figura 17: Biodigestor destinado ao tratamento de esgoto do Vale Encantado.
Fonte: Fotografia por Leonardo Adler.
2.8.2 Biodigestor Sertanejo
O biodigestor Sertanejo foi uma iniciativa do Projeto Dom Helder Camara, por meio do
qual o Ministério do Desenvolvimento Agrário age em combate à pobreza e apoio ao
desenvolvimento rural sustentável no Nordeste Semiárido.
Nesse ambiente, o uso de lenha provocou um grande desmatamento e por isso, muitas
famílias começaram a utilizar fogões a gás. Com isso, os custos domésticos
aumentaram e isso tornou-se um agravante para essas famílias que possuem baixa
renda.
Para esse caso, foram construídos biodigestores modelo Indiano e a matéria-prima
inserida é o esterco dos animais que são criados nas próprias propriedades das famílias.
Dessa forma, a questão referente à energia para cozinhar foi resolvida e alguns
moradores além de utilizar o biofertilizante em suas propriedades, ainda conseguem
vender nas feiras da região, gerando renda extra (MATTOS e FARIAS JR., 2011).
32
Na Figura 18, encontra-se a imagem do biodigestor já pronto. Em sua construção foram
utilizados materiais de baixo custo e de fácil acesso como canos PVC e para a
campânula, uma caixa de fibra (Figura 19).
Figura 18: Biodigestor Sertanejo.
Fonte: Manual do Biodigestor Sertanejo, 2011.
Figura 19: Caixa de fibra utilizada para construção do biodigestor sertanejo.
Fonte: Manual do Biodigestor Sertanejo, 2011.
33
Para construção do gasômetro, foram necessários vários procedimentos que tiveram
que ser realizados cuidadosamente para que o deslocamento vertical da caixa de fibra
acontecesse sem restrições e o equipamento não fosse danificado, como por exemplo,
inserir um cano guia rigorosamente no centro da caixa para servir de eixo, como
ilustrado na Figura 20.
Figura 20: Eixo da campânula feita com a caixa de fibra.
Fonte: Manual do Biodigestor Sertanejo, 2011.
Outra dificuldade construtiva, foi o lastro que deve exercer peso sobre a caixa de fibra
e dessa forma contribuir para a manutenção da pressão interna do biodigestor, evitando
falhas na distribuição do gás até o fogão. Assim, foi preciso instalar uma cinta de zinco
no topo da caixa de fibra e para posteriormente adicionar a brita, como nota-se pelas
Figura 21 e 22.
34
Figura 21: Cinta de zinco sendo instalada na campânula.
Fonte: Manual do Biodigestor Sertanejo, 2011.
Figura 22: Lastro em cima da campânula e cercado pela cinta de zinco.
Fonte: Manual do Biodigestor Sertanejo, 2011.
2.9 ONG TETO
O TETO é uma Organização não governamental (ONG) que atua em 19 países da
América Latina e Caribe, incluindo o Brasil. A ONG trabalha para diminuir a situação de
35
extrema pobreza das comunidades nos centros urbanos das cidades, contando com
colaboração de voluntários e dos moradores (TETO, 2016a).
O TETO possui três objetivos estratégicos:
1) Fomento ao desenvolvimento comunitário: esta ação é realizada através do
fortalecimento da comunidade com o estímulo à uma liderança representativa e que
estimule a participação dos demais moradores;
2) Promoção da consciência e ação social: envolver o maior número de voluntários com
pensamento crítico e propositivo para o trabalho com a comunidade;
3) Incidência em política: Instigar o pensamento crítico com o propósito de questionar a
sociedade atual para que as mudanças estruturais possam ser realizadas
(TETO, 2016a).
A metodologia do trabalho do TETO baseia-se primeiramente em traçar um perfil da
comunidade através de um diagnóstico socioeconômico e demográfico. Além disso, são
promovidas dinâmicas de grupo em que os moradores, facilitados pelos voluntários,
elaboram um plano de ação para possíveis soluções acerca dos principais problemas
da comunidade (TETO, 2016a).
Dentro do TETO existem algumas áreas de atuação predefinidas responsáveis por
programas em diferentes âmbitos, dentre eles: Programa de Construção de Moradias
Emergenciais, Programa de Educação com Oficinas de Leitura, Programa de Formação
de Lideranças Comunitárias, Fundo para Fomento a Projetos Comunitários (FunTeto) e
Projetos de Construção de Sedes Comunitárias (TETO, 2016a).
Atualmente no Brasil, o TETO atua em 37 comunidades com trabalho permanente e 100
comunidades já são impactadas. Com isso, 2.500 moradias emergenciais já foram
construídas, 26 projetos comunitários realizados, 2 sedes comunitárias construídas, 7
comunidades com Programa de Educação, 35 lideranças comunitárias mobilizadas e
30.000 voluntários mobilizados de dentro e fora das comunidades (TETO, 2016a).
2.9.1 Programa de Construção de Moradias Emergenciais
A construção das moradias representa uma melhoria de vida para os moradores porque
essa solução consegue retirar essas famílias da situação de risco iminente em que se
36
encontram. Contudo, o intuito da organização é oferecer minimamente um conforto
físico e psicológico para que essas pessoas consigam se reerguer e buscar melhores
soluções para suas demandas (PORTO e SIMÕES, 2016).
As casas (Figura 23) possuem área retangular de 14 ou 18 m² e são construídas a partir
de módulos de madeira tratada, que são encaixados possibilitando a obtenção do piso
e paredes.
Figura 23: Casa do TETO construída na comunidade de Portelinha.
Fonte: Teto, 2016b
A construção das casas é feita através da união dos voluntários e dos moradores e,
para que seja possível, são realizados diversos preparativos e procedimentos logísticos.
Após a escolha da família beneficiada, há recolhimento de alimentos para doação,
inscrição de voluntários, logística de materiais e outras ações que possibilitam a
execução da obra e cumprimento do cronograma para beneficiamento da família
(PORTO e SIMÕES, 2016).
A casas emergenciais não podem ser vendidas ou alugadas e são repassadas às
famílias por meio de contrato.
Sendo assim, a casa possui algumas restrições estruturais, como por exemplo, a falta
de banheiro. Esse formato foi pensado dessa maneira porque a construção de banheiros
aumentaria os custos de construção, restringindo mais ainda a quantidade de pessoas
37
impactadas pela ação da organização. Além disso, a execução da obra seria dificultada
pois haveria de ter um corpo técnico mais qualificado e se tratando de uma instalação
sanitária, seriam necessárias conexões com sistema de água e esgoto, os quais as
comunidades não têm acesso.
3 Metodologia
Os procedimentos realizados no estudo de caso, presente no capítulo 4, serão
abordados com detalhes neste item.
3.1 Papel social na implementação do biodigestor
Neste tópico irão ser abordadas sugestões para proporcionar aos moradores de
Portelinha o acesso à informação técnica e voltada para questões ambientais. Assim,
será possível que eles adquiram conhecimento específico e construam a ideia do
biodigestor. E, caso optem por essa solução, será possível implementar a tecnologia na
comunidade.
3.2 Análise dos Dados Socioeconômicos Fornecidos pela ONG TETO
Através da parceria com a ONG TETO foi possível obter os resultados dos questionários
socioeconômicos que foram aplicados em 2013 na comunidade de Portelinha. Com
esses resultados o perfil da comunidade nos aspectos social, de saúde, educação,
moradia, energia e saneamento puderam ser analisados e assim gerar um diagnóstico
para o saneamento da região.
Para isso, foram gerados gráficos que representam cada um dos setores citado acima,
com base nas respostas dos moradores e dessa forma, facilitar a interpretação do
questionário.
