Estudo da recuperação e quantificação analítica de íons chumbo da folha da Mamona por espectrometria de emissão ótica por plasma acoplado indutivamente.

 FAPEN ON-LINE. Ano 1, Volume 7, Série 28/07, 2020.

Prof. Dr. Edson Luís Tocaia dos Reis. 

Doutor em Ciências - USP.

Graduado em Química Industrial - FOC.

 

Orientador e líder do projeto na 2º. Fase.

Prof. Dr. Leonardo Teixeira Silveira.

Pós-Doutorado em Ciências Exatas e da Terra - USP/UNIFESP.

Doutor e Mestre em Química - USP.

Graduado em Ciências Químicas - FASB.

Orientador e líder do projeto na 1º. Fase.

AUTORES: GIACON, R; OLIVEIRA, R; SILVA, J; HOLANDA, W; SILVA, R; BARROS, A; SOARES, W., REIS, E.; SILVEIRA, L.

 

RESUMO: Este projeto tem como objetivo buscar por meio do método de adsorção química, uma forma eficaz de facilitar o tratamento do chumbo presente em resíduos laboratoriais, ao se utilizar a folha da Ricinus Communis, conhecida popularmente como mamona, devidamente preparada como material adsorvente e o nitrato de chumbo II [Pb(NO3)2] 0,1 M padronizado. Para a quantificação dos íons de chumbo digeriu-se o material orgânico contido no resíduo com ácido nítrico e o filtrado obtido foi submetido à análise quantitativa utilizando-se de um ICP-OES (Espectrômetro de Emissão Óptica por Plasma Acoplado Indutivamente).

PALAVRAS-CHAVE: Adsorção Química, Mamona, Reações Químicas, Análise Quantitativa.

 

ABSTRACT: This project’s objective is to determine, through chemical adsorption methods, an effective way to facilitate the treatment of the lead ll found in laboratory waste through the use of the Ricinus Communis’s leaf, commonly known as castor, properly prepared as an adsorption material and lead nitrate [Pb(NO3)2] 0,1M previously standardized. In order to determine lead ions quantitatively, the organic material found in the waste was digested by nitric acid (HNO3). The product obtained by the process of filtration was taken to be analyzed by an ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry).

KEYWORDS: Chemical Adsorption, Castor Oil, Chemical Reactions, Quantitative Analysis.

 

1. INTRODUÇÃO.

A geração de resíduos químicos em laboratórios didáticos de instituições de ensino, onde há uso frequente de diversas substâncias, muitas delas podem ser nocivas para o meio ambiente, como metais pesados, cianetos, nitratos, ácidos orgânicos e inorgânicos.

Estes resíduos podem apresentar uma grande dificuldade de descarte, pois requerem um tratamento prévio ao descarte comum, ou necessitam de empresas terceiras especializadas, acarretando em um grande custo operacional à própria instituição. (PENATTI; GUIMARÃES; SILVA, 2008).

Conhecendo os riscos ambientais que um descarte incorreto pode gerar e levando em consideração o custo elevado de uma destinação adequada a estes resíduos, surge a necessidade de desenvolvimento de meios alternativos para um prévio tratamento ou até mesmo um tratamento de forma definitiva para promover uma maneira econômica e sustentável à destinação final correta dessas substâncias.

Foram considerados para este trabalho, conhecimentos adquiridos no desenvolvimento de um projeto desenvolvido no primeiro semestre de 2019 do curso de Processos Químicos da FAPEN, com resultados anteriormente publicados no inicio deste ano de 2020, no qual o elemento chumbo existente em resíduos laboratoriais foi tratado por meio do método de adsorção química ao se utilizar da folha da mamona como material adsorvente.

Naquele estudo, foi confirmada a eficácia das propriedades de adsorção da folha mediante de reações químicas dos seus grupos funcionais, com íons de Pb2+ em solução.

Neste presente artigo, desenvolvido ao longo do quinto semestre do curso, no final de 2019, buscou-se a complementação do projeto anterior realizando-se uma caracterização química por meio de uma análise quantitativa por uso de um Espectrômetro de Emissão Óptica por Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-OES).

