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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ – UFC CENTRO DE TECNOLOGIA – CT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E AMBIENTAL – DEHA MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL – SANEAMENTO AMBIENTAL RAFAHEL MARQUES MACÊDO FONTENELE EFEITOS DA SUPLEMENTAÇÃO COM VITAMINA C EM DIFERENTES NÍVEIS DE ARRAÇOAMENTO NO CULTIVO DE TILÁPIA DO NILO (Oreochromis niloticus) EM ESGOTO DOMÉSTICO TRATADO FORTALEZA 2011 RAFAHEL MARQUES MACÊDO FONTENELE EFEITOS DA SUPLEMENTAÇÃO COM VITAMINA C EM DIFERENTES NÍVEIS DE ARRAÇOAMENTO NO CULTIVO DE TILÁPIA DO NILO (Oreochromis niloticus) EM ESGOTO DOMÉSTICO TRATADO Dissertação submetida à Coordenação do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil. Área de concentração: Saneamento Ambiental Orientador: Prof. Dr. Francisco Suetônio Bastos Mota FORTALEZA 2011 Dados Internacionais de Catalogação na Publicação Universidade Federal do Ceará Biblioteca de Pós-Graduação em Engenharia - BPGE F763e Fontenele, Rafahel Marques Macêdo. Efeitos da suplementação com vitamina C em diferentes níveis de arraçoamento no cultivo de Tilápia do Nilo (Oreochromis niloticos) em esgoto doméstico tratado / Rafahel Marques Macêdo Fontenele. – 2011. 152 f. : il. color., enc. ; 30 cm. Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Fortaleza, 2011. Área de Concentração: Saneamento Ambiental Orientação: Prof. Dr. Francisco Suetônio Bastos Mota. 1. Saneamento. 2. Piscicultura. 3. Águas residuais. I. Título. CDD 628 RAFAHEL MARQUES MACÊDO FONTENELE EFEITOS DA SUPLEMENTAÇÃO COM VITAMINA C EM DIFERENTES NÍVEIS DE ARRAÇOAMENTO NO CULTIVO DE TILÁPIA DO NILO (Oreochromis niloticus) EM ESGOTO DOMÉSTICO TRATADO Dissertação submetida à Coordenação do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil, na área de concentração em Saneamento Ambiental. Aprovada em: / / BANCA EXAMINADORA __________________________________________________________________ Prof. Dr. Francisco Suetônio Bastos Mota (Orientador) Universidade Federal do Ceará – UFC __________________________________________________________________ Prof. Dr. André Bezerra dos Santos (Examinador Interno) Universidade Federal do Ceará – UFC __________________________________________________________________ Prof. Dr. Aldeney Andrade Soares Filho (Examinador Externo) Universidade Estadual do Ceará – UECE Dedico este trabalho aos meus pais e minha namorada, por todo carinho e dedicação durante todo o período de mestrado. AGRADECIMENTOS Primeiramente a DEUS, meu mentor maior, que, em todos os momentos me assistiu e me iluminou, dando-me sabedoria e direção, durante o desenvolvimento deste trabalho. Ao Prof. Suetônio Mota, pela orientação, apoio e confiança dada durante a realização deste trabalho. Aos meus pais, João Flávio e Ilca, pelo apoio e dedicação para a realização deste mestrado. À minha namorada e amiga Joana Cláudia, por todo amor, conselhos e incentivos desde a decisão de cursar esse mestrado até o seu final. Ao meu amigo Emanuel Santos, “o cara do reúso em piscicultura”, por todo apoio, tanto direto quanto indireto na realização deste trabalho, e por sempre me incentivar, encorajar com palavras de força e dar uns “puxões de orelha” quando foi preciso durante todo o período deste curso, não sendo somente meu parceiro de trabalho, mas um grande amigo no dia-a-dia. Ao Projeto Educacional Coração de Estudante (PRECE) e todos que fazem parte do mesmo, pois foram fundamentais no meu desenvolvimento estudantil desde antes do ingresso na faculdade. Ao meu parceiro de graduação e mestrado Wictor Edney, por me desafiar no ingresso deste. Ao grande Diassis, por seus serviços prestados no Centro de Pesquisa em Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, sempre tomando os devidos cuidados no cultivo dos peixes. Ao Prof. Moisés Oliveira, por suas sugestões e apoio durante a pesquisa. À Prof. Rosemeiry, pela ajuda na metodologia da análise econômica. À minha amiga Livia Maria, pela realização das análises e coleta de água durante o período experimental. Aos bolsistas de graduação do Labosan Lucas Falcão e Jéssica Brito, pela colaboração nas análises e coleta da água durante o experimento. A todos os colegas do Labosan, Carlos Henrique, Antônio, Joana, Márcia, Germana, Neilyane, Patrícia, Ivens, Marcos Erick, Paulo Igor e o grande Zé Gilmar, pelos momentos de alegria e descontração nos trabalhos laboratoriais. A todos os colegas do mestrado em Saneamento Ambiental, em particular à Victor Cochrane, Ítalo Lima, Fernando Vitor e Carla Bastos, por dividir os momentos de alegria e de aflição durante as disciplinas cursadas. À Prof. Regine Vieira e sua equipe do Laboratório de Microbiologia do Labomar, pelas análises da qualidade microbiológica dos peixes. A todos os professores do mestrado que direta ou indiretamente colaboraram com ensinamentos valiosos que formaram a base necessária ao desenvolvimento do trabalho. Aos funcionários do DEHA da UFC, Sheila e Junior, pelos serviços prestados sempre com atenção e simpatia. À CAPES, pelo financiamento com uma bolsa de estudo durante o este mestrado. À CAGECE, pela parceria com o nosso grupo de pesquisa. RESUMO Avaliou-se o efeito da suplementação com Vitamina C em diferentes taxas de arraçoamento no cultivo de tilápia do Nilo (Oreohromis niloticus), em esgoto doméstico tratado. Para isso, foram utilizados nove viveiros com 50 m³ de volume, cada, os quais foram abastecidos com esgoto doméstico tratado proveniente de um sistema de Lagoas de Estabilização, em três tratamentos: T 01 – 50% da ração indicada pelo fabricante suplementada com vitamina C; T 02 – 25% da ração indicada pelo fabricante suplementada com vitamina C e T 03 – 50% da ração indicada pelo fabricante sem suplementação alimentar. Os viveiros foram povoados com alevinos de tilápia do Nilo revertidos sexualmente para machos com peso médio de 1,5 g e densidade de estocagem de 03 alevinos m - ³. Foi avaliada a qualidade da água de reúso afluente aos tanques e a água de cultivo dos tratamentos experimentais por meio dos parâmetros físico-químicos e biológicos. Verificou-se, também, a qualidade microbiológica de três tecidos do pescado para mensurar a segurança alimentar da prática do uso de efluentes domésticos tratados na aquicultura. Uma análise da viabilidade econômica da atividade foi realizada de forma simplicada para os tratamentos testados. Foi verificado o tempo de duração do estado de rigor mortis do pescado produzido em esgoto doméstico, com e sem depuração, verificando ainda o efeito da forma de abate por hipotermia e com uso de eugenol. Os dados coletados foram submetidos à ANOVA e ao teste de Tukey para significância de 5,0%. Os resultados obtidos para os Tratamentos 01, 02 e 03, respectivamente, foram: crescimento diário, 0,16±0,02a, 0,16±0,01a e 0,17±0,02a cm dia -1 ; ganho de peso diário, 1,44±0,29a, 1,27±0,16a e 1,24±0,16a gdia -1 ; produtividade, 43,24±8,76a, 37,66±4,65a e 37,20±4,85a kg ha -1 dia -1 ; taxa de sobrevivência, 100%, 98,67% e 100%. Os parâmetros de qualidades de água avaliados demonstraram viabilidade para o cultivo de tilápias utilizando esgoto tratado. A qualidade microbiológica das tilápias produzidas ficou dentro dos padrões estabelecidos pela ANVISA, reforçando a segurança alimentar do uso de esgoto doméstico no cultivo de peixes, seguindo as condições experimentais usadas neste experimento. O Tratamento 02 apresentou o melhor resultado econômico entre os tratamentos testados, pois teve maior Receita Líquida Parcial, indicando que a atividade é lucrativa, já que esse tratamento utilizou metade da quantidade de ração usada nos outros tratamentos. Os resultados desta pesquisa mostraram que as tilápias produzidas apresentaram resolução do rigor mortis mais demorada, quando comparada com os resultados disponíveis na literatura, demonstrando que o meio de cultivo rico em alimento natural aumenta os níveis energéticos dos peixes, e proporciona uma vida de prateleira mais longa e tempo maior para realização do beneficiamento do pescado produzido. Palavras-chave: Reúso em piscicultura; Oreochromis niloticus; Vitamina C; Piscicultura com esgoto. ABSTRACT The effect of supplementation was evaluated with vitamin C at different feeding rates in the cultivation of Nile tilapia (Oreohromis niloticus) on effluent of wastewater plant. For this, nine tanks were used with 50 m³ volume, which there were supplied with treated domestic sewage from a system of stabilization ponds in three treatments: T 01 - 50% of the ration (fish food) provided by the manufacturer supplemented with Vitamin C; T 02 - 25% of the ration (fish food) provided by the manufacturer supplemented with Vitamin C and T 03 - 50% of the ration (fish food) provided by the manufacturer without supplemental feeding. The fishponds were populated with fingerlings of Nile tilapia, sexually reverted to males, with average weight of 1.5 g and stocking density of three fingerlingsm - ³. The quality of reuse water tanks and water tributary to the cultivation of the experimental treatments by physico-chemical and biological were evaluated. Furthermore, the microbiological quality of three tissues was verified using the standards proposed by ANVISA Resolution No. 12 of 2001 to measure food security of the practice of using treated effluents in aquaculture. To check the viability of economic activity, an economic analysis simplified was realized of