Além disso, com intuito de conhecer melhor o funcionamento da comunidade, foram
realizadas visitas e conversas com o voluntário do TETO que é coordenador de equipe
de Portelinha, João Ávila.
38
3.3 Escolha do biodigestor mais adequado
Através do referencial teórico e da análise dos modelos de alguns biodigestores
construídos no Brasil pode-se realizar um comparativo e selecionar aquele que mais se
enquadra para a aplicação na comunidade.
Além disso, foi realizada uma visita técnica aos biodigestores construídos no Vale
Encantado, no Rio de Janeiro, a fim de conhecer melhor a tecnologia e colaborar para
tal escolha.
3.4 Determinação de uma Locação Preliminar
Neste tópico foi realizada a locação preliminar do biodigestor dentro da comunidade.
Para isso, utilizou-se como ferramenta de auxílio a plataforma do GOOGLE EARTH para
se obter uma visão da topografia do terreno e dessa forma determinar a direção de
escoamento natural do solo.
3.5 Dimensionamento
Para o dimensionamento, utilizou-se como base a diretriz do INEA DZ-215.R-4 referente
ao controle de carga orgânica biodegradável em efluentes líquidos de origem sanitária.
Além dela, a NBR7229 que diz respeito ao projeto, construção e operação de sistemas
de tanques sépticos. Tal norma foi seguida pois atualmente ainda não há uma norma
específica para dimensionamento de biodigestores e dessa forma, para se obter a
licença de construção dos biodigestores, deve-se seguir a norma referente a tanques
sépticos.
Como mencionado no item 2.5.2.3, para o biodigestor modelo chinês é necessária a
implementação de uma zona de raízes. Para o dimensionamento da zona de raízes,
seguiram-se as recomendações da NBR13969, que disserta sobre projeto, construção
e operação de unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes
líquidos.
Para se determinar as dimensões do biodigestor, foi tida como base a bibliografia
“Aplicativo Computacional para Projetos e Construções de Biodigestores Rurais” de
39
PORTES e FLORENTINO (2006) e o software Matlab para melhor organizar as
equações e resultados. O código criado encontra-se no Apêndice A deste trabalho.
3.6 Avaliação Financeira Preliminar
Para a avaliação financeira preliminar do biodigestor, foram pesquisados o preço dos
materiais em algumas lojas de materiais de construção e criou-se uma tabela no
software Excel para melhor visualização dos dados e valores finais.
Além disso, com auxílio do software AutoCad foi realizada uma locação preliminar com
base no estudo realizado de locação e uma representação da rede de esgoto entre as
casas e o coletor principal, que chega até o biodigestor, assim como a setorização do
processo construtivo desta tecnologia.
Seguindo as especificações presentes na NBR8160, que apresenta o detalhamento
para o dimensionamento de um sistema predial de esgoto sanitário, foi possível obter o
diâmetro nominal das tubulações para as saídas das casas e para o coletor principal.
4 Estudo de caso
4.1 Área de Estudo: Comunidade Portelinha
Para melhor realizar o estudo, o coordenador da equipe de voluntários, que atuam em
Portelinha, foi consultado e visitas à comunidade foram realizadas.
4.1.1 Descrição
A comunidade de Portelinha está inserida na comunidade de Antares, em Santa Cruz,
zona Oeste do Rio de Janeiro e atualmente possui cerca de 250 moradores e seu
crescimento começou a ser significativo a partir do ano de 2007 (TETO, 2016b). Na
Figura 24 pode-se observar a localização aproximada de Portelinha no mapa do Estado
do Rio de janeiro, já que a comunidade não consta na base de dados do Google Maps.
40
Figura 24: Localização da comunidade de Portelinha no Estado do Rio de Janeiro.
Fonte: modificado a partir de GOOGLE MAPS, 2018
Já a Figura 25 determina a vista área da comunidade, com suas respectivas ruas e
córregos. Todo esgoto da comunidade converge para o maior canal presente na região,
que também está representado na Figura 26.
Portelinha
41
Figura 25: Vista aérea da Comunidade de Portelinha.
Fonte: modificado a partir do GOOGLE MAPS, 2018.
Legenda:
Córrego principal no qual esgoto da comunidade desemboca.
Delimitação geográfica aproximada da comunidade.
A comunidade instalou-se embaixo de uma linha de transmissão de Furnas e a empresa,
em 2013, realizou um cadastro dos moradores e notificou que haveria possibilidade de
remoção, por se tratar de uma área de risco (TETO, 2016b). Até hoje ninguém foi
retirado do local, mas existe um processo judicial que proíbe qualquer obra de
infraestrutura em Portelinha. Na Figura 26, é possível notar as torres de alta-tensão nas
proximidades das moradias.
42
Figura 26: Imagem das moradias de Portelinha sob torres de energia.
Fonte: TETO, 2016b.
O TETO atua no Rio de Janeiro desde 2013, porém foi só em 2015 que os trabalhos da
ONG se iniciaram em Portelinha. Em 2016, 90 famílias foram entrevistadas e a partir do
resultado dessas enquetes, foi possível conhecer melhor o perfil da comunidade (TETO,
2016b).
Os questionários são compostos por 6 módulos: contexto social, educação, trabalho,
moradia, saúde e comunidade. A seguir serão representados e analisados alguns dos
indicadores inseridos nesses módulos mais pertinentes ao presente trabalho.
No que o contexto social abrange, é possível identificar os perfis relacionados à faixa
etária, gênero e raça e cor da comunidade como nota-se pelos Gráfico 2, Gráfico 3 e
Gráfico 4.
43
Gráfico 2: Distribuição da população por faixa etária.
Fonte: Elaboração própria baseada em TETO, 2016b.
Pelo Gráfico 2, é notório que a quantidade de pessoas com idade entre 0 e 4 anos é
maioria nesse espaço amostral. Como visto anteriormente no item 2.2, a parcela mais
afetada com a falta de saneamento básico, são crianças na faixa etária de até 5 anos.
Sendo assim, é provável que as crianças sofram bastante com doenças gastrointestinais
já que é comum encontrá-las brincando nas proximidades do esgoto exposto.
16%
10%
7%
12%
8%
6%
12%
12%
11%
3%
1%
0% 5% 10% 15% 20%
0 a 4 anos
5 a 9 anos
10 a 14 anos
15 a 19 anos
20 a 24 anos
25 a 29 anos
30 a 39 anos
40 a 49 anos
50 a 64 anos
65 anos ou mais
NS/NR
44
Gráfico 3: Distribuição da população por gênero.
Fonte: Elaboração própria baseada em TETO, 2016b.
Através do Gráfico 3, percebe-se uma distribuição equilibrada de pessoas que se
consideram homem (50,8%) e que se consideram mulher (47,6%).
Gráfico 4: Distribuição da população por raça/cor.
Fonte: Elaboração própria baseada em TETO, 2016b.
50,8%47,6%
1,6%
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
homem mulher NS/NR
40,8%
12,8%
44,0%
0,8% 0,4% 1,2%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
preta branca parda amarela(oriental)
indígena NS/NR
45
No que se refere ao Gráfico 4, observa-se que 40,8% da comunidade se enxerga na cor
preta e 44% na cor parda, contra valores inferiores a 15% das outras etnias.
Agora, com relação ao módulo de moradia, inicia-se pela constatação de que,
atualmente, existem 24 casas emergenciais construídas e há previsão de aumento
desse número em 2018. Contudo, apesar da ajuda que o TETO oferece, ainda há muito
a ser melhorado.
Através do Gráfico 5, nota-se que 55% das moradias de Portelinha são de alvenaria.