 

2. MATERIAIS E REAGENTES

Foram utilizadas folhas de mamona in natura, água destilada, álcool etílico p.a. (C2H5OH), ácido nítrico p.a. (HNO3), nitrato de chumbo [Pb(NO3)2], iodeto de potássio (KI), filtro de papel, funil de vidro analítico, suporte universal, argola, béquer, balão volumétrico , agitador magnético, espátula, pera, pipeta, proveta, peneira, forma de aço, tesoura e chapa de aquecimento.

 

3. EQUIPAMENTOS

Foram utilizados no experimento: balança analítica, estufa elétrica Hipperquímica MR® e um Espectrômetro de Emissão Óptica por Plasma Acoplado Indutivamente.

Figura 1 - Estufa Hipperquimica MR®.

Figura 2 - ICP-OES Varian 715 ES.

 

4. PROCEDIMENTO DE AMOSTRAGEM.

4.1 Preparação da folha da mamona.

As folhas de mamona coletadas foram lavadas sob água corrente e etanol p.a. (C2H5OH 0,1 mol.L-1) a fim de retirar quaisquer sujidades e eliminar grande parte das bactérias. Em seguida, foram pesadas em uma balança analítica a fim de se quantificar possíveis perdas no material orgânico, como é demonstrado abaixo.

Figura 3 - Pesagem das folhas da mamona in natura (imagem autoral).

Após a lavagem, as folhas foram cortadas em pequenos pedaços, conforme a imagem a seguir:

Figura 4 - Folhas da mamona em pequenas frações (imagem autoral).

 

Em seguida, depositaram-se as folhas em um forno com a temperatura em aproximadamente 100 ºC por cerca de 60 minutos.

Com o produto desidratado, fez-se a maceração e peneiração para se obter somente o pó da folha da mamona, conforme a seguir.

Figura 5 - Pó da mamona obtido através da peneiração (imagem autoral).

 

 

4.2 Pesagem da folha da mamona.

Pesou-se uma massa de 20,0096 g da mamona amostrada (pulverizada) em um béquer de 100 mL.

Figura 6 - Pesagem do pó da mamona (imagem autoral).

4.3 Preparação da solução padrão de nitrato de chumbo II [Pb(NO3)2 0,1 mol.L-1] para a filtração.

Para a preparação da solução padrão de nitrato de chumbo 0,1 mol.L-1 foram pesados e dissolvidos 33,139 g do sal em um béquer de 100 mL em água deionizada; fez-se a transferência da solução obtida para um balão volumétrico de 1000 mL que teve seu volume completado, à temperatura ambiente.

Figura 7 - Solução de Pb(NO3)2 0,1 mol.L-1 (imagem autoral).

4.4 Mistura dos reagentes.

A solução obtida foi depositada em um béquer e, ao produto da mistura, acrescentou-se os 20,0096 g de mamona previamente pesados que foram agitados em um agitador magnético com o auxílio de uma barra magnética, conforme figura a seguir

Para aumentar a superfície de contato, por meio da expansão dos poros do adsorvente, a agitação foi feita por 1 hora; dessa forma, a aderência do adsorvato na superfície da mamona foi facilitada.

Figura 8 - Agitação da mistura (imagem autoral).

4.5 Filtração.

Após a agitação realizada, filtrou-se o produto para um béquer de 100 mL em técnica de filtração simples, como ilustrado abaixo.

Figura 9 - Filtração do produto (imagem autoral).

4.6 Teste com o filtrado.

Sabendo-se que o iodeto de potássio (KI), ao reagir com o nitrato de chumbo II [Pb(NO3)2 0,1 mol.L-1], forma um precipitado amarelo, partiu-se desse meio para se constatar a presença de íons de chumbo no filtrado.

Dessa forma, o resultado obtido pode ser visto na figura 10.

Figura 10 - Resultado da pipetagem de KI no filtrado
com precipitação (imagem autoral).

4.7 Digestão do material orgânico por ácido nítrico (HNO3).

Para quantificar o chumbo contido na folha da mamona utilizada como adsorvente, realizou-se uma digestão química do material orgânico do resíduo, processo demonstrado pela figura 11, usando-se 65 mL de ácido nítrico 65,6%.

Figura 11 - Complexo de íons chumbo e mamona retidos
pelo filtro em processo de digestão (imagem autoral).

