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O centésimo elemento

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Produção interna de combustível nuclear atende ao principal reator atômico brasileiro para pesquisas e fabricação de radioisótopos

Setembro de 2012 foi um mês histórico para o Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen). Na semana passada, a autarquia paulista associada à Universidade de São Paulo (USP) e gerenciada pela Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) comemorou 55 anos de criação. E celebrou também a entrega do centésimo elemento combustível fabricado internamente para o reator atômico IEA-R1m.

Projetado e construído pela empresa norte-americana Babcock & Wilcox, o reator opera de modo controlado a fissão (“quebra”) em cadeia dos núcleos dos átomos de urânio. Seu projeto integrou o programa Átomos Pela Paz, iniciativa dos Estados Unidos do período pós-Segunda Guerra Mundial, que incentivava outros países a aderir à tecnologia atômica com fins pacíficos. Por fim, foi incorporado ao Tratado Mundial de Não Proliferação de Armas Nucleares, em vigor desde 1970, e tem adesão atual de 189 países.

Aplicações médicas

Desde sua inauguração, o IEA-R1m é usado em duas missões básicas: a primeira é permitir pesquisas científicas na área nuclear. E a segunda é a produção de radioisótopos, a principal matéria-prima para a fabricação de radiofármacos. Estas substâncias são empregadas no diagnóstico e tratamento de doenças como o câncer e em outras áreas médicas como cardiologia e neurologia. E têm também aplicações em setores como agricultura e indústria.

Em suas quatro primeiras décadas de operação, o IEA-R1m trabalhou com potência máxima de 2 megawatt (MW). Entretanto, com o aumento da demanda por radiosótopos, em 1997 o reator nuclear teve sua potência máxima alterada para 5 MW. E desde então a rotina de utilização do equipamento foi ampliada para 120 horas semanais.

Salto tecnológico

Para Elita Carvalho, gerente do Centro do Combustível Nuclear (CCN) do Ipen, a produção do centésimo elemento representa a consolidação de trabalho iniciado em 1988 pelos 36 profissionais do instituto. Química de formação, a pesquisadora destaca o viés estratégico da decisão de enriquecer no Brasil o urânio, elemento base do combustível atômico. E mais o desenvolvimento de muitas linhas de pesquisa científica em assuntos afins.

O salto tecnológico do Ipen envolveu a formação de pessoal especializado e o domínio de diversas tecnologias químicas, metalúrgicas e cerâmicas. E mais a constituição de uma cadeia nacional de produção nuclear, inclusive com o tratamento de efluentes. Ao longo da evolução, Elita destacou o rigoroso controle de segurança em todos os processos envolvidos, de acordo com padrões internacionais de segurança.

Autossuficiência

Os elementos combustíveis utilizados pelo reator IEA-R1m são do tipo Materials Testing Reactor (MTR), formados pela montagem de um conjunto de placas combustíveis paralelas entre si, que permitem a passagem de um fluxo de água que serve como refrigerante e moderador.

Atualmente, o CCN produz, por ano, dez elementos combustível para o IEAR1m. Em média, cada um demora um mês para ser fabricado e sua vida útil, no reator, depende do número de horas em operação no sistema nuclear. Depois do uso, o material é estocado dentro da própria piscina do reator, em compartimento próprio.

Com a evolução dos serviços prestados, a expectativa do Ipen nos próximos anos é deixar de importar, do Canadá e da Argentina, matérias-primas como o tecnécio, usado para produzir radioisótopos. Na visão da pesquisadora Elita, os principais desafios atuais do Ipen são a gestão de pessoal e o aporte de recursos financeiros.

A meta futura é ampliar a produção e desenvolver combustíveis com maior densidade de urânio, para atender, por exemplo, o futuro Reator Multipropósito Brasileiro (RMB). O projeto conjunto com a Marinha também tem viés científico e segue em construção no Centro Experimental de Aramar, em Iperó, município próximo de Sorocaba.

A expectativa é passar a produzir 25 elementos combustível para o RMB, cujas operações estão previstas para ter início em 2018. A partir daí, explica Elita, será possível aumentar a capacidade e até dobrá-la. Quando essa meta for atingida, o Brasil será 100% autossuficiente na fabricação dos radioisótopos. E terá toda a cadeia produtiva nacionalizada, pois os minérios envolvidos na produção do combustível são extraídos de jazidas localizadas na Bahia e no Ceará.