the tested treatments. The duration of the state of rigor mortis of fish produced in domestic sewage was tested with and without effluent treatment, by checking the effect of the way to slaughter by hypothermia and use of eugenol. The data collected were submitted to ANOVA and Tukey's test for significance of 5.0% (p ≤ 0.05). The main parameters observed and the results obtained for the treatments 01, 02 and 03, respectively, were: daily growth, 0.16±0.02a, 0.16±0.01a and 0.17±0.02a cmday -1, daily weight gain, 1.44±0.29a, 1.27±0.16a and 1.24±0.16a gday -1; productivity, 43.24 ± 8.76a, 37.66 ± 4.65a and 37.20 ± 4.85a kgha -1 day -1; survival rate, 100%, 98.67% and 100%. The water-quality parameters evaluated were demonstrated feasibility for the cultivation of tilapia using treated sewage. The microbiological quality of tilapia produced was within the standards established by ANVISA, enhancing food security in the use of domestic sewage in fish culture, following the experimental conditions used in this investigation. Between all the tested treatments, the best economic outcome was shown for the treatment 2, because it had the highest partial net income, parameter that indicates the profit of an activity. This occurred primarily by this treatment use half the amount of fish food used in other treatments. To increase the consistency of the results of this research, the tilapia produced were shown a complete resolution of rigor mortis takes longer when compared with results from other researchers. The results of the index of rigor mortis observed were shown that the culture medium rich in natural food increased the energy levels of the fish, making the longer the period of rigor fish, preserving its quality and freshness, making it the longest shelf life and time to completion of processing of fish produced. Keywords: Reuse in pisciculture, Oreochromis niloticus, Vitamin C, Pisciculture with sewage. LISTA DE FIGURAS Figura 1– Possibilidades de aproveitamento de águas residuárias. ............................................. 26 Figura 2– Estratégias de uso de excretas na aquicultura. ............................................................ 35 Figura 3- Exemplar de tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus (Linnaeus, 1758). ...................... 38 Figura 4– Efeito da temperatura (°C) em tilápias. ...................................................................... 43 Figura 5– Efeito do pH em peixes cultivados em viveiros. ......................................................... 44 Figura 6- Variação diária do pH da água em viveiros com alta e baixa alcalinidade total. ........ 45 Figura 7– Variação diária da concentração de oxigênio dissolvido em viveiro de aquicultura. . 48 Figura 8– Fórmula estrutural da Vitamina C............................................................................... 52 Figura 9– Estrutura química do ácido L-ascórbico (esquerda) e do ácido L-dehidroascórbico (direita). ....................................................................................................................................... 52 Figura 10– Síntese de ácido ascórbico. ....................................................................................... 54 Figura 12– Deformidade na coluna vertebral de douradinho (A) e filamento branquial com deformidade na cartilagem de suporte em bagre-do-canal, Inctalurus punctatus (B). ................ 57 Figura 11- Esquema simplificado da participação da Vitamina C na formação da matriz óssea. ..................................................................................................................................................... 57 Figura 13 - Imagem de satélite da Estação de Tratamento de Esgoto da Cagece, destacando as Lagoas de Estabilização e a área experimental, Aquiraz, Ceará. ................................................ 64 Figura 14– Lay-out da área experimental dos viveiros de piscicultura do Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ..................................... 65 Figura 15– Viveiros experimentais do Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, no município de Aquiraz, Ceará, 2010. ...................................................................... 66 Figura 16– Área operacional do Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ..................................................................................................... 67 Figura 17– Transporte dos alevinos para o Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, no município de Aquiraz, Ceará, 2010. ........................................................... 70 Figura 18– Aclimatação dos peixes às águas dos viveiros de cultivo, Aquiraz, Ceará, 2010. .... 71 file:///C:/Users/Rafahel/Documents/Pós-graduação/Mestrado/Arquivos%20Rafahel/Projeto%20Mestrado/Arquivos%20dissertação/Dissertação%20-%20Rafahel/DISSERTAÇÃO%20CORRIGIDA.docx%23_Toc318406469 file:///C:/Users/Rafahel/Documents/Pós-graduação/Mestrado/Arquivos%20Rafahel/Projeto%20Mestrado/Arquivos%20dissertação/Dissertação%20-%20Rafahel/DISSERTAÇÃO%20CORRIGIDA.docx%23_Toc318406473 file:///C:/Users/Rafahel/Documents/Pós-graduação/Mestrado/Arquivos%20Rafahel/Projeto%20Mestrado/Arquivos%20dissertação/Dissertação%20-%20Rafahel/DISSERTAÇÃO%20CORRIGIDA.docx%23_Toc318406480file:///C:/Users/Rafahel/Documents/Pós-graduação/Mestrado/Arquivos%20Rafahel/Projeto%20Mestrado/Arquivos%20dissertação/Dissertação%20-%20Rafahel/DISSERTAÇÃO%20CORRIGIDA.docx%23_Toc318406480 Figura 19- Amostra dos alevinos que foram estocados nos Viveiros Experimentais no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ...................... 72 Figura 20– Coleta das amostras nos viveiros experimentais utilizando uma tarrafa no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ...................... 72 Figura 21– Balança utilizada durante as biometrias dos peixes no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ............................................... 73 Figura 22- Método de medição do índice de Rigor Mortis. ........................................................ 79 Figura 23– Curvas de temperatura do afluente e dos tratamentos experimentais no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ...................... 81 Figura 24– Curvas de pH do afluente e dos tratamentos experimentais observados no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas , Aquiraz, Ceará, 2010. ..................... 84 Figura 25– Curvas de amônia não ionizada (N-NH3) do afluente e dos tratamentos experimentais observados no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ..................................................................................................... 86 Figura 26– Curvas de OD do afluente e dos tratamentos experimentais no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ..................................... 90 Figura 27– Curvas de OD do afluente e dos tratamentos experimentais no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ..................................... 93 Figura 28– Curvas da DQO e do OD nos tanques de cultivo do Tratamento 01 no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ...................... 96 Figura 29– Curvas da DQO e do OD nos tanques de cultivo do Tratamento 02 no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ...................... 97 Figura 30– Curvas da DQO e do OD nos tanques de cultivo do Tratamento 03 no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ...................... 98 Figura 31– Curvas da DQO e do OD nos tanques de cultivo do Tratamento 03 no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ...................... 99 Figura 32– Curvas da concentração de Sólidos Totais nos tanques de cultivo do esgoto afluente aos tanques e dos tanques de cultivo no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ............................................................................................... 102 Figura 33– Curvas da Condutividade Elétrica nos tanques de cultivo do esgoto afluente aos tanques e dos tanques de cultivo no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ................................................................................................... 104 Figura 34– Representação gráfica do crescimento diário em comprimento (cm dia-1), ao final do cultivo nos três tratamentos experimentais realizados no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ................................................................ 112 Figura 35– Representação gráfica do ganho de peso diário (g dia-1), ao final do cultivo nos três tratamentos experimentais realizados no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. .................................................................................... 116 Figura 36– Representação gráfica da produtividade (kg ha-1 dia-1), ao final do cultivo nos três tratamentos experimentais realizados no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. .................................................................................... 119 Figura 37– Amostras dos peixes dos Tratamentos 01, 02 e 03 ao final do período experimental no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ................................................................................................................................................... 