Foram adicionados 50 mL de água destilada a fim de manter a amostra hidratada e a solução passou por um filtro comum. O resultado é ilustrado abaixo.

Figura 12 - Filtração da amostra reagida com ácido nítrico (imagem autoral).

4.8 Análise do filtrado e resíduo.

O filtrado, ilustrado pela figura 13, e o resíduo do filtro antes da digestão foram levados para análise através do método de Espectrometria de Emissão Óptica por Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-OES).

Figura 13 – Solução filtrada (imagem autoral).

 

5. CÁLCULOS E RESULTADOS E DISCUSSÃO.

Após a padronização da solução de [Pb(NO3)2 0,1 mol.L-1], calculou-se a massa teórica de chumbo presente em 1 L de solução, considerando que em uma de concentração 1M deve-se ter 207,2 g de Pb, como é demonstrado abaixo.

 

Considerando a pureza impressa no rótulo, de 99,5 %, a massa final, portanto, é de 20,6164 g de Pb.

Sabendo-se que em 1 L tem-se 20,6164 g de chumbo, calculou-se a massa do elemento em 150 mL. Dessa forma, obteve-se:

 

Para fins de precisão na análise ao se usar o ICP-OES, considerou-se a massa de chumbo presente em cerca de 8,25mL para facilitar a medição no equipamento. O cálculo é mostrado a seguir.

Para a análise, nomeou-se as soluções da seguinte forma:

SOLUÇÃO A – Solução com 170mg/8,25mL de chumbo;

SOLUÇÃO B – Solução filtrada.

SOLUÇÃO C – Resíduo adsorvido pela folha da mamona e filtrado após a digestão por HNO3.

 

O resultado obtido pela análise do ICP-OES demonstrou que na solução A obteve-se 169,1098 mg em 8,25 mL. Valor aceitável considerando erros de medição ou preparação da amostra ao se comparar com o teórico, de aproximadamente 170 mg.

Na solução B, a massa obtida de chumbo foi de 92,6219 mg e, na C, de 76,4879 mg.

Dessa forma, pode-se admitir que a solução C representa a massa que o material adsorvente foi capaz de reter, o que corresponde a 45,23 % do chumbo total.

O gráfico abaixo ilustra os parâmetros de medição do equipamento relacionando a intensidade de leitura utilizada com a massa de chumbo em 8,25 mL nas soluções A, B e C.

 

6. CONCLUSÃO.

O método de quantificação analítica por espectrometria de emissão óptica por plasma acoplado indutivamente veio a complementar positivamente o projeto desenvolvido no semestre anterior, pois por meio desta técnica analítica constatou-se, de forma prática e precisa, resultados teóricos esperados na adsorção de chumbo por meio do uso proposto de folhas de mamona.

Neste trabalho, mostrou-se que na solução A (cuja obtenção foi descrita no tópico 4.8) obteve-se 169,1098 mg em 8,25 mL de solução matriz analisada, considerando-se um valor teórico de aproximadamente 170mg/8,25 mL, na solução B, de 92,6219 mg e, na C, que representa o material adsorvido, de 76,4879 mg, correspondendo a 45,23 % do chumbo total da amostra.

Outro ponto importante foi a digestão química do material orgânico que realizou a adsorção por meio da solução de ácido nítrico (HNO3) formando novamente uma solução de nitrato de chumbo II, permitindo sua reutilização; a destinação desse resíduo, antes de passar pelo processo de digestão, classificado como classe II no projeto anterior, foi destacada como um problema a ser solucionado, portanto, teve sua devida resolução nesse projeto.

 

7. AGRADECIMENTOS.

Os autores agradecem ao analista químico Wellington, responsável pelas medidas analíticas no ICP-OES, ao Vanderlei, técnico responsável pelo laboratório da FAPEN, e principalmente à direção e administração da instituição de ensino (FAPEN) por ter cedido seus equipamentos e seu laboratório químico para os estudos prévios e experimentos, garantindo um ambiente criativo е amigável ao desenvolvimento deste trabalho.

 

8. REFERÊNCIAS.

BRASIL. A IMPORTANCIA E A PRODUÇÃO MUNDIAL DA MAMONA. Revista Nordeste Rural. Atualizada em 19/07/2019. Disponível em: <http://nordesterural.com.br/a-importancia-e-a-producao-mundial-de-mamona/> Acesso em 18/05/2019.