Porém 18% ainda residem em barracos feitos de materiais pouco resistentes o que
implica em uma construção que põe em risco a segurança do morador. Esses barracos
possuem maior chance de colapso e inundação quando comparados às casas de
alvenaria. Além disso, podem provocar ferimentos aos moradores devido a materiais
perfucortantes que ficaram expostos depois da construção, como pregos e pontas de
madeira, já que a preocupação com o acabamento das casas não é uma prioridade.
Gráfico 5: Tipo de moradia da população de Portelinha em 2013.
Fonte: Elaboração própria baseada em TETO, 2016b.
55%
20%
0%
0%
3%
0%
18%
0%
3%
0%
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%
Casas de alvenaria/bloco
Casa de madeira
Casa do TETO
Apartamento
Cômodo em casa de alvenaria
Casa de pau-a-pique (taipa)
Barraco de madeira /lona /papelao /metal
Palafita
Outro
NS/NR
46
Já em relação à obtenção de água para consumo humano (Gráfico 6), a quase
totalidade da comunidade busca água de maneira irregular, fato este que contribui ainda
mais para o agravamento da qualidade de vida dos moradores.
Gráfico 6: Origem da água da população de Portelinha em 2013.
Fonte: Elaboração própria baseada em TETO, 2016b.
O Gráfico 7, por sua vez, retrata a realidade energética do local. Todos os moradores
possuem energia elétrica de forma irregular. Esta situação é comum nas periferias do
país devido ao crescimento desordenado e ao alto custo da energia elétrica em relação
à renda de comunidades vulneráveis como a de Portelinha.
Gráfico 7: Dados de energia elétrica da população de Portelinha em 2013.
Fonte: Elaboração própria baseada em TETO, 2016b.
0%
78%
0%
16%
0%
4%
1%
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%
Regular em casa (paga conta)
Irregular em casa ("gato")
Poço, cisterna no terreno
Ponto de água for a do terreno
Relógio de medição coletiva (rateio)
Outros
NS/NR
0%
100%
0%
0%
0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%
Sim, regular (paga conta)
Sim, irregular ("gato")
Não possui
NS/NR
47
Entrando no aspecto do esgotamento propriamente dito, o Gráfico 8 abrage os tipos de
banheiros presentes na comunidade. Como em Portelinha não há sistema de
esgotamento sanitário, os moradores que não possuem nenhuma alternativa ao
banheiro, utlizam a casa de vizinhos. Porém, o número preocupante de 26% dos
moradores ainda fazem suas necessidades fisiológicas a céu aberto.
Ainda através do Gráfico 8, nota-se que 20% das pessoas alega a utilização da fossa
como solução de banheiro. Tendo em vista que no local essa solução não é de fato a
construção de uma fossa séptica e sim de uma fossa negra (basicamente um buraco
feito no solo), no aspecto ambiental, há o agravamento da poluição do corpo d’água já
que posteriormente, o esgoto escoará até o corrégo.
Gráfico 8: Tipos de banheiros das moradias de Portelinha em 2013.
Fonte: Elaboração própria baseada em TETO, 2016b.
A taxa de 36% corresponde aos moradores que afirmaram possuir rede de esgoto.
Contudo, há uma incompatibilidade nesse valor. Ao visitar a comunidade já se torna
evidente que as casas não possuem coleta ou tratamento de esgoto. O que de fato
ocorre é que as próprias pessoas realizam uma ligação de suas casas para o corrégo
mais próximo e este por sua vez, desembocará no canal principal. Assim, é possível
que os moradores interpretem esse mecanismo como rede de esgoto, mascarando os
valores desta análise.
26%
20%
36%
16%
2%
1%
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%
A céu aberto (vai pro córrego)
Fossa (buraco no terreno)
Rede de esgoto
Não possui banheiro próprio
Outros
NS/NR
48
Além disso, em 2014, estava prevista uma obra de infraestrutura de saneamento sob
responsabilidade do Programa de Aceleração do Crescimento (PAC), em Antares
(PREFEITURA DO RIO DE JANEIRO, 2014). Sabendo disso, os moradores de
Portelinha se mobilizaram e conseguiram realizar uma obra a fim de instalar uma
manilha de coleta de águas pluviais em uma das ruas de Portelinha. Porém, devido à
falta de rede de drenagem, a tubulação acabou servindo para coleta de esgoto de
algumas casas e os dejetos acabam sendo direcionados ao canal. Desse modo, é
possível que esses moradores julguem essa forma de coleta como a configuração de
rede de esgoto.
Na comunidade também não há coleta de lixo, sendo assim, o que muitos moradores
fazem é juntar o lixo e levar para um ponto de coleta, como mostra o Gráfico 9. Contudo,
o que se observa na comunidade é uma quantidade enorme de lixo espalhado pelo solo
e pelos córregos (Figura 27).
Gráfico 9: Formas de descarte do lixo de Portelinha em 2013.
Fonte: Elaboração própria baseada em TETO, 2016b.
3%
64%
9%
1%
0%
18%
1%
1%
2%
0%
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70%
É coletado em frente de casa
Leva para um ponto de coleta na comunidade
Joga na rua/terreno baldio
Joga no rio/córrego
Enterra
Queima
Recicla
Fora da comunidade
Outros
NS/NR
49
Figura 27: Foto de um canal próximo às residências usado para descarte de esgoto e lixo.
Fonte: Acervo próprio a partir de visita em 16 de dezembro, 2017.
O TETO juntamente com os moradores está planejando uma solução para esse
problema. A ideia é comprar lixeiras de grande porte e instalá-las em pontos estratégicos
dentro da comunidade e periodicamente alguém ficará responsável por transferir a
lixeira para o ponto de coleta usual. Dessa forma, haveria maior estímulo para que o lixo
não fosse jogado no solo.
Todos esses problemas na região pioram a qualidade de vida dos moradores além de
provocarem o aumento do surgimento de doenças. No âmbito da saúde, os Gráficos 10,
11 e 12 ilustram a precariedade da saúde em que essas pessoas se encontram.
50
Gráfico 10: Porcentagem de pessoas que frequentaram algum centro de saúde nos 30 dias anteriores ao
questionário em 2013.
Fonte: Elaboração própria baseada em TETO, 2016b.
O Gráfico 10 representa a quantidade de pessoas que procuraram algum centro médico
nos 30 dias que antecederam à aplicação do questionário. Nota-se que mais da metade
da comunidade buscou auxílio médico em um período curto de tempo, evidenciando
mais ainda a vulnerabilidade em que essas pessoas se encontram.
52%
47%
0%0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
Sim Não NS/NR
51
Gráfico 11: Porcentagem de pessoas que tiveram diarreia nos 30 dias anteriores ao questionário em
2013.
Fonte: Elaboração própria baseada em TETO, 2016b.
Doenças gastrointestinais, como a diarreia, são geralmente causadas pela falta de
saneamento básico em locais com população de baixa renda, como descrito no item 2.2
deste trabalho. Dessa maneira, pelo Gráfico 11, constata-se que 8% da comunidade
teve diarreia no período de 30 dias antes ao questionário, sendo este um número
bastante significativo tendo em vista o curto período de tempo e a população total de
250 habitantes.
Além disso, a parcela populacional usualmente mais atingida diz respeito às crianças.
Pelo Gráfico 12, tem-se que 50% das contaminações foram de fato em crianças e os
outros 50% distribuídos nas demais faixas etárias. É possível que, no período analisado,
a incidência de diarreia em idosos, com mais de 60 anos, tenha sido de 0% pois não há
muitos idosos residindo na comunidade.
8%
90%
2%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Sim Não NS/NR
52
Gráfico 12: Faixa etária x quantidade de pessoas que teve diarreia no período de 30 dias antecedentes ao
questionário em 2013.
