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TÉCNICO EM MEIO AMBIENTE VIABILIDADE ECONOMICO DE ÁGUAS DE REÚSO NO BRASIL EDIELSO SOUZA DOS SANTOS REDENÇÃO/PA 2024 ESCOLA POLITECNICA BRASILEIRA CURSO TÉCNICO EM MEIO AMBIENTE EDIELSO SOUZA DOS SANTOS VIABILIDADE ECONOMICA DE ÁGUAS DE REÚSO NO BRASIL Trabalho de conclusão de curso apresentado à Escola Politécnica Brasileira, como requisito parcial para obtenção do título de Técnico em meio ambiente. Professor Orientador: Luiz Nóbrega REDENÇÃO/PA 2024 RESUMO O presente trabalho tem como tema a Viabilidade econômica de sistemas de água de reuso no Brasil. Onde o objetivo é abordar a viabilidade econômica da implantação estações de tratamento de esgoto doméstico com plantas operacionais com sistemas de reuso. Os sistemas de reuso proporcionam aproveitamento da água para fins menos nobres como, irrigação de agricultura, lavagens de ruas e irrigação de vegetação de parques urbanos, no entanto no Brasil esses sistemas são pouco utilizados pelas concessionárias responsáveis, por apresentarem alto investimento e custos elevados de operação e manutenção, além da falta de incentivo governamental. A escolha deste tema surgiu da necessidade de se evidenciar a falta de incentivo para implantação desses sistemas de tratamento no Brasil bem como sugerir alternativas viáveis para implantação e reaproveitamento energético nas estações de tratamento de esgoto. À medida que a urbanização vem crescendo torna se cada vez maior a pressão sobre os recursos hídricos. Propõe-se, portanto, o uso de ETEs combinadas entre sistemas de reuso do efluente tratado e sistemas de reaproveitamento do potencial energético através do biogás, a fim de reduzir os custos agregados ao tratamento e proporcionar viabilidade econômica para implantação de estações eficientes. Assim sendo, esta monografia vem evidenciar as necessidades para implantação de ETEs com tratamento final polido voltado para o reuso da água no Brasil, bem como sugerir a combinação com outras tecnologias para reduzir custos operacionais, fazendo com que reduza assim em larga escala a pressão sobre os recursos hídricos e a redução da emissão de gases de efeito estufa para a atmosfera. Não se pretende aprofundar sobre as técnicas e cálculos operacionais das plantas de tratamento de esgoto utilizadas atualmente, mas sim apresentar casos no Brasil e em outros países em que sistemas combinados e/ou operados de forma eficiente podem reduzir os custos e tornar mais passiveis para implantação nas cidades brasileiras. Desse modo, considera-se que a implantação de ETEs com sistemas de reuso de efluente tratado no Brasil torna-se viável do ponto de vistas econômico à medida que as técnicas utilizadas no tratamento sejam desenvolvidas de forma eficiente tendo sistemas capazes de suprir a demanda de água para uso menos nobres. Palavra-chave: Brasil. ETEs. Reuso. Viabilidade econômica. ABSTRACT The present work has as its theme Economic viability of reuse water systems in Brazil. Where the objective is to address the economic feasibility of implementing domestic sewage treatment plants with operational plants with reuse systems. The reuse systems provide water use for even noble purposes with agricultural irrigation, street washing and irrigation of urban parks vegetation, however in Brazil these systems are little used by the responsible concessionaires, because they present high investment and high operating costs and maintenance, in addition to the lack of government incentives. The choice of this theme arose from the need to highlight the lack of incentive for the implementation of these treatment systems in Brazil as well as to suggest viable alternatives for the implementation and reuse of energy in sewage treatment plants. As urbanization grows, the pressure on water resources increases. Therefore, the use of ETEs combined between systems for reuse of treated effluent and systems for reusing the energy potential through biogas is proposed, in order to reduce the aggregate costs of treatment and provide economic viability for the implementation of efficient