123 Figura 38– Curvas de desenvolvimento do IRM medidas nas tilápias do Nilo dos quatro tratamentos durante as 170 horas de experimento no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ..................................................................... 130 file:///C:/Users/Rafahel/Documents/Pós-graduação/Mestrado/Arquivos%20Rafahel/Projeto%20Mestrado/Arquivos%20dissertação/Dissertação%20-%20Rafahel/DISSERTAÇÃO%20CORRIGIDA.docx%23_Toc318406502 file:///C:/Users/Rafahel/Documents/Pós-graduação/Mestrado/Arquivos%20Rafahel/Projeto%20Mestrado/Arquivos%20dissertação/Dissertação%20-%20Rafahel/DISSERTAÇÃO%20CORRIGIDA.docx%23_Toc318406502 file:///C:/Users/Rafahel/Documents/Pós-graduação/Mestrado/Arquivos%20Rafahel/Projeto%20Mestrado/Arquivos%20dissertação/Dissertação%20-%20Rafahel/DISSERTAÇÃO%20CORRIGIDA.docx%23_Toc318406502 file:///C:/Users/Rafahel/Documents/Pós-graduação/Mestrado/Arquivos%20Rafahel/Projeto%20Mestrado/Arquivos%20dissertação/Dissertação%20-%20Rafahel/DISSERTAÇÃO%20CORRIGIDA.docx%23_Toc318406503 file:///C:/Users/Rafahel/Documents/Pós-graduação/Mestrado/Arquivos%20Rafahel/Projeto%20Mestrado/Arquivos%20dissertação/Dissertação%20-%20Rafahel/DISSERTAÇÃO%20CORRIGIDA.docx%23_Toc318406503 file:///C:/Users/Rafahel/Documents/Pós-graduação/Mestrado/Arquivos%20Rafahel/Projeto%20Mestrado/Arquivos%20dissertação/Dissertação%20-%20Rafahel/DISSERTAÇÃO%20CORRIGIDA.docx%23_Toc318406503 file:///C:/Users/Rafahel/Documents/Pós-graduação/Mestrado/Arquivos%20Rafahel/Projeto%20Mestrado/Arquivos%20dissertação/Dissertação%20-%20Rafahel/DISSERTAÇÃO%20CORRIGIDA.docx%23_Toc318406504 file:///C:/Users/Rafahel/Documents/Pós-graduação/Mestrado/Arquivos%20Rafahel/Projeto%20Mestrado/Arquivos%20dissertação/Dissertação%20-%20Rafahel/DISSERTAÇÃO%20CORRIGIDA.docx%23_Toc318406504 file:///C:/Users/Rafahel/Documents/Pós-graduação/Mestrado/Arquivos%20Rafahel/Projeto%20Mestrado/Arquivos%20dissertação/Dissertação%20-%20Rafahel/DISSERTAÇÃO%20CORRIGIDA.docx%23_Toc318406504 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Dimensões das lagoas de estabilização que compõem a Estação de Tratamento de Esgoto do município de Aquiraz, Ceará. ..................................................................................... 65 Tabela 2 - Níveis de garantia e quantidade de Vitamina C suplementada nas rações. ................ 68 Tabela 3 – Valores médios de comprimento, peso e densidade de estocagem dos Tratamentos 01, 02 e 03, Aquiraz, Ceará, 2010. .............................................................................................. 71 Tabela 4 – Dados referentes à característica, ao consumo e ao custo da ração utilizada no experimento nos três tratamentos com diferentes níveis de arraçoamento no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águass, Aquiraz, Ceará, dezembro de 2010. .............. 77 Tabela 5 – Valores médios, desvio padrão, máximo e mínimo da temperatura (°C) do afluente e dos tratamentos experimentais no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águass , Aquiraz, Ceará, 2010. ................................................................................................... 82Tabela 6 – Valores médios, desvio padrão, máximo e mínimo do pH do afluente e dos tratamentos experimentais no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas , Aquiraz, Ceará, 2010. ................................................................................................................ 85 Tabela 7 – Valores médios, desvio padrão, máximo e mínimo de Amônia não ionizada (mg L-1) do afluente e dos tratamentos experimentais no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águass, Aquiraz, Ceará, 2010. ................................................................................. 87 Tabela 8 – Porcentagem de N-NH3 no esgoto afluente aos tanques e nos tratamentos experimentais no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ................................................................................................................................ 89 Tabela 9 – Valores médios, desvio padrão, máximo e mínimo do Oxigênio Dissolvido (OD) do afluente e dos tratamentos experimentais no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ...................................................................................... 91 Tabela 10 – Valores médios, desvio padrão, máximo e mínimo da Demanda Química de Oxigênio (DQO) do afluente e dos tratamentos experimentais no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ............................................... 94 Tabela 11– Valores médios, desvio padrão, máximo e mínimo de ortofosfato (mg L-1)do afluente e dos tratamentos experimentais no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. .................................................................................... 100 Tabela 12– Valores médios, desvio padrão, máximo e mínimo dos Sólidos Totais (mg L-1) do afluente e dos tratamentos experimentais no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, CE, 2010. ........................................................................................ 103 Tabela 13 - Valores médios, desvio padrão, máximo e mínimo da Condutividade Elétrica (µS cm-1) do afluente e dos tratamentos experimentais no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, CE, 2010. ......................................................................... 105 Tabela 14– Valores médios, desvio padrão, máximo e mínimo dos coliformes termotolerantes (NMP 100 mL-1) do afluente e dos tratamentos experimentais no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ............................................. 106 Tabela 15– Valores médios, desvio padrão, máximo e mínimo do número de ovos de helmintos (ovos L-1) do afluente e dos tratamentos experimentais no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ................................................................ 107 Tabela 16– Valores médios e desvios padrão dos parâmetros ambientais do esgoto afluente e da água de utilizada no cultivo de tilápia do Nilo com uso de ração suplementada com Vitamina C no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ................................................................................................................................................... 109 Tabela 17– Comprimento inicial, comprimento final e crescimento em comprimento da tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus, no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ................................................................................................... 110 Tabela 18– Crescimentos diários em comprimento (cm dia-1) da tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus, observados durante o período experimental no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ................................................................ 111 Tabela 19– Ganhos de peso da tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus, observados durante o período experimental no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ................................................................................................................ 113 Tabela 20 – Ganhos de peso diário (g dia-1) da tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus, observados durante o período experimental no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. .................................................................................... 115 Tabela 21– Taxa de sobrevivência dos tratamentos testados observados durante o período experimental no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. .............................................................................................................................. 118 Tabela 22- Valores médios e desvio padrão dos parâmetros zootécnicos analisados nos peixes dos três tratamentos experimentais. Aquiraz, Ceará, 2010. ...................................................... 122 Tabela 23- Análises microbiológicas realizadas no músculo, pele e brânquias de tilápia do Nilo cultivadas nos três tratamentos experimentais, além dos valores de referência adotados pela legislação brasileira, 2010. ........................................................................................................ 123 Tabela 24– Dados dos custos de ração, alevinos e Vitamina C, além do valor médio do quilograma de tilápia na região, biomassa total dos peixes (BT), custo operacional parcial (COP), receita líquida parcial (RLP) e incidência de custo (IC) referentes aos diferentes níveis de arraçoamento testados no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, dezembro de 2010. .......................................................................................... 125 Tabela 25– Peso médio (g) e comprimento total médio (cm) das tilápias do Nilo usadas na avaliação do IRM no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ................................................................................................................ 127 Tabela 26– Valores de IRM e desvio padrão das nove leituras realizadas nos peixes dos quatro tratamentos durante as 170 horas de experimento no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas, Aquiraz, Ceará, 2010. ..................................................................... 127 ]LISTA DE QUADROS Quadro 1– Terminologias do reúso de águas. ............................................................................. 