Fonte: Elaboração própria baseada em TETO, 2016b.
Existe uma equipe de voluntários do TETO que semanalmente escuta os moradores e
se propõe a debater os problemas e possíveis soluções para o local. Foi a partir dessas
reuniões e dos questionários que se pode perceber que as principais preocupações dos
moradores, em relação à comunidade, são relacionadas ao esgoto aparente, lixo que
se acumula pelas ruas e iluminação pública, como observa-se pelo Gráfico 13.
50%
0%
50%
0%0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
Crianças (Até 11anos)
Adolescentes (12 a17)
Adultos (18 a 59) Idosos (60 ou mais)
53
Gráfico 13: Principais problemas destacados pela comunidade em 2013.
Fonte: Elaboração própria baseada em TETO, 2016b.
Diante de todos os dados apresentados, reafirma-se então que a comunidade vive em
condições precárias de moradia e saneamento. O TETO já atua ouvindo a comunidade,
dando importância às suas demandas e proporcionando melhores condições de
moradia.
Contudo, a qualidade de vida dos moradores poderia melhorar consideravelmente caso
houvesse uma solução para o saneamento local. Os casos de doenças diminuiriam e
consequentemente os gastos que variam desde o translado aos hospitais e centros de
saúde até à compra de medicamentos.
2%
0%
0%
1%
1%
3%
4%
5%
8%
3%
8%
2%
6%
2%
13%
5%
13%
18%
7%
Violência doméstica
Trabalho infantil
NS/NR
Regularização fundiária/dos terrenos…
Gravidez não-planejada 10 - Falta de…
Vícios (álcool e drogas)
Os serviços públicos ficam muito longe
Alagamento
Falta de lazer
Tráfico de drogas
Violência, falta de segurança e…
Problemas de saúde/fila de espera no…
Desemprego
Educação de baixa qualidade 6 -Sujeira,…
Sujeira, Lixo
Outros
Iluminação pública
Falta de saneamento / esgoto sanitário
Abastecimento de água
54
4.2 Resultados
4.2.1 Implementação do Biodigestor na Comunidade
Como a própria comunidade alegou, através da enquete aplicada pelo TETO em 2013,
a falta de saneamento básico que provoca grandes acúmulos de esgoto e lixo, é o
principal incômodo sentido pelos moradores. Isso mostra que, caso pudessem, optariam
por reverter essa situação.
Entendendo todos os fundamentos de uma tecnologia social, percebe-se que a
prioridade de atendimento é de fato a própria comunidade e que esta solução deve ser
aplicada a ela e com ela.
O primeiro passo seria então construir com os moradores a ideia do biodigestor. Podem-
se pensar em reuniões para discutir saneamento ambiental e sustentabilidade assim
como palestras sobre tecnologias sociais e saneamento ecológico. Além disso, criar um
momento para elaborar e debater as possíveis soluções para o problema da falta de
esgotamento sanitário, apresentando o conceito de biodigestores.
Por fim, explicar de forma simplificada os aspectos técnicos de funcionamento e
manutenção dos biodigestores, assim como todo o engajamento e envolvimento que
seria necessário da comunidade para que o projeto pudesse acontecer.
Os moradores deverão se revezar para ajudar no que possuírem aptidão, sendo na
construção propriamente dita, no carregamento de materiais, na pintura, no encaixe das
tubulações, no preparo das refeições e no que mais precisar. É de extrema importância
que eles entendam que o TETO não está com intuito de impor a solução a eles e que
sem a ajuda deles ou eventual desistência (onde haverá desperdício de tempo e
dinheiro) o projeto não poderá ser executado.
Além disso, há a necessidade de entender se os meios irregulares de obtenção de
energia e água realmente satisfazem os moradores por não possuir custo ou se
viabilizadas as condições legais, os indivíduos optariam por adquirir energia e água de
outra forma, como por exemplo, o próprio biogás (que também não tem custo). Dentro
das palestras e debates que serão promovidos, como mencionado anteriormente,
poderiam haver discussões também sobre os problemas e riscos da utilização
clandestina de água e energia a fim de conscientizar a população.
55
Mediante a aceitação da comunidade e regularização da questão judicial, é possível
então iniciar o processo de capacitação para implementação da tecnologia. A partir
disso, montar em conjunto com eles o cronograma da obra, a metodologia de trabalho
e quaisquer outras questões pertinentes que forem aparecendo ao longo do processo.
Assim, trabalhando em grupo e moldando a tecnologia para o formato de preferência da
comunidade, é possível criar uma responsabilidade sobre a solução, contribuindo
também para a melhoria da conscientização ambiental e instigando reflexões.
4.2.2 Comparação entre os Modelos de Biodigestores e escolha do mais adequado
De início pode-se excluir a possibilidade de emprego do biodigestor modelo Batelada
tendo em vista que o mesmo é alimentado a partir de cargas únicas e o presente
trabalho visa a alimentação contínua já que se trata de esgoto humano.
Então, através da Tabela 2, é possível analisar as principais diferenças entres os
modelos indiano e chinês.
56
Tabela 2: Comparativo entre os biodigestores Modelo Indiano e Modelo Chinês.
Modelo Indiano Modelo Chinês
Materiais Tijolo, pedra, concreto, areia,
cimento, ferro. Tijolo, pedra, concreto, areia,
cimento, ferro.
Possibilidade de auto instalação
A construção pode ser realizada pelo usuário, porém é dificultada pela necessidade de utilização de um gasômetro
móvel.
A construção pode ser realizada pelo usuário desde que o
mesmo possua boa habilidade como pedreiro.
Isolamento Térmico Há perdas de calor pela câmara
de gás.
Quando bem executado, possui temperatura praticamente
constante, principalmente se for construído enterrado.
Produtividade
Redução de sólidos (%) 38,0 37,0
Produção média (m³/dia) 3,0 2,7
Produção média de substrato (Kg/m³) 538,0 489,0
Manutenção
Se a campânula for metálica (melhor isolamento térmico)
há necessidade de pintura todo ano.
Deve ser limpo uma ou duas vezes por ano.
Custo Tende a ser mais caro
dependendo do preço da campânula.
Razoável se for utilizado em alvenaria ou se os moldes já
estiverem disponíveis.
Fonte: Elaboração Própria, 2018.
Devido ao fato de que a instalação desse digestor será feita em uma comunidade e que
sua construção deverá ser realizada majoritariamente com a ajuda dos moradores, é de
fundamental importância que o processo construtivo seja o mais simplificado possível e
que os materiais necessários sejam baratos e fáceis de encontrar.
Além disso, como foi dito no item 2.7.2.2.1, os biodigestores modelo indiano não são
usados para tratamento de esgoto. Então, optou-se por um biodigestor modelo Chinês
de alvenaria baseando-se na construção realizada no Vale Encantado por apresentar
menores custos, fácil manutenção e processo construtivo menos complicado que o
57
modelo Indiano. Dessa forma, com a participação popular e o voluntariado do TETO,
será possível concretizar a implementação do digestor em Portelinha.
Tendo em vista que o principal objetivo do projeto é acabar com o esgoto que fica
exposto nas ruas da comunidade, optou-se por alimentar apenas um estabelecimento
com o biogás a fim de facilitar sua conexão com a casa e seu manejo. Assim, o local
escolhido deveria ser de comum acordo entre os próprios moradores.
4.2.3 Operação e Manutenção
O modelo escolhido por possuir sua estrutura em alvenaria, possibilita uma manutenção
mais simplificada e que pode ser realizada pelos próprios moradores. Contudo, é
importante relembrar que sua construção deve ser realizada com extremo cuidado e
técnica pois é necessário utilizar uma técnica que emprega o peso próprio do tijolo a fim
de deixá-lo em sua posição certa até que a argamassa endureça sem o recurso do
escoramento como se vê na Figura 28 (VELOSO et al., 2010.).