BRASIL. CO-PRODUTO FOLHA DA MAMONA. Biodieselbr. Atualizado em 2011. Disponível em: <https://www.biodieselbr.com/plantas/mamona/co-produto-folha> Acesso em 18/05/2019.

BRASIL. COMPOSIÇÃO QUIMICA DA TORTA DA MAMONA. Revista Gestão do Campo. Disponível em: <https://www.gestaonocampo.com.br/biblioteca/composicao-quimica-da-torta-de-mamona/> Acesso em 18/05/2019.

BRASIL. FOLHAS E FLORES. Biodieselbr. Atualizado em 2011. Disponível em: <https://www.biodieselbr.com/plantas/mamona/folhas-flores-mamona> Acesso em 18/05/2019.

BRASIL. HISTÓRIA DA MAMONA. Biodieselbr. Atualizado em 2011. Disponível em: <https://www.biodieselbr.com/plantas/mamona/historia-mamona> Acesso em 18/05/2019.

BRASIL. MAMONA. Revista Benefício das Plantas. Disponível em: <https://www.beneficiosdasplantas.com.br/mamona/> Acesso em 18/05/2019.

BRASIL. PRODUÇÃO MUNDIAL DA MAMONA. Biodieselbr. Atualizado em 2011. Disponível em: <https://www.biodieselbr.com/plantas/mamona/producao-mundial-mamona> Acesso em 18/05/2019.

MELO, Diego de Quadros. Adsorção: aspectos teóricos e aplicações ambientais. 2014. Disponível em: <http://www.repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/10267/1/2014_liv_rfdnascimento.pdf>. Acesso em: 19/05/2019.

NASCIMENTO, Ronaldo Ferreira do et al. Adsorção: aspectos teóricos e aplicações ambientais. 2014. Disponível em: <http://www.repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/10267/1/2014_liv_rfdnascimento.pdf>. Acesso em: 19/05/2019.

PENATTI, Fabio Eduardo; GUIMARÃES, Solange T. Lima; SILVA, Paulo Marcos da. Gerenciamento de resíduos químicos em laboratórios de análises e pesquisa: o desenvolvimento do sistema em laboratórios da área química. 2008. Disponível em: <http://hygeia.fsp.usp.br/siades/documentos/Publicacoes/artigo_9f.pdf>. Acesso em: 09/05/2019.

RAULINO, Giselle Santiago Cabral; VIDAL, Carla Bastos; LIMA, Ari Clecius Alves de. Adsorção: aspectos teóricos e aplicações ambientais. 2014. Disponível em: <http://www.repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/10267/1/2014_liv_rfdnascimento.pdf>. Acesso em: 19/05/2019.

SILVEIRA, Leonardo Teixeira et. al. Adsorção de chumbo de resíduos laboratoriais pela folha da Mamona. In: FAPEN ON-LINE. Ano 1, Volume 2, Série 10/02, 2020. Disponível em: <https://fapenpentagono.blogspot.com/2020/02/adsorcao-de-chumbo-de-residuos.html>. Acesso em: 10/03/2020.

 

Reúso de água nas escolas: estudo de caso e proposta.

  FAPEN ON-LINE. Ano 1, Volume 7, Série 21/07, 2020.

Prof. Dr. Fábio Pestana Ramos.

Doutor em Ciências Humanas - USP.

MBA em Gestão de Pessoas - UNIA.

Licenciado em História - CEUCLAR.

Licenciado em Filosofia - FE/USP.

Bacharel em Filosofia - FFLCH/USP.

 

Orientador e líder do projeto.

AUTORES: E. S. CARVALHO; J. A. OLIVEIRA JUNIOR; J. A. FONSECA; M. F. SANTOS; V. A. L. VALE; V. R. SILVA.

RESUMO: Analisaremos o uso da água, soluções alternativas para redução de consumo nas escolas e técnicas de reutilização. A reutilização ou reúso de água não é um conceito novo e tem sido praticado em todo mundo há muitos anos. Deve-se considerar o reuso de água como parte de uma atividade mais abrangente que é o uso racional ou eficiente da água. Mostraremos algumas técnicas, dando ênfase nas estimativas de consumo aplicado em uma escola municipal (fictícia), onde o consumo de água é altíssimo. A partir dai, mostraremos o quanto é rentável a utilização dessas técnicas no âmbito financeiro e ambiental. 