28 Quadro 2– Modalidades do reúso direto não potável de água estabelecido pelo Conselho Nacional de Recursos Hídricos. .................................................................................................. 29 Quadro 3– Principais categorias de aplicação de águas residuárias municipais tratadas. ........... 30 Quadro 4- Níveis de qualidade microbiológica para aquicultura utilizando esgotos, de acordo com a Organização Mundial de Saúde. ....................................................................................... 40 Quadro 5- Diretrizes do Prosab para uso de esgotos sanitários em piscicultura. ........................ 41 Quadro 6– Critérios de qualidade para pescados recomendados pela Anvisa. ........................... 42 Quadro 7 - Efeitos das concentrações de oxigênio dissolvido em peixes. .................................. 49 Quadro 8– Fatores que interferem no rigor mortis em peixes. ....................................................62 Quadro 9– Métodos de análise e unidades dos parâmetros físico, químicos e microbiológicos utilizados para o acompanhamento da qualidade da água dos Tratamentos 01, 02 e 03 e do afluente. Aquiraz, Ceará, 2010. ................................................................................................... 69 Quadro 10– Principais parâmetros zootécnicos analisados dos peixes cultivados nos Tratamentos 01, 02 e 03. Aquiraz, Ceará, 2010. ......................................................................... 74 Quadro 11– Formas de abate, descrição do processo e sua referência, utilizadas nos tratamentos experimentais para avaliação do IRM. ........................................................................................ 78 Quadro 12– Descrição dos quatro tratamentos experimentais utilizados para avaliação do IRM. ..................................................................................................................................................... 78 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ADP Adenosina difosfato AMP Adenosina monofosfato ANVISA Agência Nacional de Vigilância Sanitária APHA American Public Health Association ATP Adenosina trifosfato BT Biomassa Total CAA Conversão Alimentar Aparente CAGECE Companhia de Água e Esgoto do Estado do Ceará CE Condutividade Elétrica COP Custo Operacional Parcial CP Creatina-fosfato DBO Demanda Bioqímica de Oxigênio DEP Departamento de Engenharia de Pesca DQO Demanda Química de Oxigênio ETE Estação de Tratamento de Esgoto Hx IC Hipoxantina Incidência de custo IMP Inosina monofosfato IRM Índice de Rigor Mortis MPA Ministério da Pesca e Aquicultura NADP Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato NMP Número mais provável NRC National Research Council OD Oxigênio dissolvido OMS Organização Mundial da Saúde PB Proteína Bruta pH Potencial hidrogeniônico PROSAB Programa de Saneamento Básico RB Receita Bruta RLP Receita Líquida Parcial SEMACE Superintendência do Meio Ambiente do Estado do Ceará UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket UFC Universidade Federal do Ceará USEPA United States Environmental Protection Agency WHO World Health Organization SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 20 2 OBJETIVO ................................................................................................................... 23 2.1 Objetivo Geral ................................................................................................................... 23 2.2 Objetivos específicos......................................................................................................... 23 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................................... 24 3.1 Reúso de Águas ................................................................................................................. 24 3.1.1 Definição e classificação ............................................................................................ 27 3.1.2 Vantagens e Desvantagens do Reúso ......................................................................... 31 3.1.3 Reúso em piscicultura ................................................................................................ 33 3.1.4 Espécies a serem escolhidas ....................................................................................... 36 3.1.5 A tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus (Linnaeus, 1758) ....................................... 37 3.1.6 Normas e padrões aplicados no reúso em piscicultura ............................................... 39 3.2 Qualidade de água na piscicultura ..................................................................................... 42 3.2.1 Temperatura ............................................................................................................... 42 3.2.2 pH ............................................................................................................................... 44 3.2.3 Amônia não-ionizada (N-NH3) .................................................................................. 46 3.2.4 Oxigênio dissolvido (OD) .......................................................................................... 47 3.2.5 Demanda Química de Oxigênio (DQO) ..................................................................... 49 3.2.6 Ortofosfato (P-Orto) ................................................................................................... 50 3.2.7 Condutividade elétrica (CE) ....................................................................................... 51 3.3 Vitamina C ........................................................................................................................ 51 3.3.1 Vitamina C em peixes ................................................................................................ 54 3.4 Avaliação econômica em sistemas de reúso...................................................................... 58 3.5 Manutenção do frescor do pescado ................................................................................... 59 4 MATERIAL E MÉTODOS ........................................................................................... 64 4.1 Descrição do local de estudo ............................................................................................. 64 4.2 Protocolos experimentais .................................................................................................. 67 4.2.1 Hipóteses testadas ...................................................................................................... 67 4.2.2 Preparação da ração .................................................................................................... 68 4.2.2 Acompanhamento dos parâmetros de qualidade de água ........................................... 69 4.2.3 Povoamento e Biometrias ........................................................................................... 70 4.2.4 Acompanhamento da Capacidade Produtiva .............................................................. 73 4.2.5 Qualidade do pescado produzido ............................................................................... 74 4.2.6 Análise econômica ..................................................................................................... 74 4.2.8 Estado de frescor de pescado...................................................................................... 77 4.3 Análises Estatísticas .......................................................................................................... 79 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................................. 81 5.1 Qualidade da água afluente e nos tanques ......................................................................... 81 5.1.1 Temperatura ............................................................................................................... 81 5.1.2 pH ............................................................................................................................... 83 5.1.3 Amônia não ionizada (N-NH3) ................................................................................... 86 5.1.4 Oxigênio dissolvido (OD) .......................................................................................... 89 5.1.5 Demanda Química de Oxigênio (DQO) ..................................................................... 92 5.1.6 OD x DQO ................................................................................................................. 95 5.1.7 Ortofosfato (P-Orto) ...................................................................................................98 5.1.8 Sólidos Totais (ST) ................................................................................................... 101 5.1.9 Condutividade Elétrica (CE) .................................................................................... 104 5.1.10 Coliformes Termotolerantes (CT) .......................................................................... 105 5.1.11 Ovos de helmintos .................................................................................................. 107 5.2 Avaliação dos parâmetros zootécnicos............................................................................ 109 5.2.1 Crescimento em comprimento (cm) ......................................................................... 109 5.2.2 Crescimento diário (cm dia -1 ) ................................................................................... 