stations. Therefore, this monograph highlights the needs for the implementation of ETEs with polished final treatment aimed at the reuse of water in Brazil as well as suggesting the combination with other technologies to reduce operating costs, thus reducing on a large scale the pressure on water resources and also the reduction of the emission of greenhouse gases into the atmosphere. It is not intended to delve into the techniques and operational calculations of the sewage treatment plants currently used, but to present cases in Brazil and in other countries in which combined and/or efficiently operated systems can reduce costs and make them more likely to be implanted. in Brazilian cities. Thus, it is considered that the implementation of ETEs with treated effluent reuse systems in Brazil becomes viable from an economic point of view as the techniques used in the treatment are efficiently developed, having systems capable of supplying the demand of water for less noble uses. Keyword: Brazil. ETEs reuse. Economic viability. SUMÁRIO 1.INTRODUÇÃO.......................................................................................................6 1.1. VIABILIDADE ECONÔMICA DE ÁGUA DE REÚSO NO BRASIL.....................8 1.1.1Contextualização da realidade Brasileira ......................................................8 1.1.2. Estudo de sistemas que utilizam água de reuso ..................................... 10 1.1.3 Redução de Custos Através do Biogás e Biofertilizante..........................12 3. CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................. 14 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 15 1 INTRODUÇÃO Sabe-se que atualmente, a escassez hídrica é uma realidade em várias regiões do Brasil. Com isso vem aumentando as alternativas para uso eficiente da água, observa-se países que já estão avançados com tecnologias de reaproveitamento hídrico. Dessa maneira os sistemas de reuso surgem como alternativas viáveis para redução da pressão sobre os mananciais de captação de água. Faz necessário incentivo econômico e técnico para implantação de estações de tratamento de esgotamento sanitário (ETE) nas cidades Brasileiras com plantas operacionais para tratamento de reuso. Lavrador Filho (1987) descreve que a água de reuso 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”. A PROLAGOS (2015) cita que a água de reuso é o produto de uma técnica de refinamento do esgoto tratado e polido. Barros et al. (2015) definem que água de reuso é a reutilização de águas provenientes de efluentes tratados. Nota-se, no entanto, que os sistemas de reuso no Brasil ainda engatinha por diversos fatores, e dentre eles, senão o principal, é a parte econômica na implantação, operação e manutenção das ETEs. Desse modo o presente trabalho tem como objetivo geral apresentar metodologias de água de reuso com viabilidade econômica para implantação nas cidades brasileiras apresentando casos utilizados em outros países além de modelos já em operaçãono Brasil. Mas para ter uma resposta mais eficaz para esse objetivo geral traçou-se os seguintes objetivos específicos: analisar casos já implantados de sistemas de reuso apresentando custos agregados, apresentar alternativas de aproveitamento energético através do Biogás e do lodo ativado utilizado como biofertilizante combinado com o sistema de reuso. Logo os métodos do estudo tiveram como tipo de pesquisa: exploratória, descritiva e explicativa. Portanto nos capítulos deste trabalho verificam-se primeiramente o contexto atual que levam o Brasil a ainda estar em atraso com relação ao tratamento para reuso, no segundo momento apresenta-se modelos utilizados em outros países a fim de comparar com realidade brasileira. Por fim é apresentado alternativas para aproveitamento energético a fim de tornar viável sistemas de reuso através da redução de custos energéticos e geração de receita. Assim sendo é importante delimitar qual a viabilidade econômica de sistemas de tratamento sanitário para reuso. Entende-se então o quanto é importante do ponto de vista ambiental tornar os sistemas de tratamento eficientes a fim de não somente diminuir a pressão sobre os recursos hídricos como também a redução das emissões de GEE. __________________ 1 Os Gases de Efeito Estufa (GEE) ou, em inglês, Greenhouse Gases (GHG) são substâncias gasosas naturalmente presentes na atmosfera e que absorvem parte da radiação infravermelha emitida pelo Sol e refletida pela superfície terrestre, dificultando o escape desta radiação (calor) para o espaço. 