PALAVRAS-CHAVE: Reutilização, Água, Consumo de Água.

 

ABSTRACT: We will analyze water use, alternative solutions to reduce consumption in schools and reuse techniques. The reuse or reuse of water is not a new concept and has been practiced worldwide for many years. Water reuse should be considered as part of a broader activity that is the rational or efficient use of water. We will show some techniques, emphasizing the consumption estimates applied in a municipal (fictitious) school, where water consumption is very high. From there, we will show how profitable it is to use these techniques in the financial and environmental spheres.

KEYWORDS: Reuse, Water, Water Consumption.

 

1. INTRODUÇÃO.

O tema água tem sido muito abordado atualmente, pois seu uso inconsciente somado às condições das constantes transformações climáticas que o planeta vem sofrendo, traz a tona uma preocupação.

Conforme os anos vão passando, as pessoas tem demonstrado uma postura errada em relação à preservação dos recursos hídricos em geral.

Grandes cidades, como São Paulo e outras da região metropolitana e do litoral paulista, já sentem os efeitos da falta de água.

No entanto, o Brasil não é o único país que passa por esse problema, outras regiões do mundo, como a África, estão passando pela mesma situação.

A falta de água provoca um efeito dominó, pois sem este precioso recurso uma serie de serviços sofrem prejuízo, como, por exemplo, a distribuição de energia.

A humanidade, inconsciente, diante da realidade, vem se apropriando dos recursos hídricos sem se preocupar com a preservação de seu ciclo natural, poluindo os reservatórios ou desviando os cursos originais das águas.

Por outro lado, com o crescimento descontrolado e desordenado das zonas urbanas, a ocupação humana e construções nas margens dos rios e córregos, aumentam-se os riscos potenciais de degradação da qualidade hídrica, o que reflete diretamente no quadro de escassez de água.

Alguns projetos foram desenvolvidos em parceria com a Escola Politécnica da USP e com a UFSCar, então orientados na Unicamp pela professora Marina Sangoi de Oliveira (2005), sobre o consumo de água nas escolas.

Os levantamentos tiveram como objetivo analisar os prédios escolares do ponto de vista do uso de água, as condições de operação e estado de conservação deste recurso.

As condições de operação dizem respeito ao funcionamento dos equipamentos, ocorrência de vazamentos e dificuldades de fechamento dos registros.

Escolas de 60 anos ou de dois ou três anos não apresentaram muitas diferenças quanto ao vazamento de água.

As antigas já passaram por manutenções e as novas rapidamente apresentam problemas por causa da precariedade dos materiais utilizados.

Outro levantamento da pesquisa avaliou a adequação dos aparelhos instalados em função do volume e do tipo de público atendido.

Também foi considerado o número de bacias sanitárias em banheiros públicos presentes nas escolas, a altura de colocação dos equipamentos, obediência às normas e sua adequação com relação ao desperdício de água, pois muitas vezes as diretrizes seguem manuais que não se adaptam às condições brasileiras.

A Secretaria de Educação do município de São Paulo forneceu o projeto arquitetônico, que nem sempre está adequado a uma utilização eficiente da água.

As escolas analisadas pelos pesquisadores tinham projetos de sistemas prediais hidráulico-sanitários ineficientes.

Cópias heliográficas ou croquis foram digitalizados para que pudessem ser detalhadas posições de ralos, registros, torneiras, bacias, pias e demais componentes.

Nas escolas estudadas estimaram-se perdas que chegam até a 80% do volume de água gasto mensalmente.

Cerca de 10% das escolas apresentaram vazamentos na rede enterrada e muitos deles não afloraram de forma a se fazerem visíveis aqueles que utilizam o edifício.

A ocorrência de patologias nos sistemas hidráulico e sanitário é outro problema frequente em 40% das escolas.

Os aparelhos e equipamentos com maior incidência de patologias são as torneiras de uso geral e as válvulas de descarga.

Nos sistemas prediais de água fria e quente as patologias mais frequentes referem-se ao cavalete do hidrômetro (vazamentos, ausência de volantes nos registros) e no reservatório superior (problemas na tampa ou na boia).