111 5.2.3 Ganho de peso (g) .................................................................................................... 113 5.2.4 Ganho de peso diário (g dia -1 ) .................................................................................. 115 5.2.5 Taxa de sobrevivência (%) ....................................................................................... 117 5.2.6 Produtividade (kg ha -1 dia -1 ) ..................................................................................... 119 5.2.7 Conversão Alimentar Aparente (CAA) .................................................................... 120 5.3 Avaliação da qualidade microbiológica do pescado ....................................................... 123 5.4 Análise econômica .......................................................................................................... 124 5.5 Avaliação do estado de frescor do pescado ..................................................................... 126 6 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES .................................................................... 131 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 133 20 1 INTRODUÇÃO O mau gerenciamento da água tem provocado diminuição da disponibilidade hídrica em diversas atividades desenvolvidas pelo homem. Somam-se a este quadro os constantes lançamentos de esgoto in natura nos mananciais de abastecimento, a falta de políticas públicas para a operacionalização das leis vigentes sobre esses lançamentos e a falta de educação ambiental da população. A situação se agrava em regiões que sofrem com o fenômeno da estiagem, como na região do semi-árido do Nordeste do Brasil, que passam por longos períodos com falta de água. Para minimizar esse panorama, buscam-se atividades alternativas que, além de diminuir os impactos antes relatados, sejam economicamente viáveis, ambientalmente corretas e socialmente justas, a fim de se alcançar o desenvolvimento sustentável. O uso de esgotos domésticos é uma forma eficaz de controle da poluição de mananciais, além de ser uma atividade que pode gerar sustentabilidade econômica e social. A piscicultura é uma atividade que demanda grande quantidade de água, sendo satisfatória a busca por atividades alternativas que amorteçam o panorama do uso da água pela aquicultura. A utilização de esgoto doméstico tratado na piscicultura torna-se, assim, uma possível prática para aumentar a disponibilidade de água para outras atividades, além de reduzir os impactos ambientais que ocorreriam com o lançamento dos efluentes desses cultivos nos corpos receptores. O uso de esgoto doméstico tratado na piscicultura resulta na produção de proteína de baixo custo, visto que se evita a fertilização da água de cultivo para promover o aumento da comunidade primária, além de reduzir a quantidade de ração a ser ofertada aos peixes cultivados. Os efluentes domésticos tratados são ricos em nutrientes, principalmente fósforo e nitrogênio, desenvolvendo biomassa algal que pode ser aproveitada na alimentação dos peixes fitoplanctófagos. A tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus, sendo uma espécie filtradora, assimila de forma eficiente essa biomassa protéica. Além dessa característica, as tilápias também apresentam boa adaptação às condições ambientais promovidas pelas águas residuárias. 21 Em relação à produção de peixe com reúso de águas, tratamento de esgoto em níveis primário e secundário foram aplicados com sucesso no cultivo da tilápia do Nilo em diversos experimentos (GHOSH, 2004; KHALLIL; HUSSEIN, 2008; PHAN- VAN; ROUSSEAU; DE PAUW, 2008; SANTOS et al., 2009a; SANTOS et al., 2009b; SANTOS et al., 2011). Vários experimentos tiveram o objetivo de gerar pós-tratamento de esgoto com a piscicultura para reduzir o potencial poluidor das águas residuais e/ou aumentar a oferta de água de boa qualidade para fins mais nobres como o abastecimento humano (GERHARDT; OSWALD, 1990; FELIZATTO; STARLING; SOUZA, 2000; ANDRADE; FELIZATTO; SOUZA, 2009; PINTO JUNIOR et al., 2009). Contudo, se faz necessário agregar a essa atividade um maior valor econômico para viabilizar a produção por parte dos produtores que utilizariam essa tecnologia de cultivo de peixes. A suplementação das rações comerciais com Vitamina C poderá promover a melhoraria do desempenho zootécnico dos peixes cultivados utilizando esgoto doméstico tratado, pois esse suplemento melhora a taxa de crescimento dos peixes, reduz os efeitos de estressores ambientais, além de reduzir a ocorrência de doenças (DABROWSKI; CIERESZKO, 2001; CHAGAS; VAL, 2003; ROTTA, 2003; LEE; DABROWSKI, 2004; FALCON et al., 2007; DARIAS et al., 2011). Outro fator crucial no cultivo de peixes com uso de águas residuárias tratadas é a condição higiênica do pescado, tendo em vista que, mesmo com o tratamento do esgoto em Lagoas de Estabilização possuindo elevada eficiência na remoção de organismos patogênicos, pode ainda haver perigo de contaminação microbiológica nos peixes produzidos. Para avaliar essas condições, se faz necessário examinar se há presença nos peixes de organismos patogênicos ao homem. Pesquisas demonstram que a qualidade microbiológica do pescado produzido em águas residuárias apresenta condições satisfatórias para o consumo humano, sendo uma ferramenta para reduzir a crença errônea que pescados produzidos em sistemas que utilizam esgoto tratado possuem contaminação microbiológica (EVES et al., 1995; PEREIRA; LAPOLLI, 2009; SANTOS et al., 2009b). Outra ferramenta que avalia as condições do pescado produzido com reúso de águas é a manutenção do estado de frescor do pescado, o qual indica, de forma indireta, se as condições de cultivo são estressantes ou não. Uma maneira de mensurar essas condições é avaliando o Índice de Rigor Mortis dos peixes que consiste na determinação do tempo de duração do enrijecimento muscular do pescado (OGAWA; 22 OGAWA, 1999). Portanto, faz-se necessário verificar se sistemas que utilizam esgoto tratado na produção de peixes propiciam um estado de bem-estar dos mesmos. Esta pesquisa teve como fundamento analisar alguns parâmetros zootécnicos, de qualidade da água e econômicos, para determinar a viabilidade técnica- econômica do cultivo de tilápia do Nilo em esgoto doméstico tratado em lagoas de estabilização. Para isso, foi testado o efeito da suplementação alimentar com Vitamina C em diferentes manejos alimentares, para verificar o melhor tipo de cultivo desses organismos em sistemas de reúso de águas. Esta pesquisa baseou-se na análise quantitativa dos parâmetros de qualidade de água e microbiológicos do pescado. O primeiro, verificando se o efluente produzido no cultivo se encontrava dentro das normas pré-estabelecidas na Portaria 154/02 da Superintendência Estadual do Meio Ambiente do Ceará - SEMACE. O segundo, para verificar a segurança alimentar do pescado produzido, conforme os padrõespropostos pela resolução RDC nº 12/2001 da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA). Realizou-se também uma avaliação econômica dos tratamentos testados, para verificar qual o mais viável economicamente. Em um experimento adicional, foi feita a análise comparativa do Índice de Rigor Mortis (IRM) da musculatura das tilápias do Nilo cultivadas em esgoto doméstico tratado com e sem depuração, verificando, paralelamente, a influência de duas diferentes formas de abate, por imersão em solução com eugenol e por hipotermia, nos resultados do IRM. Sendo assim, a presente pesquisa teve como principal fundamento buscar uma produção de pescado dentro dos princípios da sustentabilidade, ou seja, produzir pescado de forma economicamente viável, ecologicamente correta e socialmente justa. 23 2 OBJETIVO 2.1 Objetivo Geral Avaliar o efeito da suplementação com Vitamina C em diferentes níveis de arraçoamento no cultivo de tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus, em esgoto doméstico tratado. 2.2 Objetivos específicos Avaliar, por meio de parâmetros físico-químicos e biológicos, a qualidade da água de reúso afluente aos tanques e a água de cultivo dos tratamentos experimentais. Verificar a viabilidade técnica do cultivo de tilápia do Nilo utilizando ração suplementada com vitamina C em diferentes taxas de fornecimento, por meio da avaliação dos parâmetros zootécnicos; Avaliar a qualidade microbiológica do pescado produzido, para mensurar a segurança alimentar da prática do uso de efluentes domésticos tratados na aquicultura; Efetuar uma análise econômica dos tratamentos experimentais testados. Avaliar o Índice de Rigor Mortis para verificar o nível de frescor do pescado produzido com esgoto doméstico tratado, com e sem depuração e em diferentes condições de abate. 