Figura 28: Assentamento dos tijolos do biodigestor do Vale Encantado.
Fonte: ECODEBATE, 2017.
A cada ano deve-se remover o material que ficará depositado no fundo do digestor.
Recomenda-se que depois de aberto, deve-se deixar ventilar no interior do biodigestor
58
por alguns dias e quando alguma pessoa entrar no tanque, alguém deve permanecer
do lado de fora, caso a pessoa sofra algum mal-estar (SEIXAS et al., 1981).
Além disso, o biogás exerce menor pressão do que o gás de cozinha. Sendo assim, é
necessário adaptar os fogões convencionais (Figura 29). Realiza-se um furo no injetor
de gás do fogão para que fique com um diâmetro de 1,5 a 2,0 mm e a queima seja
eficiente com uma chama azulada e um leve barulho de maçarico (MATTOS e FARIAS
JR., 2011).
Figura 29: Aumento do furo do injetor de gás do fogão.
Fonte: Manual do Biodigestor Sertanejo, 2011.
Em alguns casos, é necessário também aumentar o orifício da passagem de biogás pelo
registro do fogão.
É recomendável que se verifique visualmente, uma vez por mês, as instalações do
biogás. Além disso, pode-se detectar vazamentos passando sabão e água nas juntas
das instalações. Se houver produção de bolhas, é porque há escape de gás e a conexão
precisa ser trocada (OLIVER et al., 2008).
59
4.2.4 Locação
Levando em consideração o escoamento por gravidade, o local mais adequado para a
instalação do biodigestor deverá ser em um ponto de menor cota possível no terreno. É
preferível também que o digestor esteja próximo ao ponto de utilização do biogás, para
encurtar os tubos de ligações e que não se localize em uma área de difícil acesso para
que sua operação e manutenção não seja dificultada (COMASTRI, 1981).
O local mais crítico com relação ao esgoto exposto encontra-se principalmente nas três
ruas demarcadas em vermelho na Figura 30.
Figura 30: Local mais crítico do esgoto exposto em Portelinha.
Fonte: Elaboração própria baseada em ANEXO A.
60
Com auxílio do Google Earth, foi possível determinar o ponto de menor cota do terreno,
como pode-se observar pelas Figuras 31, 32, 33. Inicialmente, três linhas auxiliares
foram traçadas para que o perfil do relevo pudesse ser obtido.
Figura 31: Perfil do relevo para a linha auxiliar 1. Valor da cota no ponto marcado: 9m.
Fonte: GOOGLE EARTH, 2018.
Figura 32: Perfil do relevo para a linha auxiliar 2. Valor da cota no ponto marcado: 13m.
Fonte: GOOGLE EARTH, 2018.
61
Figura 33: Perfil do relevo para a linha auxiliar 3. Valor da cota no ponto marcado: 14m.
Fonte: GOOGLE EARTH, 2018.
Dessa forma, é possível perceber que, de acordo com todas as linhas auxiliares
apresentadas, o terreno descresce da direita para a esquerda. Para finalizar, uma quarta
linha auxiliar foi traçada perpendicularmente às demais e foi possível identificar que a
cota do solo descresce em direção ao canal, com nota-se pela Figura 34.
62
Figura 34: Perfil do relevo para a linha auxiliar 3. Valor da cota no ponto marcado: 9m.
Fonte: GOOGLE EARTH, 2018.
Com essas informações, conclui-se que a melhor área para construção do biodigestor
é a esquerda do território e próximo ao canal. Contudo, inicialmente apenas algumas
casas seriam ligadas ao biodigestor e com o tempo, aumentando o índice de
atendimento. Logo, seria importante a ligação inicial feita a partir da região mais afetada
(Figura 30), visto que as outras ruas não têm tanto problema com esgoto exposto.
Outra questão que deve ser levada em consideração são as possíveis inundações no
terreno. Como em Portelinha não há rede de drenagem, a comunidade sofre com
alagamentos provocados pelas fortes chuvas. Assim, os pontos de menores cotas
acabam sendo mais afetados com esse problema. Antes de construir de fato o
biodigestor é necessário que os moradores sejam consultados sobre a viabilidade de
implementação da obra no ponto de menor cota. Caso não seja possível a construção
nesse local, deve-se optar por ponto que não alague, mesmo que possua cotas
superiores.
A situação dos terrenos na região é complicada já que notam-se diversos espaços
desocupados mas a informação que se tem é que todos eles possuem proprietários.
63
Então, se não for possível encontrar um espaço superficial para a construção é possível
enterrar o biodigestor, o que até favoreceria na manutenção da temperatura interna.
4.2.5 Dimensionamento
A ideia inicial do projeto era alimentar com biogás um ambiente que seja comum a todos
os moradores, para que dessa forma, a comunidade inteira consiga usufruir da
tecnologia e a instalação seja prática e segura. Porém, em Portelinha ainda não existe
um local com essas características.
Na comunidade não existe nenhuma escola ativa no momento. Além disso, antigamente
funcionava no local a Fundação da Infância e Adolescência (FIA), que abrigava os
voluntários nas atividades, mas também foi desativada. Sendo assim, sugere-se
conectar a alimentação do biogás temporariamente à casa do morador que costuma ser
responsável por ceder o espaço de sua cozinha para os eventos massivos do TETO.
4.2.5.1 Cálculo do volume do biodigestor
De acordo com a DZ215, habitantes de residências de baixo padrão com ocupação
desordenada produzem 100L de esgoto por dia (Tabela 2 da referida Norma). Sendo
assim, considerando a população de Portelinha composta por 250 moradores, tem-se
que:
Q (m3
dia) = 250 x 100 = 25000
litros
dia= 25
𝑚3
𝑑𝑖𝑎
Para o cálculo do volume do biodigestor basta multiplicar a vazão (Q) e o tempo de
retenção hidráulica (TRH).
V (m³) = Q (m³/dia) x TRH (dias)
64
De acordo com a NBR7229, o valor do TRH para a vazão de 25000 L/dia em um tanque
séptico é de 12 horas. Contudo, especialistas4 recomendam que, para o caso de
biodigestores, se utilize um TRH de 1 a 2 dias. E, como neste caso o biodigestor substitui
o tanque séptico, para a melhor eficiência do sistema, o TRH adotado será de 1 dia ao
invés de 12 horas. Logo,
V (m3) = 25 x 1 = 25 m³
Para o cálculo das dimensões do biodigestor modelo Chinês foi utilizada como base a
bibliografia “Aplicativo Computacional para Projetos e Construções de Biodigestores
Rurais” de PORTES e FLORENTINO (2006) e o software MatLab para melhor
organização das equações e resultados.
Primeiramente, deve-se inserir o volume encontrado para o biodigestor, que para este
trabalho foi de 25 m³. Feito isso, o programa irá retornar os valores possíveis de Dc
(diâmetro do cilindro) e Hc (altura do cilindro). Assim, o usuário poderá optar pelo valor
que lhe é mais conveniente.
Depois, todas as outras medidas serão oferecidas, tendo somente o usuário que
determinar o tempo de retenção, que para este trabalho adotou-se 20 dias.
Outra observação é que o valor de he (altura da caixa de entrada) foi adotado como
1,0 m, pois alturas maiores que 1,0 m já representam dificuldade para o reabastecimento
(ORTOLONI et al., 1991, apud ZARA, 2006).
Assim, os valores encontrados estão representados no Quadro 4:
4 Informação verbal obtida através de contato pessoal com Engenheiro Leonardo Adler em Março de 2018.
65
Quadro 4: Valores encontrados no dimensionamento do biodigestor do projeto.
