4 fatores de impacto ambiental a serem considerados ao tratar água para reutilização
Para ajudar as empresas de serviços públicos e entidades regulamentadoras a compreender o impacto ambiental do processo de tratamento de água para reutilização, a Xylem e o Instituto Sueco de Pesquisa Ambiental (IVL) realizaram uma pesquisa aprofundada sobre várias linhas diferentes de tratamento para reutilização. Apresentamos a seguir quatro coisas que se deve saber ao desenvolver uma estação de reciclagem de água.
Em um artigo anterior, a Impeller analisou os resultados da pesquisa sobre os custos gerais do ciclo de vida de diferentes linhas de tratamento de água para reutilização, incluindo os custos de capital e operacionais ao longo de 20 anos. Este artigo abordará os resultados da pesquisa envolvendo os dez KPIs de impacto ambiental (veja a lista completa abaixo).
“Queríamos saber qual é a solução de reutilização mais sustentável e ideal”, afirma Aleksandra Lazic, engenheira de processos sênior do departamento de pesquisa e desenvolvimento em tratamento da Xylem. “É por isso que analisamos o custo de todo o ciclo de vida, a avaliação do ciclo de vida, que envolve o impacto ambiental, e o aspecto social, que é atingir a qualidade do efluente de acordo com as regulamentações de regiões específicas. Assim é como definimos sustentabilidade, como uma intersecção desses três pilares. É necessário analisar todos os três.”
1. O aumento da qualidade do efluente não provoca um maior impacto ambiental.
Para este estudo, os pesquisadores analisaram oito linhas de tratamento para três finalidades de reutilização da água: uso agrícola, reabastecimento de lençóis freáticos e uso industrial. As linhas analisadas variaram de baixa qualidade de efluente para uso agrícola a alta qualidade de efluente com remoção de micropoluentes para uso de reabastecimento de lençóis freáticos.
“Nossa pesquisa demonstrou que, à medida que aumenta a qualidade do efluente, há um aumento de valor para a maioria dos KPIs de impacto ambiental, mas não todos”, explica Lazic. “Ao mesmo tempo, não vemos mudanças enormes nos principais KPIs, como os potenciais de aquecimento global, acidificação e eutrofização, em comparação com o tratamento convencional de águas residuais. Não se trata de aumentos extremos, o que significa que o aumento da qualidade do efluente não gera um grande impacto ambiental.”
2. A qualidade mais baixa do efluente tem o potencial de aquecimento global mais alto.
“Para todos os KPIs, exceto um, observa-se um pequeno aumento no impacto ambiental com o aumento da qualidade do efluente, mas, na verdade, o potencial de aquecimento global diminui com o aumento da qualidade do efluente”, afirma Lazic. “Basicamente, a qualidade mais baixa da água, para uso agrícola, tem o potencial de aquecimento global mais alto. É algo que não esperávamos. O motivo disso é que essa linha tem emissões muito mais elevadas de óxido nitroso (N2O), 2,1% em comparação com 0,2% das outras linhas.”
A explicação para os altos níveis de N2O é que, ao produzir um efluente de baixa qualidade para uso agrícola, os nutrientes são mantidos na água para agir como fertilizante. Para conseguir isso, a etapa secundária do tratamento deve ser repetidamente interrompida, o que resulta em níveis mais altos de N2O.
“O óxido nitroso tem um potencial de aquecimento global 300 vezes maior que o dióxido de carbono, portanto, é realmente um dos gases mais problemáticos entre os gases do efeito estufa”, explica Lazic. “Embora muitas pessoas estejam cientes dessa emissão no processo de tratamento, ao definirem o valor desse gás muitas vezes baseiam-se em suposições. Nós, ao contrário, medimos as emissões de N2O durante dois anos.”
3. 7 dos 10 KPIs de impacto ambiental dependem do consumo de energia.
“Observamos os fatores que regem os KPIs de modo a poder simplificar os resultados na medida do possível”, conta Lazic. “Descobrimos que a maioria dos KPIs, sete dos dez, depende do consumo de energia. Isto significa que, se diminuímos o consumo de energia das linhas de tratamento, reduzimos o impacto ambiental. Sabendo disso, podemos usar o consumo de energia como parâmetro para avaliar facilmente o impacto ambiental de uma linha de tratamento.”