24 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 Reúso de Águas A água é imprescindível a qualquer ecossistema, tratando-se de um bem indispensável à vida humana (SILVA, A. et al., 2003). Em termos globais, a quantidade de água disponível em nosso planeta é muito superior ao total necessário aos diversos usos da população (MOTA; AQUINO; SANTOS, 2007). Este recurso é essencial para o uso urbano, industrial e agrícola e tem de ser considerado como um recurso limitado (FUENTESA et al., 2008). Contudo, a água foi por muito tempo considerada pela humanidade como um recurso inesgotável e, talvez por isso, mal gerido. Não faltam exemplos de escassez de água doce, observada pelo abaixamento do nível dos lençóis freáticos, o “encolhimento” dos lagos e a secagem dos pântanos (FLORÊNCIO et al., 2006). Em muitas regiões do globo, a população ultrapassou o ponto em que podia ser abastecida pelos recursos hídricos disponíveis (SANTOS; MANCUSO, 2003) e muitos países terão que reduzir a quantidade de água utilizada na irrigação e transferi-lo para os setores doméstico, industrial e ambiental (FUENTESA et al., 2008). De acordo com o Relatório do Banco Mundial, em 1995, 250 milhões de pessoas, distribuídas em 26 países, já enfrentavam escassez crônica de água. No ano de 2025, esse número deverá saltar para 3 bilhões, em 52 países. A demanda mundial por água tem dobrado a cada 21 anos (MOTA; AQUINO; SANTOS, 2007). No ano de 2004, na China, país com maior população no mundo, mais da metade das 667 cidades enfrentavam escassez de água (CHEN et al., 2004). O panorama torna-se ainda mais dramático quando se constata, simultaneamente, a deterioração dos mananciais de abastecimento, como resultado, dentre outros fatores, do baixo nível de cobertura dos serviços de tratamento de água residuárias, da fragilidade da implementação de políticas de proteção de mananciais, da não observação das boas práticas agropecuárias (FLORÊNCIO et al., 2006). Soma-se à esses fatores, ainda, a distribuição irregular e as perdas dos recursos hídricos utilizáveis e o aumento do consumo, principalmente nas atividades que utilizam maiores volumes de água – agricultura, indústria e abastecimento humano (MOTA; AQUINO; SANTOS, 2007). Este fenômeno pode estar ligado à crescente urbanização e práticas agrícolas intensivas (JANOSOVAA et al., 2006) 25 Diferentes fóruns internacionais recentes têm notificado claramente que a água será um dos temas centrais do século 21 no mundo, e assim a vida de bilhões de pessoas vai depender da sua gestão sábia (FUENTESA et al., 2008). Os impactos sociais, econômicos e ambientais no passado do desenvolvimento dos recursos hídricos e a perspectiva inevitável da escassez de água estão a conduzir para um novo paradigma na gestão dos recursos hídricos (METCALF; EDDY, 2007). Há, portanto, necessidade de que sejam adotadas medidas de uso racional e reaproveitamento da água, e de controle da poluição dos recursos hídricos, como forma de garantir a sua disponibilidade, hoje e sempre (MOTA; AQUINO; SANTOS, 2007). Novas abordagens agora incorporam o princípio da sustentabilidade, ética ambiental e participação pública no desenvolvimento de projetos (METCALF; EDDY, 2007). A reutilização de águas residuais tem atraído uma atenção crescente em nível mundial como parte integrante da gestão de recursos hídricos com tendência a ser utilizado para diversos fins. O reúso de águas constitui, assim, uma prática a ser incentivada em várias atividades humanas (MOTA; AQUINO; SANTOS, 2007; YANG; ABBASPOUR, 2007). A utilização de efluentes de esgoto deve ser seriamente considerada como uma importante estratégia para a conservação dos recursos hídricos (KATHIJOTES, 2011), oferecendo, portanto, oportunidades de natureza econômica, ambiental e social, mas em situações de acentuada escassez de recursos hídricos pode mesmo constituir uma necessidade (FLORÊNCIO et al., 2006). A presença de nutrientes no esgoto sanitário pode constituir um problema nem sempre de fácil solução, mas pode significar uma vantagem substancial para o reúso de água, especialmente em irrigação e piscicultura, pois são insumos necessários para o cultivo de plantas e de animais aquáticos (MOTA; VON SPERLING, 2009). Em 1989, a Organização Mundial da Saúde (OMS) publicou uma ampla gama de possibilidades de aproveitamento de águas residuárias, incluindo usos como fonte de água potável e de outras classes de águas no setor municipal, uso em recreação, na aquicultura, na agricultura e na indústria (Figura 1). 26 Fonte: Adaptado de OMS (1989). Águas municipais Águas municipais não potáveis Recreação Piscicultura Indústria Águas municipais potável Agricultura Interior da industria Usos gerais Natação Navegação desportiva despor Pesca Calhas Hortas e vinhedos Forrageiras, cultivo de fibras e sementes Cultivo para consumir depois de processado Cultivo para consumir cru processado Figura 1– Possibilidades de aproveitamento de águas residuárias. 27 3.1.1 Definição e classificação Segundo Metcalf e Eddy (2007), reúso de água é a utilização de águas residuárias para um uso benéfico, como a irrigação ou refrigeração industrial. Para Lavrador (1987 apud BREGA FILHO; MANCUSO, 2003), reúso de água é o aproveitamento de águas previamente utilizadas, uma ou mais vezes, em alguma atividade humana, para suprir as necessidades de outros usos benéficos, inclusive o original. Em 1973, a OMS (apud BREGA FILHO; MANCUSO, 2003) classificou o reúso de água como: • Reúso indireto: ocorre quando a água já usada, uma ou mais vezes para uso doméstico ou industrial, é descarregada nas águas superficiais ou subterrâneas e utilizada novamente a jusante, de forma diluída; • Reúso direto: é o uso planejado e deliberado de esgotos tratados para certas finalidades como irrigação, uso industrial, recarga de aqüífero e água potável; • Reciclagem interna:é o reúso da água internamente às instalações industriais, tendo como objetivo a economia de água e o controle da poluição; Lavrador Filho (1987 apud BREGA FILHO; MANCUSO, 2003) relata outra terminologia para o reúso de águas: reúso planejado, resultante de uma ação consciente, e reúso não planejado, apenas um subproduto não intencional após as descargas. No Quadro 1 consta a terminologia e definição sugerida por Lavrador Filho (1987 apud BREGA FILHO; MANCUSO, 2003) para uniformizar a linguagem do reúso de águas. 28 Quadro 1– Terminologias do reúso de águas. Terminologia Definição 1. Reúso indireto não planejado de água - Ocorre quando a água, já utilizada, é descarregada no meio ambiente e novamente utilizada a jusante, em sua forma diluída, de maneira não intencional e não controlada. 2. Reúso planejado de água - Ocorre quando o reúso é resultado de uma ação humana consciente, adiante do ponto de descarga do efluente a ser usado de forma direta ou indireta. 3. Reúso indireto planejado de água - Ocorre quando os efluentes, depois de convenientemente tratados, são descarregados de forma planejada nos corpos d’água superficiais ou subterrâneos, para serem utilizados a jusante em sua forma diluída e de maneira controlada, no intuito de algum uso benéfico. 4. Reúso direto planejado de água - Ocorre quando os efluentes, depois de convenientemente tratados, são encaminhados diretamente ao local de reúso. 5. Reciclagem de água - É o reúso interno da água, antes de sua descarga em um sistema geral de tratamento ou outro local de disposição, para servir como fonte suplementar de abastecimento do uso original. Fonte: Lavrador Filho (1987 apud BREGA FILHO; MANCUSO, 2003). 29 No Quadro 2 estão as modalidades abrangentes do reúso direto não potável de água, estabelecidas pelo Conselho Nacional de Recursos Hídricos (Mota; Aquino; Santos, 2007). Quadro 2– Modalidades do reúso direto não potável de água estabelecido pelo Conselho Nacional de Recursos Hídricos. Tipo de reúso direto não potável Finalidade Reúso para fins urbanos Utilização de água de reúso para fins de irrigação paisagística, lavagem de logradouros públicos e veículos, desobstrução de tubulações, construção civil, edificações, combate a incêndios, dentro da área urbana. Reúso para fins agrícolas e florestais Aplicação de água de reúso para produção agrícola e cultivo de florestas plantadas; Reúso para fins ambientais Utilização de água de reúso para implantação de projetos de recuperação do meio ambiente; Reúso para fins industriais Utilização de águas de reúso em processos, atividades e operações industriais; Reúso na aquicultura Utilização de água de reúso para criação de animais ou cultivo de vegetais aquáticos. Fonte: Mota, Aquino e Santos (2007). No Quadro 3 estão as principais categorias de aplicação que reutilizam águas residuais municipais tratadas, propostas por Metcalf e Eddy (2007). 30 Quadro 3– Principais categorias de aplicação de águas residuárias municipais tratadas. Categoria Aplicação típica 1. Irrigação na agricultura - Irrigação de culturas; - Colheitas comerciais; 2. Irrigação paisagista - Parques; - Jardins de escolas; - Campos de golf - Cemitérios; - Residencial; 3. Reciclagem e reúso industrial - Água de refrigeração; - Água para caldeiras; - Água para processos diversos; - Construção pesada; 4. Recarga artificial subterrânea - Reabastecimento de águas subterrâneas; - Controle de aumento de sal na água; - Controle de subsidência; 5. Recreação/Uso ambiental - Lagos e lagoas; - Aumento de vazões; - Pesca; 6. Uso urbano não potável - Controle de fogo - Ar condicionado; - Descargas de banheiros; 7. Reúso potável - Mistura em reservatórios de abastecimento de água; - Mistura em águas subterrâneas; - Mistura em tubulações de água. Fonte: Metcalf e Eddy (2007). 31 A prática de reúso mais utilizada tem sido a irrigação, já sendo adotada em várias partes do mundo (MOTA; AQUINO; SANTOS, 2007). Nas três últimas décadas, a irrigação com esgotos sanitários tornou-se prática crescente em todo o mundo, por vezes acompanhadas de rígido controle sanitário, outras não, impondo sérios riscos à saúde (BASTOS et al., 2003a). Contudo, esta prática, no Brasil, ainda não é difundida, observando-se, no entanto, que é muito praticado o reúso não planejado, com a utilização de águas de corpos de água que recebem esgotos, tratados ou não (MOTA; AQUINO; SANTOS, 2007). 