Volume (m³) 25,00
Vf (m³) 3,57
Vc - Volume do corpo ci-
líndrico (m³) 21,43
Dc_certo (m) 3,60 3,65 3,70 3,75 Valores possíveis de Dc
Dc_escolhido (m) 3,70
Hc_certo (m) 2,11 2,05 2,00 1,94 Valores possíveis de Hc
Hc_escolhido (m) 2,00
Vc_certo 21,43 21,43 21,43 21,43
Vc converge para o mesmo valor
hf (m) 0,46
Vf_corrigido (m) 2,54
Rf (m) 3,93
hg (m) 0,93
Vg - Volume da calota do
gasômetro(m) 11,61
Rg (m) 2,31
hs (m) 1,38
Ds (m) 2,68
T.R. (dias) 1
Ve - Volume de reabaste-
cimento diário(m³) 25,00
De (m) 5,95
Pmax (m.c.a.) 1,94
Vb - Volume de biogás
armazenado na pressão máxima (m³) 18,90
Fonte: Elaboração própria, 2018.
Sendo assim, o croqui com as dimensões para o biodigestor modelo chinês deste
projeto estão especificados na Figura 35.
66
Figura 35: Biodigestor modelo Chinês enterrado com as medidas de projeto.
Fonte: Elaboração própria, 2018.
4.2.5.2 Zona de Raízes
Para esta comunidade optou-se por utilizar o sistema de zona de raízes subsuperficial
vertical (Figura 36) apresentando para esse caso, funcionamento adequado, além de
ter sido o modelo aplicado no biodigestor destinado ao tratamento de esgotos do Vale
Encantado.
Figura 36: Zona de raízes subsuperficial vertical.
Fonte: ABRANTES, 2009.
67
Como o dimensionamento foi baseado na NBR13968, obteve-se para o volume útil:
Vu = 1,6 NCT
Onde,
N é o número de contribuintes;
C é a contribuição de despejos, em litros x habitantes/dia (conforme a tabela 3 da
referida norma);
T é o tempo de detenção hidráulica, em dias (conforme a tabela 4 da referida norma).
Vu = 1,6 x 250 x 100 x 1,0 = 40.000 L = 40m³
4.2.6 Materiais e Estimativa de Custos
Os materiais necessários para construção de um biodigestor modelos chinês são:
Tijolos, cimento ou cal, areia lavada, argamassa, tinta, tubo PVC, registro para gás e
tubo plástico para ligar o digestor aos queimadores dos fogões (SEIXAS et al., 1981).
A partir disso, foi realizada uma estimativa da quantidade e do preço desses materiais,
que pode ser observado pelo Quadro 5.
Para a quantidade de tijolos foi feito um cálculo aproximado considerando o biodigestor
como um cilindro e para a quantidade de cimento utilizou-se a medida de 3 sacos de
50kg para cada metro quadrado, seguindo as especificações do Engenheiro Leonardo
Adler5.
A fim de se obter um valor aproximado da quantidade de tubulação para conectar as
casas ao biodigestor, utilizou-se o auxílio do AutoCad, como está ilustrado na Figura 37.
O biodigestor foi posicionado no local indicado na Figura 36, seguindo os resultados da
locação preliminar. O método adotado foi de instalar as tubulações em partes, iniciando-
se pelas que estavam mais afastadas e em local de maior volume de esgoto exposto
5 Informação verbal obtida através de contato pessoal com Engenheiro Leonardo Adler em Março de 2018.
68
(linhas de cor vermelha) e em um próximo momento pelas subsequentes (linha de cor
azul escura) e assim por diante.
O diâmetro nominal encontrado para as saídas das casas e para o coletor foram
respectivamente 75 mm e 200 mm. Dessa forma, ao medir o comprimento total das
linhas e analisar a escala do desenho, o tamanho final dessa estimativa preliminar para
a tubulação de 75 mm foi de 3.792 m e para a tubulação de 200 mm, 270 m. Na Figura
38 observa-se o detalhe para a rede coletora de esgoto da comunidade com as
respectivas indicações de medidas. Este detalhe representa as ligações do trecho
antecedente ao biodigestor.
69
Figura 37: Croqui preliminar da representação das ligações entre as casas e o biodigestor
Fonte: Elaboração própria, 2018.
70
Figura 38: Detalhe da rede de esgoto da comunidade de Portelinha.
Fonte: Elaboração própria, 2018.
71
Quadro 5: Estimativa do valor total de construção para o biodigestor modelo Chinês.
Lista de Materiais Quantidade Preço unitário Preço total Empresa Gastos parciais
Mão-de-obra 1 pedreiro 2.973,42 2.973,42 Tabela SINAPI6 2.973,42
Tijolo maciço (5 x 19 x 19 cm) 1200 un. 0,93 1.116,00 https://www.leroymerlin.com.br 4.089,42
Cimento 67 sacos de 50Kg 15,99 1.071,33 https://www.leroymerlin.com.br 5.160,75
Areia lavada 400 sacos de 20Kg 2,99 1.196,00 http://www.cec.com.br/ 6.356,75
Pedra 200 sacos de 20Kg 2,90 580,00 http://www.cec.com.br/ 6.936,75
Tinta 1 lata de 20 L 239,90 239,90 http://www.cec.com.br/ 7.176,65
Registro para gás 1 un. 17,90 17,90 http://www.cec.com.br/ 7.194,55
Tubo plástico até os queimadores (10 mm)
5 un. (1 metro) 27,90 139,50 https://www.leroymerlin.com.br 7.334,05
Tubo PVC para coletor até o biodi-gestor (200 mm)
45 un. (6 metros) 239,23 10.765,35 https://www.breithaupt.com.br/ 18.099,40
Tubo PVC para conexões das ca-sas com biodigestor (75 mm)
1264 un. (3 metros) 25,90 32.737,74 https://www.leroymerlin.com.br -
1ª etapa 132 un. (3 metros) 25,90 3.417,64 https://www.leroymerlin.com.br 21517,04
2ª etapa 96 un. (3 metros) 25,90 2.495,36 https://www.leroymerlin.com.br 24012,41
3ª etapa 175 un. (3 metros) 25,90 4.533,05 https://www.leroymerlin.com.br 28545,45
4ª etapa 196 un. (3 metros) 25,90 5.067,22 https://www.leroymerlin.com.br 33612,67
5ª etapa 124 un. (3 metros) 25,90 3.219,57 https://www.leroymerlin.com.br 36832,25
6ª etapa 103 un. (3 metros) 25,90 2.657,22 https://www.leroymerlin.com.br 39489,46
7ª etapa 158 un. (3 metros) 25,90 4.088,98 https://www.leroymerlin.com.br 43578,44
8ª etapa 145 un. (3 metros) 25,90 3.753,95 https://www.leroymerlin.com.br 47332,39
9ª etapa 135 un. (3 metros) 25,90 3.504,75 https://www.leroymerlin.com.br 50837,14
TOTAL 50.837,14
Fonte: Elaboração própria, 2018.
6 Disponível em <http://www.caixa.gov.br/poder-publico/apoio-poder-publico/sinapi/Paginas/default.aspx>. Acesso em: 17 de Março de 2018.
72
5 Considerações Finais
São graves todos os problemas relacionados à falta de saneamento básico no Brasil.
Porém, é a parcela da população mais carente, principalmente aquela que reside em
comunidades e zonas rurais, que sofre as consequências mais diretas da falta de
esgotamento sanitário.