Nas linhas de tratamento para uso industrial e reabastecimento de lençóis freáticos, as emissões de N2O foram muito pequenas, portanto, o consumo de energia teve o impacto mais forte sobre o potencial de aquecimento global. Nas linhas de tratamento para uso agrícola, as emissões de N2O tiveram o maior impacto.
“Na nossa análise do custo do ciclo de vida, descobrimos que a etapa secundária do tratamento usa a maior quantidade de energia e constitui o custo mais elevado, tanto de capital como de operação”, diz Lazic. “Com a nossa avaliação do ciclo de vida, podemos observar que a redução do consumo de energia na etapa secundária do tratamento também diminuirá o impacto ambiental. Isto nos indica claramente qual etapa devemos otimizar.”
Lazic conta que alguns países já avançaram muito na monitoração de como as emissões de gases do efeito estufa se correlacionam com a operação de uma estação. Para limitar o uso energético e as emissões no Reino Unido, as estações de tratamento de água estão agora sujeitas a uma taxa de pegada de carbono. Para calcular a taxa anual, as estações devem informar a quantidade de energia que consomem e as emissões de toda a estação. Quando as cifras de uma estação não ficam dentro dos limites estabelecidos, deve ser paga uma taxa.
4. A localização e o tamanho da estação podem fazer uma grande diferença para o impacto ambiental.
A pesquisa testou as oito linhas de tratamento de água para reutilização em três tamanhos de estações integrais: 20.000 PE (equivalente de pessoas), 100.000 PE e 500.000 PE. A pesquisa concluiu que, quanto maior o tamanho da estação, as emissões de CO2 por metro cúbico de água tratada eram menores.
“Quando o sistema é grande, com grandes equipamentos como bombas e sopradores, ele se torna mais eficiente com o tamanho”, afirma Lazic. “Isto significa que o consumo de energia diminui por metro cúbico de água tratada. É por isso que as pessoas querem ter um tratamento mais centralizado, com uma estação grande em vez de várias pequenas.”
A fonte da energia usada na estação também é um fator significativo para o impacto ambiental.
“Baseamos nossa pesquisa nos custos e na rede elétrica da Espanha”, explica Lazic. “Ao recalcular o impacto para uma estação na Suécia, que usa energia muito mais limpa, o potencial de aquecimento global cai em 60%. Se o cálculo for feito para os EUA, o impacto aumenta em 50%, porque são usados mais combustíveis fósseis do que na Espanha. É por isso que afirmamos que o cálculo do impacto ambiental é específico para cada região.”
Papel da Xylem na reutilização sustentável da água
Com base nesses resultados sobre o impacto ambiental do tratamento de água, a Xylem decidiu dar um passo além para ver como as emissões poderiam ser reduzidas em todo o mundo.
“Decidimos aplicar nossas descobertas em escala global, para ver qual seria o impacto se pudéramos otimizar estações de tratamento usando a tecnologia Xylem que está atualmente disponível”, conta Lazic. O resultado foi o relatório Powering the Wastewater Renaissance (Impulsando o renascimento das águas residuais), que demonstrou que o setor de águas residuais poderia reduzir à metade as emissões relacionadas à eletricidade.
“Como a Xylem pode fornecer um sistema inteiro para tratamento de águas residuais para reutilização, podemos otimizar toda a linha de tratamento”, afirma Lazic. “Não somos apenas um fornecedor de equipamentos, mas sim um fornecedor de soluções. Investimos muito trabalho em compreender não apenas a melhor solução, mas também a solução mais sustentável.”
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Os dez KPIs de impacto ambiental
Potencial de aquecimento global, potencial de acidificação, potencial de eutrofização, criação fotoquímica de ozônio, toxicidade humana, ecotoxicidade de água doce, ecotoxicidade marinha, ecotoxicidade terrestre, esgotamento abiótico (elementos) e esgotamento abiótico (fósseis).