Nos sistemas prediais de esgoto sanitário e águas pluviais, os maiores problemas localizam-se nas caixas de gordura (ausência de sifão, subdimensão, vedação inadequada) e nas caixas de inspeção de esgoto (vedação inadequada ou tampa lacrada, presença de resíduos sólidos no interior).

Então, partindo da premissa que a água é um bem finito e que já está se esgotando, precisa adotar técnicas de como reutilizar a água, promovendo a importância de sua conservação.

No setor urbano, os potenciais de reúso da água ainda são desconhecidos da maior parte da população, nas escolas esta realidade se repete, onde praticamente inexistem projetos arquitetônicos que considerem a questão.

Nossa proposta é demonstrar através do estudo de caso de uma escola municipal da cidade de Santos, que não utiliza nenhum sistema de reaproveitamento de água, como um projeto eficaz poderia gerar economia contra o desperdício de água.

A proposta é contribuir para criação de parâmetros que possibilitem a reutilização de água em escolas em quantidades significativas, exigindo apenas adaptações de baixo investimento.

Nesta pesquisa serão abordados sistemas eficientes de economia e reuso de água, priorizando a saúde do usuário.

Abordaremos alternativas sustentáveis de utilização de recursos naturais, observando o uso da água de forma inconsciente.

Percebe-se que o maior descaso ocorre quando se trata do uso irracional, pois, infelizmente, o Brasil ainda não possui uma politica voltada ao crescimento sustentável, inserindo-se lentamente nesse novo mercado.

Independente do aproveitamento econômico, é importante que as pessoas aprendam a cuidar e preservar a água, visto estar se transformando em um recurso cada vez mais escasso, para que no futuro possamos evitar guerras e conflitos por sua disputa.

 

2. CONSIDERAÇÕES SOBRE O ESTUDO DE CASO.

O reuso relaciona-se com a proteção à saúde pública e meio ambiente, saneamento ambiental e gerenciamento de recursos hídricos.

Para a prática do reúso é necessário conhecer as bases legais e assim definir a sua forma correta.

Sendo assim, o reúso pode ser um instrumento para liberação de recursos hídricos de melhor qualidade para fins mais nobres, utilizando afluentes e protegendo a saúde pública e o meio ambiente.

Neste projeto utilizamos o reúso de águas cinza e a captação e armazenamento da água da chuva em uma escola infantil municipal da cidade de Santos.

Analisamos os resultados durante um mês e ao final tabulamos os dados para demostrar os pontos fortes da proposta, comparando os resultados ao que foi economizado em relação aos meses anteriores, quando ainda não havia o sistema de tratamento proposto.

Atualmente grande parte da água da chuva vai parar na rede de esgoto das cidades, gerando um grande desperdício.

Esta água, se captada, poderia ser usada para diversas finalidades.

É verdade que o sistema de reúso de água vem ganhando espaço lentamente no Brasil e no mundo, devido à carência do recurso e aumento de seu consumo.

Muitas empresas, indústrias e áreas comerciais, já fazem uso do sistema de captação e armazenagem da água da chuva, que é usada em limpezas em geral, resultando em uma grande economia na conta de água.

Muitas já adotam também os meios mais eficazes contra o desperdício, como a torneira inteligente, que possui um temporizador que a faz fechar sozinha após algum tempo aberta.

Todavia, em escolas, sobretudo públicas, não existem projetos que consideram os benefícios do reuso de água.

 

3. OBJETIVO E METODOLOGIA.

O presente trabalho tem por objetivo colocar em prática a reutilização de água, em uma escola municipal da cidade Santos, mantida incógnita por razões éticas, simulando um projeto economicamente viável com retorno em curto prazo.

Neste sentido, pretendemos conscientizar a comunidade local e a sociedade no que diz respeito à utilização e/ou consumo adequado da água potável.

Demostraremos a real necessidade de implantação do reúso de água em função da atual situação da disponibilidade hídrica, que se encontra cada vez mais reduzida.

Para tanto levamos em consideração que a água captada da chuva será utilizada para consumo humano, depois de passar por um tratamento adequado.

A água captada da chuva pode ser utilizada também para outros fins, como, por exemplo, irrigação de plantas, lavagem e limpezas de calçadas.