Como tratado no capítulo 1 deste trabalho, apenas 43% dos brasileiros são
contemplados com rede coletora de esgoto e tratamento do mesmo. Sendo assim, os
órgãos governamentais ainda precisam investir muito em saneamento, o que acaba não
acontecendo já que as obras não são aparentes e os políticos tendem a achar que por
isso elas não aumentam sua popularidade e consequentemente não geram votos.
Mas, enquanto isso, milhares de brasileiros sofrem com problemas de saúde pública,
advindos da falta de tratamento de esgoto, e os corpos d’água são cada vez mais
poluídos.
Por isso, as tecnologias socais aplicadas ao saneamento básico, podem ser a saída
para todos esses problemas. Além de estimularem a conscientização da comunidade
quanto à preservação do meio ambiente, melhoram o exercício de cidadania pelo
trabalho em conjunto e por proporcionar a construção de uma solução para eles
próprios.
O fator primordial para o início da implementação do projeto, após as liberação judicial,
é a vontade da comunidade em utilizar essa solução e ainda, a disposição e
engajamento para tornar o projeto realizável. Sendo assim, é de suma importância que
os moradores estejam envolvidos e cientes das implicações que a obra irá trazer para
a comunidade.
Em muitos casos, o que ocorre é que um órgão ou entidade analisa a viabilidade técnica
de implementação de uma tecnologia em uma região acreditando que apenas o
conhecimento teórico irá levar à eficiência da solução. Porém, não adianta aplicar uma
solução da qual os habitantes não tomaram parte, porque isso desestimula o uso
continuado da mesma. A engenharia que deve-se pensar é uma engenharia social,
voltada para atender às necessidades da população e proporcionar assim a melhoria
efetiva na vida das pessoas, de acordo com seus reais interesses e necessidades.
73
Os biodigestores como alternativas ao tratamento de esgoto são completamente
eficazes no seu propósito e ainda são capazes de gerar biogás, para ser utilizado como
energia, e biofertilizantes, que funcionam como adubos orgânicos. Sendo assim, são
excelentes para aplicação em pequenas comunidades como a de Portelinha.
Contudo, sua construção e custos podem ser um empecilho. Primeiramente porque hoje
em dia, a justiça não permite que nenhuma obra de infraestrutura seja realizada na
região por se tratar de uma comunidade alocada embaixo de linhas de alta tensão. Além
disso, Portelinha não possui muitos espaços disponíveis, que não tenham proprietários.
Ademais, tendo em vista que o valor de implementação do biodigestor de uma só vez é
bastante alto, para atenuar os custos a obra se daria em parcelas. No primeiro instante,
a previsão dos gastos seria de aproximadamente R$ 21.500 para a construção do
biodigestor e ligação do primeiro bloco de casas, o que representa um valor elevado
também. Todavia, através da mobilização comunitária e atuação do TETO é possível
arrecadar esse dinheiro através de doações, eventos beneficentes ou ações que gerem
recursos como rifas.
Dessa forma, observa-se então que o fator econômico pode se tornar um entrave para
a implementação da tecnologia. Porém, caso haja aceitação da comunidade, o projeto
é capaz de ser construído com parceria contínua entre a ONG e os moradores, tomando
como base as sugestões abordadas no item 4.3 deste trabalho.
Além da viabilidade econômica, pode-se pensar no aspecto social. Toda a comunidade
obtém energia e água de fontes ilegais. Hoje em dia é muito difícil pensar em uma
comunidade isolada que não se encaixe nessas condições. Os “gatos” são realizados
quando há ocupação irregular e desordenada do solo e uma vez instalados, são muito
difíceis de serem retirados devido à rejeição dos moradores, que dependendo do
cenário de instabilidade e violência da comunidade, pode se converter até em
hostilidade contra os trabalhadores das companhias de luz e água. Porém, o quadro
social que se observa é de um ambiente totalmente negligenciado pelos governantes e
possivelmente não pagar pela água e luz se torna um movimento de represália.
Acredita-se que com possíveis melhorias de infraestrutura, saúde, educação, as
pessoas consigam melhorar a qualidade de suas vidas, tendo, portanto, estímulo para
zelarem por um serviço pago e de qualidade de água e luz.
74
Neste projeto, o biogás não é a solução para as demandas energéticas de toda
comunidade porque ele apenas será utilizado nos fogões, mas já se torna uma melhoria
na infraestrutura local, tendo em vista que os usuários poderão usufruir do gás sem
custos. Assim, futuramente, através de educação ambiental e social, pode ser pensada
uma maneira de minimizar a obtenção ilegal de água e energia.
Apesar de considerar que a implementação do biodigestor tecnicamente poderá
colaborar para uma melhoria na qualidade de vida dos moradores, não se pode
esquecer do fato de que ainda há o problema da falta de banheiros. A maioria da
comunidade não possui banheiro, e a solução que muitos utilizam é de descartar os
dejetos sanitários ou no terreno da casa ou diretamente no corpo hídrico.
Então, em casas que não possuem banheiros, é necessário conectar as fossas ao
sistema do biodigestor e nos casos em que não há ao menos fossa, pode-se
providenciar uma provisória de modo a atender às necessidades do usuário. Contudo,
é importante atentar-se para o fato de que ao se construir o buraco no terreno o mesmo
deve ser de alguma forma impermeabilizado para que os dejetos não infiltrem no solo e
acabem por poluir o corpo hídrico.
Por fim, este trabalho permite oferecer uma sugestão à comunidade de Portelinha para
erradicar o problema do esgoto exposto e caso o biodigestor seja construído, consiga-
se enfim melhorar a vida dos moradores, diminuindo a poluição do solo e da água,
diminuindo os gastos, melhorando a saúde e gerando minimamente um conforto para
essas pessoas.
5.1 Recomendações para trabalhos futuros
A falta de sanitários adequados é um dos principais problemas enfrentados pela
comunidade e mesmo após a construção do biodigestor, não será possível proporcionar
a todos os moradores um banheiro, devido à falta de verba e também à configuração
das casas oferecidas pelo TETO. Como sugestão para futuros trabalhos, pode-se
pensar em uma alternativa sustentável aos banheiros das casas a fim de substituir as
fossas.
Além disso, como já visto anteriormente, a comunidade sofre bastante com a questão
do lixo exposto e falta de conscientização ambiental em relação a isso agrava mais
75
ainda o problema. Como recomendação para próximos trabalhos, é possível analisar
uma solução para a coleta e tratamento dos resíduos sólidos, assim como promover
medidas para a melhoria da conscientização ambiental.
76
Referências Bibliográficas
ABNT - Associação de Normas Técnicas. NBR 8160: Sistemas prediais de esgoto
sanitário - Projeto e execução. Rio de Janeiro, p. 16 -18. 1999.
ABNT - Associação de Normas Técnicas. NBR 7229: Projeto, construção e operação
de sistemas de tanques sépticos. Rio de Janeiro, p. 5. 1993.
ABNT - Associação de Normas Técnicas. NBR 13969: Tanques Sépticos – Unidades
de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos – Projeto,
construção e operação. Rio de Janeiro, p. 4 -7. 1997.
Agência Nacional das Águas; Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental. Atlas
Esgotos - Despoluição de Bacias Hidrográficas. Brasília, DF. 2017.
ALMEIDA, A. Manual e Guia para a Produção de Biogás. 2009.
AMARAL, C.; AMARAL, L.; LUCAS JR., J.; NASCIMENTO A.; FERREIRA, D.;
MACHADO, M. Biodigestão Anaeróbia de Dejetos de Bovinos Leiteiros
Submetidos a Diferentes Tempos de Retenção Hidráulica. 2004.
AMORIM, A.; LUCAS JR., J.; RESENDE, K. Biodigestão Anaeróbia de Dejetos de
Caprinos Obtidos nas Diferentes Estações do Ano. 2004.