3.1.2 Vantagens e Desvantagens do Reúso O uso de águas residuárias apresenta importantes benefícios, como a utilização de efluente tratado como um recurso hídrico para propósitos benéficos e a minimização dos impactos ambientais, através da eliminação ou redução da disposição de efluentes em corpos d’água receptores, reduzindo a poluição das águas superficiais e subterrâneas, bem como preservando a qualidade da água (SNEL, 2002; METCALF; EDDY, 2003). Segundo Mota, Aquino e Santos (2007), o uso de esgotos tratados é uma prática indicada não somente para regiões áridas e semi-áridas, como também para os outros locais onde há carência de água, apresentando, entre outras, as seguintes vantagens: • Aumento da oferta de água; • Suprimento de água durante todo o ano, uma vez que constantemente são produzidos esgotos; • Possibilidade de se utilizar a água disponível para fins que demandem uma água de melhor qualidade, como o abastecimento humano, por exemplo; • Evita-se o lançamento de efluentes em cursos d´água com vazões pequenas ou nulas, reduzindo-se os riscos de poluição; • Aproveitamento dos nutrientes existentes no esgoto, diminuindo, ou mesmo eliminando o uso de fertilizantes artificiais; • Adição da matéria orgânica contida no esgoto, ao solo, contribuindo para sua conservação, e prevenção da erosão; Os mesmos autores citam, também, as desvantagens do reúso de águas e, entre estas, destacam-se: a rejeição da população a essa prática, por desconhecimento de que é possível utilizá-la com segurança, ou devido a resistências e de natureza cultural; os riscos 32 de contaminação ambiental e os riscos de transmissão de doenças aos trabalhadores, manipuladores e consumidores de produtos gerados a partir de águas de reúso. Segundo Mota (2000), em regiões onde há carência de água até para consumo humano, como em regiões semi-áridas como a do Nordeste do Brasil, o reúso de águas é uma prática que deve ser incentivada. Bastos et al. (2003a) relatam que a utilização de esgotos sanitários deve ser tratada com segurança do ponto de vista sanitário, com sustentabilidade do ponto de vista ambiental e otimização do ponto de vista de produção. Sendo realizada dentro destes critérios, a mesma pode apresentar diversas vantagens, dentre as quais: • Favorece o aumento da produção de alimentos, a recuperação de áreas improdutivas e a ampliação de áreas irrigadas; • Minimiza o lançamento de esgotos em cursos d’água, prevenindo a poluição, a contaminação e a eutrofização; • Favorece a recuperação do solo e a recuperação de áreas degradadas; • Amplia áreas de lazer e zonas verdes em cidades, amenizando o clima e melhorando a estética da mesma. Estes fatos não escondem os efeitos negativos que podem decorrer desta atividade e que, conforme citado por Snel (2002), não devem ser ignorados, como: • Riscos à saúde dos trabalhadores do sistema implantado que estejam em contato prolongado com o efluente, assim como daqueles que sejam consumidores de produtos que deste sistema sejam provenientes; • Contaminação de lençóis subterrâneos devido a substâncias encontradas no esgoto como, por exemplo, nitratos; • Inserção de poluentes químicos no solo, tais como metais pesados; • Criação de habitat para vetores de doenças; • Crescimento excessivode algas e vegetação em canais que transportem o efluente devido ao fenômeno de eutrofização. Segundo Metcalf e Eddy (2003), os principais problemas encontrados na aplicabilidade do reúso de águas são: • Tratamento de esgotos capaz de atender aos padrões de qualidade de água mais restritos para o reúso pretendido; • Proteção da saúde pública; • Nível de aceitação do público. 33 3.1.3 Reúso em piscicultura A aquicultura é uma atividade técnico-econômica que tem como finalidade a maior produção de seres aquáticos aproveitáveis, sistematicamente, com a participação do homem no processo produtivo e/ou mediante o oferecimento de maiores facilidades da mesma (KOIKE, 1987). Segundo dados da FAO (2010), a aquicultura continua a ser o setor que mais cresce na produção de alimento de origem animal no mundo, com um aumento no abastecimento per capita de 0,7 kg, em 1970, para 7,8 kg, em 2008, com uma taxa média de crescimento anual de 6%, observando um aumento substancial na taxa de emprego oriundo dessa atividade nas últimas três décadas, tendo taxa de crescimento em torno de 3,6% desde 1980. A aquicultura moderna envolve três componentes: a produção lucrativa, a preservação do meio ambiente e o desenvolvimento social. Estes são essenciais e indissociáveis para que a atividade seja perene (VALENTI, 2002). Na busca do desenvolvimento de atividades que sejam economicamente viáveis, ambientalmente corretas e socialmente justas, faz-se necessário considerar a prática do reúso de águas como uma das boas opções para a problemática da oferta hídrica. Quando é feito reúso em aquicultura, é possível agregar a atividade econômica, a geração de emprego e a produção de proteína (SANTOS et al. 2009a). Em diversas variedades de sistemas de aquicultura, o esgoto doméstico tem sido mundialmente usado, na maioria dos casos na produção de peixes (FELIZATTO; STARLING; SOUZA, 2000). Contudo, Edward (1992) comenta que a utilização de águas residuais na aquicultura em países desenvolvidos e países em desenvolvimento possui diferentes motivos. Para os países em desenvolvimento, o motivo principal é a produção de alimentos, enquanto que para países desenvolvidos é de tratamento de águas residuais. A piscicultura com esgotos sanitários, bem como a piscicultura em si, como contribuição à segurança alimentar, deve obedecer aos princípios da sustentabilidade econômica, sanitária e ambiental, ou seja, a atividade deve garantir retorno financeiro, não impor riscos à saúde humana e não provocar impactos ambientais. Adicionalmente, impõe- se o desafio de vencer resistências de natureza cultural (BASTOS et al, 2003b). As experiências indicam que a aquicultura abastecida com esgoto tratado, especialmente aquele em que o tratamento é constituído por várias lagoas, fornece efluente com propriedades higiênicas adequadas. Um sistema de lagoas de estabilização com duas a 34 três lagoas pode ser suficiente para reduzir o número de bactérias fecais para níveis aceitáveis (JUNKE-BIERBEROVIC, 2001), dependendo das condições locais. Moscoso (1996) relata que existem três tipos de sistemas que integram o uso de águas residuárias na aquicultura: • Viveiros de peixes que recebem esgoto bruto diretamente; • Viveiros de peixes precedidos por um tratamento primário; • Viveiros de peixes que recebem efluentes que foram tratados para remoção de patógenos. Além destes, Edward (1992) acrescenta o cultivo de peixes diretamente nas Lagoas de Estabilização como outro sistema para uso de águas residuárias na aquicultura. Um claro atrativo para a utilização de esgotos sanitários na piscicultura é a oferta de água. Considerando uma contribuição per capita de esgotos de 150 – 200 L hab -1 dia -1 , e uma demanda genérica de água para piscicultura de 10 L s -1 ha -1 , constata-se que o esgoto produzido por uma única pessoa seria suficiente para suprir 1,7 - 2,3 m² de cultivo de peixes, ou seja, uma população de 10.000 habitantes produziria “água” para 2 ha de cultivo de peixes. Em geral, a criação intensiva envolve taxas de renovação volumétrica diária de 10% até 100%, dependendo da qualidade da água, da densidade de peixes, fatores climáticos e da produtividade desejada (BEVILACQUA; BASTOS; LANNA, 2006). O uso de excretas na aquicultura pode ter como objetivo a produção de peixes para consumo humano ou para alimentação de espécies carnívoras, bem como produção de farinha de peixe para produção de rações. Outro objetivo seria o uso direto para produzir macrófitas aquáticas, que poderiam ser utilizadas como fonte de proteína na produção de rações para peixes ou gado. Assim, várias estratégias podem ser utilizadas no uso de águas residuárias na aquicultura, tendo como objetivo a produção de alimentos para consumo humano com uso direto ou indireto de excretas (EDWARD, 1992). Na Figura 2 estão indicadas as diversas estratégias no uso de águas residuárias na aquicultura. 35 Figura 2– Estratégias de uso de excretas na aquicultura. Fonte: Adaptado de Edwards (1992). Excretas Viveiros para peixes Viveiros para macrófitas Peixes Algas Ração Alimento Peixes Gado Consumo Humano 36 Em 2010, no Estado do Ceará, foi utilizada outra modalidade de uso de águas residuárias na aquicultura. Pesquisadores da Universidade Federal do Ceará realizaram o cultivo de peixes ornamentais em esgoto doméstico tratado no Centro de Pesquisa sobre Tratamento de Esgoto e Reúso de Águas (DIÁRIO DO NORDESTE, 2011). Assim, verifica-se que vários objetivos podem ser alcançados no uso de águas residuárias na aquicultura, como produção de bens de elevado valor (produtos alimentares, alimentos para animais e animais ornamentais) (JUNKE-BIERBEROVIC, 2001). Experiências em escala real ou no âmbito de pesquisa registram a viabilidade do uso de esgotos sanitários em piscicultura e indicam que, com adequado manejo, é possível alcançar boa produtividade e minimizar os riscos à saúde, além da aceitabilidade de mercado de consumo (MOSCOSO et al., 1992 apud BASTOS et al., 2003b). A reação adversa de muitas pessoas à idéia de consumir peixes criados em sistemas com uso de excretas é, provavelmente, em grande parte devido à crença errônea de que os peixes se alimentam diretamente dos sólidos fecais. Na realidade, em um sistema projetado para minimizar os riscos para a saúde pública, a nutrição de peixes deriva de organismos que se desenvolvem como resultado dos efeitos da fertilização de nutrientes inorgânicos contidos no meio (EDWARD, 1992). Os peixes cultivados em sistemas de reutilização de excretas são de alta qualidade e são iguais ou até superiores em sabor e odor de peixes cultivados em outras formas de cultivo (EDWARD, 1992). 