1.1 Viabilidade Econômica de Águas de Reuso no Brasil 1.1.1 Contextualização da realidade Brasileira Segundo a ONU (Organização das Nações Unidas estima-se que cerca de 2,1 bilhões de pessoas vivem sem acesso a água potável no mundo. A falta de água é um problema em muitas regiões do Brasil. A escassez de água acontece quando o consumo é maior que a oferta de água. Várias são as causas para a escassez de água, desde o consumo elevado por indústrias até a má gestão do recurso hídrico, ligado à poluição de rios e mananciais tornando a água inapropriada para o consumo. A fim de corrigir esses problemas crescentes no mundo vários países veem utilizando alternativas para contornar a falta de água, uma delas e o tema que irar ser abordado é o tratamento de águas residuárias para reuso. A água de reuso é toda água que já foi utilizada em residências, indústrias e agricultura e, após passar por um tratamento específico, volta a ter qualidade para diferentes usos. Essa água pode ser utilizada para diferentes propósitos como uso urbano, uso industrial, agrícola e, em alguns lugares do mundo, até uso com água potável. De acordo com dados do cenário mundial a água de reuso em alguns poises é de alta relevância, dentre estes podemos citar China, México, Estados Unidos e países que são referência como Kwait e Israel, ambos com percentual de reuso de efluentes domésticos acima de 80%. Diante disto o Brasil tendo como uma das maiores bacias hidrográficas do mundo ainda engatinha com relação ao reaproveitamento de água. Parte desses problemas são referentes a falta de incentivo governamental, poucos estudos sobre custos de implantação e operação, e a baixa aceitabilidade pela sociedade brasileira. Observa-se um grande receio talvez até uma falta de coragem das companhias brasileiras em geral de se aplicar o reuso de efluentes, mesmo nos usos menos nobres como lavagem de calçadas e desobstrução de galerias de esgoto. Poucas são as plantas de ETEs no Brasil com instalações para tratamento de reuso, dessas um menor número ainda não possui dados consistentes sobre o processo de tratamento e volumes de produção ou até mesmo deixam de usar os processos de polimento sequenciais de filtração e desinfecção afim de reduzir o custo operacional, optando assim pelo tratamento convencional. Outra razão além do econômico para o baixo interesse em água de reuso no Brasil é que ainda não há um instrumento legal a nível nacional, que defina parâmetros de qualidade de água de reuso de efluentes. Na esfera federal há somente aspectos normativos e norteadores para este fim. Em uma ordem cronológica, o primeiro documento normativo que abordou o tema foi a Norma Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), NBR 13.969/1997 que naquela época, definiu parâmetros de reuso individual em um documento que aborda critérios de projeto de unidades complementares de fossas sépticas. Observa-se assim, a pouca aderência com as mais recentes discussões. Posteriormente a norma 430/2011 do CONAMA define critérios específicos para lançamento de efluente tratado, no entanto vale lembrar que a norma não define critérios de reuso que os parâmetros citados na norma não se referem a eliminação de riscos patogênicos mais sim define níveis toleráveis de descarte. A Tabela I extraída da norma 430 do Conama exemplifica alguns parâmetros de aceitabilidade para descarte de efluente: Parâmetro CONAMA 430/2011 Art. 16 pH 5,0 – 9,0 pH 5,0 – 9,0 Óleos Vegetais e gorduras animais (mg/l) Até 50,0 DBO 5 dias a 20°C Remoção mínima de 60% Cobre 1,0 Cádmio 0,2 Mercúrio 0,01 Níquel 2,0 Fonte: Ministério do Meio Ambiente, NR 430/2011 CONAMA. Além da questão normativa de segurança para o uso de