 

3.1 Objetivo específico.

Pretendemos descrever os conceitos e métodos relativos ao reúso da água na atividade escolar, com ênfase a uma escola municipal da cidade de Santos, mantida incógnita, discutindo o beneficiamento da utilização deste método, motivado pela preocupação mundial com a sustentabilidade, assim como com o valor econômico da água.

 

3.2 Metodologia.

Utilizamos pesquisa bibliográfica junto a publicações cientificas e arquivos, além de consulta em sites relacionados ao tema.

A pesquisa foi realizada ao longo de cinco meses, entre fevereiro e junho de 2015, orientada pelo Prof. Dr. Fábio Pestana Ramos.

Utilizamos a pesquisa de campo como forma de obter dados, consolidando a simulação de uma proposta embrionária de implantação de mudanças na escola analisada.

 

4. ANÁLISE DOS RESULTADOS.

Na escola analisada, constatamos mais de 4.351 milhões de litros gastos para 1.836 milhões de litros consumidos, para um total de 1.364 alunos presentes na instituição de ensino.

Através de pesquisas e coleta de dados, foi elaborada uma tabela e um gráfico para mostrar o consumo mensal da água na Instituição, como mostra a Tabela 1 e o Gráfico 1.

Caso houvesse a implantação de um sistema simples de captação de água de chuva para reuso, haveria uma economia de quase 50% no volume mensal utilizado pela escola.

Esta informação está simbolizada no gráfico 2, que simula a economia mensal de água após a implantação do sistema de captação da água de chuva na escola.

 

4.1 Operações de filtragem.

Para reutilizar a água das chuvas, seria necessário implantar um sistema de filtragem, o qual é simbolizado pela figura 1.

 

FLOCAÇÃO.

A floculação e a coagulação são processos químicos e físicos em que partículas muito pequenas são agregadas, formando flósculos, para que possam decantar-se.

Essa é uma das primeiras etapas do tratamento de água.

 

DECANTAÇÃO.

A decantação que é um método de separação pouco rigoroso entre uma fase sólida e uma fase líquida ou entre duas fases líquidas.

Esta separação realiza-se devido à diferença de tamanho ou peso das partículas pelo efeito de uma corrente lenta de água ou ar.

Para separar uma fase sólida de uma fase líquida, deixa-se a mistura em repouso para que o sólido se deposite no fundo do recipiente - sedimentação.

O líquido sobrenadante é então transferido, lenta e cuidadosamente, para outro recipiente, evitando-se que o sólido venha arrastado.

 

FILTRAÇÃO.

A filtração é um processo físico de separação de misturas heterogêneas do tipo sólido-líquido ou gás-sólido.

Como o próprio nome indica, utiliza-se um filtro (um material poroso) para reter as partículas sólidas, separando-as do líquido ou do gás.

A cloração consiste na adição de cloro na água clarificada.

Este produto é usado para destruição de microrganismos presentes na água, que não foram retidos na etapa anterior.

 

CLORAÇÃO.

O cloro é aplicado em forma de gás ou em soluções de hipoclorito, numa proporção que varia de acordo com a qualidade da água e de acordo com o cloro residual que se deseja manter na rede de abastecimento.

O cloro é utilizado para desinfecção, para reduzir gosto, odor e coloração da água, é considerado indispensável para a potabilização da água, possibilitando seu consumo.

 

4.2 Etapas e procedimentos.

Para tornar a água coletada potável é necessário verificar se há capacidade no tanque de recebimento da água para ser tratada.

Depois, caso esteja cheia demais, é preciso abrir a válvula de escape, presente na parte lateral do tanque.

 

Verificado esses processos, o tratamento da água começa abrindo a válvula que joga a água para o tranque de floculação.

O equipamento libra a dosagem certa do reagente sulfato de alumínio junto com a bomba, que movimentará a pá com forte agitação durante 30min.

Em seguida é aberta uma válvula do tanque de floculação que despejará água no tanque de decantação.

A água é decantada por cerca de uma hora, depois desse processo outra válvula é aberta, passando a água do tanque de decantação para o filtro.

O filtro envia a água para última etapa do tratamento, que é a cloração, também realizada pelo equipamento.