3.1.4 Espécies a serem escolhidas Uma seleção criteriosa da espécie a ser cultivada é um fator chave para, em qualquer das situações de manejo, aproveitar o potencial de utilização de esgotos sanitários na piscicultura (BEVILACQUA; BASTOS; LANNA, 2006). Na seleção de espécies para cultivo devem ser considerados aspectos de adaptação climática e à qualidade da água, hábitos alimentares e facilidade de manejo (BASTOS et al., 2003b). A grande variedade de espécies de peixes que foram criados em sistemas que utilizam águas residuárias reflete, em grande medida, a cultura de espécies locais em diferentes países ao invés de peixes perfeitamente adaptados para tais ambientes (EDWARD, 1992). O hábito alimentar mais desejado para a espécie a ser cultivada é o que atinge os níveis mais baixos da cadeia trófica, reciclando os nutrientes mais rapidamente e 37 transformando a energia potencial do ambiente (nutrientes) em produção de pescado (PEREIRA, 2004). Outra importante característica da espécie a ser utilizada na prática do uso de esgoto tratado é a rusticidade da espécie, sua resistência as variaçõesda qualidade de água (SANTOS, 2008). Algumas espécies sugeridas para a criação neste tipo de sistema são as carpas e tilápias. A tilápia tem sido considerada a espécie com maior potencial, por ser tolerante a baixos níveis de oxigênio, a variações na salinidade e a níveis de amônia relativamente elevados (BEVILACQUA; BASTOS; LANNA, 2006). 3.1.5 A tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus (Linnaeus, 1758) Tilápia é a designação de um dos principais grupos de peixes cultivados no mundo, sendo todas as espécies do grupo originárias da África. Também é o grupo que mais cresce no comércio mundial de pescado (SILVA, 2009). A produção da tilápia do Nilo (Figura 3), Oreochromis niloticus, no Brasil, apresenta um padrão de crescimento contínuo desde 1994. Entre os anos de 2003 a 2009 o crescimento foi de 105%. Nos ano de 2008 e 2009, houve um crescimento de 20% da produção, chegando a 132.957,8 toneladas, representando 39% da produção total de pescado proveniente da piscicultura continental (BRASIL, 2010). No Estado do Ceará, a produção de tilápia desponta como atividade estratégica pelo fato de ter caído no gosto da população e pelo Estado deter domínio tecnológico e de infraestrutura de cultivo, processamento e distribuição da cadeia produtiva. Em 2009, foram produzidas 20 mil toneladas ano -1 deste pescado, mas a meta para 2011 é de 40 mil toneladas (DIARIO DO NORDESTE, 2010). O Ceará aponta, atualmente, como o maior produtor de tilápia no Brasil, com uma produção em torno de 25 mil toneladas no ano de 2010, sendo, também, o Estado que mais consome esse pescado (DIARIO DO NORDESTE, 2011). Isso se deve, em particular, pelo Estado apresentar um grande potencial hídrico para criação de tilápia em tanques- rede, além de possuir forte mercado local para a tilápia, clima favorável para o cultivo, tradição como exportador de pescado e a proximidade dos mercados internacionais (KUBITZA, 2000, 2003). No Brasil, essa espécie foi introduzida em 1971, visando ao povoamento dos reservatórios regionais e para cultivos em cativeiro (SILVA, 2009). Com o objetivo de ter um plantel geneticamente puro, em 1996 foram importadas matrizes da linhagem 38 tailandesa chitralada, gerando impactos positivos na produção da mesma, observando-se rápido crescimento no cultivo (KUBITZA, 2000; LOVSHIN, 2000). Figura 3- Exemplar de tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus (Linnaeus, 1758). Fonte: Autor. As tilápias são ciclídeos de origem africana contando, atualmente, com mais de 70 espécies, sendo a tilápia do Nilo a segunda espécie mais cultivada no mundo, perdendo somente para as carpas. Esta espécie se destaca das demais pelo rápido crescimento, reprodução tardia, alta prolificidade e, quando cultivada em águas verdes, a tilápia do Nilo, apresenta melhor taxa de conversão alimentar, superando, em crescimento, as demais espécies (KUBITZA, 2000). A maioria das espécies de tilápias amadurecem sexualmente entre o 4° e 5° mês de vida e, dependendo da temperatura, a precocidade pode ocorrer antes do 4° mês, sendo a energia que as fêmeas deveriam utilizar para o crescimento desviada para o ato reprodutivo, salientando-se, ainda, que algumas espécies de tilápias incubam os ovos na boca, ficando vários dias praticamente sem se alimentar, aumentando ainda mais a diferença de tamanho entre machos e fêmeas (KUBITZA, 2000). Quando um sexo supera o outro em crescimento, a obtenção de populações monosexo pode trazer outras vantagens: dependendo da espécie, pode ocorrer a suspensão da reprodução, havendo economia de energia com atividade reprodutiva, alcançando maior tamanho e melhor uniformidade na despesca, gerando uma carne de boa qualidade, já que os efeitos da maturação sexual serão diminuídos (BEARDMORE; MAIR; LEWIS, 2001). 39 Atualmente, algumas técnicas são usadas na tentativa de minimizar os efeitos da precocidade da espécie como: a sexagem manual, hibridização, super macho e a reversão sexual (CÉSAR et al., 2006). Marengoni (1999) salienta que a tilápia do Nilo consome grande variedade de alimentos, além de ajudar a controlar plantas aquáticas submersas e flutuantes e, dessa forma, favorece ao equilíbrio de ecossistemas aquáticos. Silva (2009) informa que esta espécie ingere plâncton, folhas verdes, organismos bentônicos, invertebrados aquáticos, detritos e matéria orgânica em decomposição. Esta espécie possui grande tolerância a águas de baixa qualidade, sobrevivendo em condições precárias, seja com excessiva alimentação, fertilização e mesmo matéria orgânica na forma de resíduos (KELLNER; PIRES, 1998). São organismos rústicos que, por aproveitarem a matéria orgânica e restos de produtos animais e vegetais em ambientes eutrofizados, tornaram-se tão utilizados como escolha na atividade do reúso na piscicultura (MATHEUS, 1984). 3.1.6 Normas e padrões aplicados no reúso em piscicultura Os padrões e normas aplicados ao reúso de águas ainda são escassos no Brasil. Assim, os projetos e pesquisas desenvolvidos adotam os padrões da OMS ou da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA), definidos para essa atividade (AQUINO; GRADVOHL; SANTOS, 2007). A SEMACE estabelece, em sua Portaria n° 154 de julho de 2002 (CEARÁ, 2002), que a reutilização de efluentes de origem doméstica em atividades agronômicas (irrigação e drenagem, dessedentação de animais e aquicultura) deve obedecer aos seguintes limites: a) Coliformes fecais < 1000 CF 100 mL-1; b) Ovos de helmintos < 1 ovo L-1 de amostra; c) Condutividade elétrica < 3000µS cm-1. Além destes, esta Portaria estabelece que qualquer fonte poluidora deve enquadrar seus despejos líquidos aos seguintes padrões: a) pH entre 5,0 e 9,0; b) Temperatura inferior a 40 °C, sendo que a elevação da temperatura do corpo receptor não deve exceder a 3 °C; c) Demanda Química de Oxigênio ≤ 200 mg L-1; 40 A Organização Mundial da Saúde (OMS, 1989), do ponto de vista de qualidade microbiológica, propôs, para o cultivo de peixes em águas residuárias tratadas, as seguintes diretrizes sanitárias na água dos tanques de cultivo: 10³ coliformes fecais por 100 mL no tanque de piscicultura (ou ≤ 10 4 no afluente ao tanque de piscicultura), e ausência de ovos de helmintos (trematóides). A OMS, no ano de 2006, publicou uma ampla revisão nos critérios para reúso em piscicultura, como apresentado no Quadro 4. Quadro 4- Níveis de qualidade microbiológica para aquicultura utilizando esgotos, de acordo com a Organização Mundial de Saúde. Público alvo Ovos viáveis de trematóides (incluindo ovos de schistosoma onde for relevante) nº por 100 mL ou por grama de sólidos totais a E. coli (média aritmética por 100 ml ou por grama de sólidos totais a,b Ovos de helmintos c (média aritmética por litro ou por grama de sólidos totais a,d ) Consumidores dos produtos Água dos tanques Não detectável ≤ 10 4 ≤ 1 Esgoto sanitário Não detectável ≤ 10 5 ≤ 1 Excretas tratadas Não detectável ≤ 10 6 ≤ 1 Carne comestível de peixe ou partes de plantas Cercária infectável não detectável (ou não infectável) Especificações da Codex Alimentarius Comission (FAO/OMS) e Não detectável Trabalhadores na aquicultura e comunidade local Água dos tanques Não detectável f ≤ 10 3 ≤ 1 Esgoto sanitário Não detectável f ≤ 10 4 ≤ 1 Excretas tratados Não detectável f ≤ 10 5 ≤ 1 Fonte: WHO (2006 apud Santos et al., 2009ª). a Os excretas são medidos em gramas de sólidos totais (em peso seco); 100 mL de esgotos sanitários / excretas contêm aproximadamente 1-4 g de sólidos totais. b Deve ser determinada uma média aritmética para o período de aquicultura. Para a água dos tanques (público alvo consumidores dos produtos), por exemplo, o valor médio de ≤ 104 deve ser determinado em, pelo menos, 90% das amostras, de modo a tolerar amostra com valor eventual
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