água de reuso, tem-se também o fator econômico, do ponto de vista operacional, a falta de visão estratégica das empresas para implantação desses sistemas leva às mesmas a optarem por tratamentos convencionais apenas para cumprir as exigências da fiscalização nacional. O novo marco legal do saneamento, lei 14.026 de julho de 2020 traz em seu § 1° inciso IX, o reuso dos efluentes sanitários tratados, em conformidade com as normas ambientais e de saúde pública. Entende-se que para as concessões deverão seguir as normas ambientais para reuso dessa forma deixa claro que devem ser obedecidos padrões de qualidade para o reuso de águas, no entanto ainda não existe uma lei em vigor para regulamentar ou tornar obrigatório o uso de água de reuso. Está em tramite o Projeto de Lei 2.451/20 que pretende tornar obrigatório reuso da água, proveniente da chuva, de estações de tratamento de esgoto ou do tratamento de líquidos do processo industrial, em novas edificações públicas, residenciais, comerciais e industriais. Um dos objetivos, segundo o texto, é destinar a água de reuso para atividades que aceitem usos menos exigentes, priorizando a oferta de água potável para o consumo humano e aumentando a eficiência do uso da água em todos os setores da sociedade. 1.1.2 Estudo de sistemas que utilizam água de reuso Para efeito de comparação usaremos o caso da Alemanha afim de exemplificar o custo operacional para o tratamento de água para consumo humano, relacionando custo por habitante. O custo para tratamento em ETE é relativo, logo para aproximar de uma resposta vamos comparar a seguinte situação: nos supermercados um litro de água mineral custa aproximadamente R$ 1,35 ou seja, muitos brasileiros pagam em 1m³ (1.000 L) em torno de R$ 1.350 apenas considerando água para beber. Já na Alemanha, paga-se entre R$8,00 a R$12 para 1m³ de água de torneira que pode beber sem risco e sem perceber a diferença para uma água mineral. Além disso os alemães pagam na sua conta de água entre R$15 a R$25 por m³ para o tratamento do esgoto, muito mais que a nossa realidade, mas ainda assim é mais viável que a garrafa de água mineral. Uma estação de tratamento de esgoto com processos de polimento para o reaproveitamento do efluente, tem o custo relativamente elevado com relação a estações com processos simplificados de tratamento e disposição final como o caso de lagoas de estabilização. As ETEs com processos de polimento além de possuírem uma planta maiscompleta e, com filtros e dosadores também usam maior quantidade de produto químico, como o sulfato de alumínio, Hipoclorito e demais floculantes aniônicos usados no processo de coagulação. O processo de tratamento torna se mais caro e complexo, elevando custos operacionais. Dessa maneira as empresas responsáveis pelo gerenciamento de estações de tratamento de efluente optam na maioria dos casos por não utilizarem processos de tratamento para reuso, esses não apresentam retorno econômico e se apresentarem apenas como um custo a mais no processo de tratamento, o no ponto de visto das concessionárias podem ser corrigidas com processos mais simples de tratamento apenas para atender a legislação quando se refere à disposição final do efluente. Para exemplificar os custos estimados de uma ETE, apresenta-se abaixo uma estação cujo capacidade de tratamento, ou seja, vazão de saída seja de 406 l/s em média, atendo uma população estimada de 200.000 pessoas, para este exemplo foi preferível que se demonstra-se de maneira simplificada os custos envolvidos no tratamento sem apresentar outros detalhes, visto que o objetivo é demostrar o custo estimado em uma determinada vazão específica. Fonte: Autoral, Estudo de caso, custos O&M em ETE. 2022 Para o exemplo acima foi dividido em departamentos os gastos estimados com cada área dentro de uma estação relacionando os com o volume tratado, logo para o ano de 2018 usado como parâmetro em que a taxa de juros anual é de 6% temos que: para os custos totais para operação é de em média R$ 0,30 /m³ com pessoal. R$ 0,15 com energia, 0,05 com diversos (isso inclui peças de reposição e manutenção dentre outros), e 