No tanque de cloração, o reagente precisa agir por cerca de 30 minutos agitando a água.

Uma bomba leva, depois, a água já tratada para a caixa de água, disponibilizada para consumo humano como potável.

Configurando um processo que deve ser repetido sempre que o tanque com água da chuva fica cheio, podendo enquanto o próximo tanque ainda está em processo de espera, no caso de existir mais de um tanque de armazenamento de chuva.

 

5. EXECUÇÃO DE UM PROTÓTIPO.

Pensando na situação atual, onde existe uma grande necessidade de economizar água, preparamos um protótipo funcional em escala reduzida, conforme pode ser observado na figura 2, 3 e 4.

Figura 2 - Protótipo do sistema de coleta e tratamento
de água (foto de autoria do líder do projeto).

Figura 3 - Protótipo do sistema de coleta e tratamento, retratando
as etapas de transformação da água da chuva em potável
(foto de autoria do líder do projeto).

Figura 4 - Protótipo do sistema de coleta e tratamento de
água em funcionamento (foto de autoria do líder do projeto).

Utilizando os principio anteriormente descritos, o aproveitamento da água da chuva se torna simples e eficaz, evitando o desperdício, podendo ser adaptada em qualquer escola.

Sendo necessário para tal, somente um sistema de captação da chuva e tratamento da água.

Este sistema tem um custo baixo, necessita somente de calhas no telhado e tubulações para levar a água da chuva até um reservatório primário, que é interligado em um sistema de tratamento (floculação, decantação, filtragem, desinfecção, cloração).

Obviamente, a implantação do sistema em novas construções é mais simples, mas adaptar a estrutura existente também é possível, exigindo uma área livre no local para comportar os tanques de armazenagem chuva.

Após os tratamentos realizados, a água tratada é bombeada para uma caixa extra, de onde será distribuída para toda a escola, não exigindo alterações internas nos encanamentos já existentes.

Figura 5 - Equipe responsável pelo desenvolvimento da
proposta e do protótipo do sistema de coleta e tratamento
de água (foto de autoria do líder do projeto).

6. CONCLUSÃO.

O aumento da demanda por água e a redução da oferta, gerando escassez de água, conduz ao reúso como solução para a racionalização e preservação ambiental.

Tentamos demonstrar aqui a importância da reutilização da água em escolas, onde o consumo é elevado, sugerindo a otimização deste recurso finito.

A despeito da necessidade de regulamentação específica para tema, com cuidados cabíveis na proteção do meio ambiente e a conservação do nível da qualidade da água ainda deficiente no Brasil.

Os resultados, da pesquisa de campo em uma escola municipal da cidade de Santos, conduziram a composição de um protótipo simulando métodos de floculação, decantação, filtração e cloração.

Os resultados de potabilização do protótipo se mostraram promissores, foram bastante proveitosos, pois a água da chuva utilizada no processo produziu água tratada potável.

Vale ressaltar que, embora a princípio gaste um determinado valor e tempo, o sistema proporciona um custo benefício considerável, já que possibilita um ganho econômico.

Entretanto, como se trata de um projeto teórico acadêmico, não aplicado concretamente em escola real, devido ao fator tempo contraposto ao custo, nada pode ser afirmado no que diz respeito ao período de retorno de investimento e custos reais.

 

7. REFERÊNCIAS.

BREGA FILHO, Darcy; MANCUSO, Pedro Caetano Sanches. Conceito de reúso de água. Barueri: Manole, 2003.

MANCUSO, Pedro Caetano Sanches. Reúso de água. São Paulo: Dissertação de Mestrado apresentada à Faculdade de Saúde Pública (Departamento de Saúde Ambiental) da Universidade de São Paulo, 1988.

MORELLI, Eduardo Bronzatti. Reúso de água na lavagem de veículos. São Paulo: Dissertação de mestrado apresentada à Escola Politécnica de Engenharia Hidráulica da Universidade de São Paulo, 2005.

OLIVEIRA, Marina Sangoi de. Pesquisa avalia consumo de água em escolas. Jornal da Unicamp, Edição 282. Campinas: 4 a 10 de abril de 2005. Disponível em: <http://www.unicamp.br/unicamp/unicamp_hoje/ju/abril2005/ju282pag11.html > Acesso em 01/03/2015.