BONTURI, G.; DIJK, M. Instalação de Biodigestores em Pequenas Propriedades
Rurais: Análise de Vantagens Socioambientais. UNICAMP, SP. 2012.
BRASIL. Lei Nº 11.445, de 04 de Janeiro de 2007. Estabelece diretrizes nacionais para
o saneamento básico; altera as Leis nos 6.766, de 19 de dezembro de 1979, 8.036, de
11 de maio de 1990, 8.666, de 21 de junho de 1993, 8.987, de 13 de fevereiro de 1995;
revoga a Lei no 6.528, de 11 de maio de 1978; e dá outras providências. Publicada no
DOU - Seção 1 - 08/01/2007 e retificado em 11/1/2007, Página 1.
COHIM, F; FONTOURA, K.; COHIM, E.; KIPERSTOK, A. Do Saneamento Tradicional
ao Saneamento Ecológico: A necessidade de Construir uma dimensão Sócio-
Cultural. 2007.
COMASTRI FILHO, J. BIOGÁS: Independência Energética do Pantanal Mato-
Grossense. Embrapa. 1981.
77
DAGNINO, R.; BRANDÃO F. C.; NOVAES, H.T. Sobre o marco analítico-conceitual
da tecnologia social In: FUNDAÇÃO BANCO DO BRASIL. Tecnologia social: uma
estratégia para o desenvolvimento. Rio de Janeiro: FBB, 2004.
ECODEBATE. Biossistema: uma saída sustentável para tratar esgoto em favelas.
Disponível em: <https://www.ecodebate.com.br/2017/02/22/biossistema-uma-saida-
sustentavel-para-tratar-esgoto-em-favelas/>. Acesso em: 12 de Janeiro de 2018.
ESREY, S.; ANDERSSON, I. Saneamento Ecológico: fechando o ciclo. In: Revista
de Agricultura Urbana nº3 - Saneamento Ecológico. 2005.
Ex Ante Consultoria Econômica; Instituto Trata Brasil. Benefícios Econômicos e
Sociais da Expansão do Saneamento no Brasil. 2017.
Folha de S. Paulo. “Brasileiro médio não ultrapassa 1,70 m”. Disponível em:
<http://www1.folha.uol.com.br/folha/cotidiano/ult95u103096.shtml>. Acesso em: 12 de
Janeiro de 2018.
INEA DZ-215.R4 - Diretriz de Controle de Carga Orgânica Biodegradável em
Efluentes Líquidos de Origem Sanitária. 2007.
JUNQUEIRA, S. Geração de Energia Através de Biogás Proveniente de Esterco
Bovino: Estudo de Caso na Fazenda Aterrado. Trabalho de Conclusão de Curso em
Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ, 2014.
KARLSSON, T.; KONRAD, O.; LUMI, M.; SCHMEIER, N.; MARDER, M.; CASARIL, C.;
KOCH, F.; PEDROSO, A. Manual Básico de Biogás. 2014.
LASSANCE JR, A.; PEDREIRA, J. Tecnologias Sociais e Políticas Públicas In:
FUNDAÇÃO BANCO DO BRASIL. Tecnologia social: uma estratégia para o
desenvolvimento. Rio de Janeiro: FBB, 2004.
LUCCA, P. H. Saneamento Ecológico e Permacultura em Comunidade de Baixa
Renda. A simplicidade a favor da humanidade. Disponível em:
<https://ecovidanaindia.wordpress.com/eco-biblioteca/ecosaneamento-em-
comunidades-carentes/>. Acesso em: 13 de Novembro de 2017.
78
LUSTOSA, G.; MEDEIROS, I. Proposta de um Biodigestor Anaeróbio Modificado
para Produção de Biogás e Biofertilizante a Partir de Resíduos Sólidos Orgânicos.
Universidade de Brasília. 2014.
MAGALHÃES, A. Saneamento Básico: Pobreza, Saúde e Meio Ambiente. Disponível
em: <http://comissaojusticaepazdf.org.br/saneamento-basico-pobreza-saude-e-meio-
ambiente-11022016/>. Acesso em: 14 de Março de 2018.
MARTINS, F.; OLIVEIRA, P. Análise Econômica da Geração de Energia Elétrica a
Partir do Biogás na Suinocultura. 2011.
MATTOS, L.; FARIAS JR., M. Manual do Biodigestor Sertanejo. Edição do Projeto
Dom Helder Camara. 2011.
MONTEIRO, P. 2015. BET - Como tratar o esgoto de forma ecológica! Disponível
em: <http://www.ecoeficientes.com.br/bet-como-tratar-o-esgoto-de-forma-ecologica/>.
Acesso em: 15 de Novembro de 2017.
OLIVER, A.; SOUZA NETO, A.; QUADROS, D.; VALLADARES, R. Manual de
Treinamento em Biodigestão. 2008.
OLIVEIRA JR., F. Manual de Construção do Biodigestor Rural. Disponível em: <
http://www1.pucminas.br/imagedb/documento/DOC_DSC_NOME_ARQUI2014091714
0023.pdf>. Acesso em 10 de Dezembro de 2017.
Organização Mundial da Saúde (OMS); Fundo das Nações Unidas para a Infância
(UNICEF). Progress on Drinking Water, Sanitation and Hygiene: 2017 Update and
SDG Baselines. 2017.
PORTES, Z., FLORENTINO, H. Aplicativo Computacional para Projetos e
Construções de Biodigestores Rurais, p. 125-128, 2006.
PREFEITURA DO RIO DE JANEIRO. Prefeitura licitará obras do PAC Pavimentação
para Zona Oeste. Disponível em:
<http://www.rio.rj.gov.br/web/guest/exibeconteudo?id=4799143>. Acesso em: 02 de
Fevereiro de 2018.
79
RIOONWAHTCH. Favela Sustentável Vale Encantado Inicia Construção de
Biossistema de Tratamento de Esgoto. Disponível em:
<http://rioonwatch.org.br/?p=16751>. Acesso em: 05 de Janeiro de 2018.
SEIXAS, J.; FOLLE, S.; MACHETTI, D., Construção e Funcionamento de
Biodigestores. Embrapa, 1980.
TETO. Disponível em: <www.teto.org.br>. Acesso em: 12 de Dezembro de 2017. 2016a.
TETO. Portelinha. Informações e Dados da Comunidade. 2016b.
Trata Brasil. Manual do Saneamento Básico. Entendendo o Saneamento Básico
Ambiental no Brasil e sua Importância Socioeconômica. 2012.
Trata Brasil. Brasil é o 112º em saneamento básico entre 200 países, aponta
relatório. 2014. Disponível em: <http://www.tratabrasil.org.br/brasil-e-o-112-em-
saneamento-basico-entre-200-paises-aponta-relatorio-9>. Acesso em: 21 de Novembro
de 2017.
Trata Brasil. Esgotamento Sanitário Inadequado e Impactos na Saúde da
População. 2010.
TURDERA, M.V. E YURA D. Estudo da viabilidade de um biodigestor no município
de dourados. UEMS, Mato grosso do Sul. 2003.
Un News Centre, 2017, Every dollar invested in water, sanitation brings four-fold
return in costs – UN. Disponível em:
<http://www.un.org/apps/news/story.asp?NewsId=49377#.WhSuWlWnGM_>. Acesso
em: 09 de Novembro de 2017.
VELOSO, A.; SOUZA, W.; ARAÚJO, P.; SANT’ANNA, M.; ALMEIDA, J.; SILVA, I.
Análise Dimensional de um Biodigestor Piloto Baseado no Modelo Indiano
Utilizando Resíduos Alimentares. In: VI Congresso Nacional de Engenharia
Mecânica, 2010, Campina Grande.