0,04 com Produtos Químicos e resíduos sólidos, totalizando em média R$ 0,38/m³. O exemplo acima traz uma estimativa de uma ETE de grande porte com tratamento apenas para disposição final, sendo que não se considerou ganhos com reaproveitamento de lodo gerado para comercialização como adubo. O processo de tratamento para água de reuso tende a ser mais caro quando comparado ao tratamento apenas para disposição final em córregos e rios, no entanto estratégias de comercialização de adubo gerado em ETEs pode reduzir o custo agregado, isso sem contar com o potencial energético através do aproveitamento do biogás gerado na ETE. 1.1.3 Redução de custos através do Biogás e Biofertilizante Como a alternativa para tornar viável economicamente o tratamento voltado para o reuso, sugere-se o reaproveitamento energético do biogás gerado. Segundo Oliveira, 2004, algumas vantagens da digestão anaeróbia são: alta redução de demanda bioquímica de oxigênio (DBO), produção de biofertilizante, pequena produção de lodo, baixos custos operacionais e de investimento, e possibilidade de sistemas descentralizados de tratamento de resíduos. O biogás gerado por essa digestão anaeróbia passa por uma tubulação e alimenta uma turbina gerando energia elétrica. Esse é um mecanismo que vem como uma alternativa para reaproveitamento dos resíduos sólidos. Do ponto de vista ambiental o reaproveitamento do gás metano torna-se a ainda mais vantajoso, visto que o metano (CH4) quando liberado na atmosfera pode causar grande impacto ambiental, agravando inclusive o efeito estufa. O metano é um gás inodoro, mais leve que o ar, asfixiante e explosivo, requerendo estremo cuidado no seu manejo. Esse aproveitamento além de economia energética para a estação de tratamento também é um importante papel no âmbito do desenvolvimento de alternativas favoráveis ao meio ambiente, visto que pode trazer uma solução barata e portátil para um problema urbano global. Nota-se que o aproveitamento energético do Biogás tem capacidade de redução de custos com operação e manutenção (O&M) ao final do fluxo de caixa através da economia energética. Logo para o presente estudo não será aprofundado os cálculos e fórmulas usados para comprovação, no entanto utilizaremos como parâmetro de evidencia um estudo feito pela revista brasileira de energias renováveis em uma estação de tratamento em 2016 no qual considera-se o valor per capita por habitante para tratamento de esgoto comparando o custo com O&M entre um sistema convencional e utilizando reatores UASB com lodo ativado. Figura 1 - Estudo Emissões GEE - Revista Brasileira de Energias Renováveis. Analisando, o uso da energia produzida para suprimento do consumo interno, e a energia produzida considerando o reator UASB, cuja capacidade geradora é maior do que do biodigestor convencional, este tipo de instalação chegaria a atender o consumo energético da ETE em quase sua totalidade, como mostra a figura 2. Figura 2 - Estudo Emissões GEE - Revista Brasileira de Energias Renováveis. Desse modo os custos agregados ao tratamento mais sofisticado não são um empasse difícil de resolver para que se possa implantar nas ETEs. Entende que a principal causa é a falta de uma política governamental que direcione o recurso com qualidade adequada aos diversos tipos de usos, falta de políticas direcionadas ao reuso e visão estratégica das empresas para viabilizar projetos de médio e longo prazo que tragam segurança hídrica para elas e para a população. Voltado para o aproveitamento de água de reuso sem que torne as estações de tratamento de esgoto sistemas onerosos e caros para implantação, O&M, é sugerido o uso combinado de plantas com sistemas de aproveitamento de biogás como UASB equipamentos como prensa desaguadora de lodo para seu aproveitamento e comercialização como fertilizante, através do qual uma planta poderá reduzir consideravelmente os custos operacionais torna-se viável economicamente, diminuído a pressão sobre recursos hídricos através do reaproveitamento do efluente tratado além da redução de emissões de GEE. Conclui-se então que estudos eficientes na implantação de sistemas combinados fará que as estações de esgoto implantadas nas cidades brasileiras possam ser economicamente eficientes. Segundo estudo publicado pela revista REBOB, Rede Brasil de organismos de bacias hidrográficas em 2019: “O Brasil utiliza menos de 1% de água de reuso, é um país que possui elevado consumo hídrico, e estimativas são que até 2030 o uso de água deverá aumentar em 24%, superando a marca de 2,5 milhões de litros por segundo, de acordo com dados do Manual de Usos Consuntivos da Água no Brasil”. (Artigo, REBOB,2022) 3 CONSIDERAÇÕES FINAIS Quando se iniciou o trabalho de pesquisa constatou-se que havia a necessidade de avaliar a viabilidade econômica da implantação, O&M, das estações de tratamento de esgoto (ETEs) sistemas de tratamento para reuso do efluente tratado. Diante da problemática que o principal motivo para o atraso e desinteresse em se universalizar os sistemas de tratamento de esgoto sejam devido aos altos custos agregados às estações de esgoto. Contata-se, portanto, que o objetivo geral foi atingido a partir da demonstração de sistemas usados em outros países operados a custo viáveis do ponto de vista econômico, desse modo os fatores ligados a baixa implantação nas cidades brasileiras podem ser contornados utilizando modelos de tratamento já existentes, ou combinando sistemas de tratamento para obter maior economia. O primeiro objetivo foi contextualizar a realidade do Brasil e os fatores que impedem a implantação em larga escala de estações de tratamento de esgoto nas cidades brasileiras. Em seguida foi demonstrado que países como China, Israel, EUA, estão a frente com sistemas de tratamento eficientes com reaproveitamento do efluente tratado para fins econômicos como o caso da irrigação de lavouras, demonstrado que tais práticas podem ser replicadas no Brasil tendo ainda como vantagem o clima a nosso favor, o que potencializa a capacidade de tratamentoatravés da diversificação de técnicas no tratamento do esgoto. Por fim propomos que para superar os entraves econômicos na implantação das ETEs com sistemas de reuso é necessário a implantação de sistemas capazes de suprir parte dos custos gerados, isso foi proposto através de sistemas combinados no qual são utilizados o potencial energético da ETE. Para tornar a estação menos onerosa faz necessário o reaproveitamento do biogás para geração de energia elétrica bem como a comercialização do adubo gerado nas ETE como biofertilizante, capaz de gerar retorno financeiro para o processo de tratamento. Dessa maneira torna possível sistemas de tratamento eficientes e baratos contribuindo para o meio ambiente. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRASIL. (2011) Resolução CONAMA nº 430, de 15 de maio de 2011. Ministério do Meio Ambiente. Estudo das emissões evitadas de GEE e da viabilidade econômica Da produção energética do biogás gerado no tratamento de efluentes, aplicados à cidade de pouso alegre- mg1. 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Atualiza o marco legal do saneamento básico e altera a Lei nº 9.984, de 17 de julho de 2000, para atribuir à Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico (ANA) competência para editar normas de referência sobre o serviço de saneamento, a Lei nº 10.768, de 19 de novembro de 2003, para alterar o nome e as atribuições do cargo de Especialista em Recursos Hídricos, a Lei nº 11.107, de 6 de abril de 2005, para vedar a prestação por contrato de programa dos serviços públicos de que trata o art. 175 da Constituição Federal, a Lei nº 11.445, de 5 de janeiro de 2007, para aprimorar as condições estruturais do saneamento básico no País, a Lei nº 12.305, de 2 de agosto de 2010, para tratar dos prazos para a disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos, a Lei nº 13.089, de 12 de janeiro de 2015 (Estatuto da Metrópole), para estender seu âmbito de aplicação às microrregiões, e a Lei nº 13.529, de 4 de dezembro de 2017, para autorizar a União a participar de fundo com a finalidade exclusiva de financiar serviços técnicos especializados. 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