Rogério Mascia Silveira
Da Agência Imprensa Oficial

Reportagem publicada originalmente na página III do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 30/10/2012. (PDF)

Menos desperdício (USP debate opções para estimular o reúso da água)

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Meta é aproveitar o insumo com as tecnologias já existentes, em especial na RMSP, a de maior escassez hídrica do País

Pesquisar e executar projetos com água de reúso – este é o objetivo do Projeto Coroado, criado em novembro do ano passado por iniciativa da União Europeia. Tem investimento previsto de 4,5 milhões de euros e congrega nove centros de pesquisas europeus e quatro universidades latino-americanas. Como representante brasileira no projeto, a USP patrocinou o último encontro do grupo, que se reuniu no Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica.

A chamada água de reúso é um dos insumos provenientes de estação de tratamento de esgoto. Embora não seja potável, oferece inúmeras possibilidades de aproveitamento. Sua utilização ajuda a diminuir o consumo hídrico e a reduzir desperdícios, além de permitir extrair volumes menores de água doce de reservas subterrâneas e superficiais.

Os clientes potenciais da água de reúso são condomínios, prefeituras, comércio, transportadoras e empresas com processos industriais, como construção civil. As destinações mais comuns são limpar ruas, irrigar jardins, refrigerar equipamentos, processos industriais e gerar energia elétrica.

Lavagem de pistas

O encontro do Projeto Coroado na Cidade Universitária permitiu à delegação europeia conhecer as instalações do Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica e entrar em contato com as experiências brasileiras na área. E também visitar os laboratórios do Centro Internacional de Referência em Reúso de Água (Cirra), coordenado pelo professor José Carlos Mierzwa, com a colaboração do professor Ivanildo Hespanhol.

O Cirra é referência nacional no conhecimento sobre membranas usadas para filtrar a água a ser reutilizada. Desenvolve projetos em parceria para indústria e órgãos públicos. Entre seus trabalhos, um deles é em parceria com a Prefeitura do Município de São Paulo e aproveita a água de reúso da Sabesp para lavar ruas da capital. Outra iniciativa reutiliza a água da torneira das pias dos banheiros do Aeroporto Internacional de Guarulhos para limpar as pistas de pouso e decolagem.

“Em muitas situações, a água de reúso pode e deve substituir a potável com vantagens ambientais e financeiras”, explica José Carlos Mierzwa, pesquisador do Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária. “Em novembro de 2015, data prevista para o encerramento da iniciativa, será lançado um manual de referência com as melhores práticas de reúso adaptadas aos diferentes contextos sociais e climáticos da América Latina”, informa o professor.

Legislação inexistente

A professora Mônica Porto, vice-chefe do Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental da Escola Politécnica, coordena o Projeto Coroado na América Latina. Especialista em pesquisas envolvendo qualidade da água e gestão de recursos hídricos, afirma que um dos desafios é combater o preconceito existente contra o insumo.

Na avaliação de Mônica, falta no Brasil uma legislação de âmbito nacional para orientar a sua utilização. Por este motivo, muitos projetos são brecados pelo temor de haver consumo humano ou contaminação.

“De acordo com a finalidade projetada para a água de reúso, já existem tecnologias suficientes para garantir a segurança da iniciativa. O emprego ideal pressupõe conhecimento sobre a fonte ou a origem do efluente que foi separado da água na estação de tratamento de esgoto”, ensina a professora.

Quatro casos na América Latina

No estágio atual do Projeto Coroado, os pesquisadores estudam o emprego da água de reúso em quatro casos na América Latina. O primeiro deles é na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), local de maior escassez de água do Brasil. A ideia é destinar o insumo para limpar ruas, praças, pisos e instalações industriais. O aglomerado urbano paulista reúne 39 cidades e abriga 10% da população do País. E hoje precisa importar água potável até de outros Estados para suprir sua demanda.

O segundo caso é na Argentina, na Bacia do Rio Suquía. A proposta no país vizinho é mista, prevê reaproveitar a maior parte na agricultura e o resto nos meios urbano e industrial. No Chile, na Bacia do Rio Copiapó, o reúso da água é para irrigação; no México, na Bacia dos rios Bravo e Grande, o emprego será majoritariamente agrícola e, em menor escala, urbano e industrial.

As universidades e centros de pesquisa participantes do projeto são: Agricultural University of Athens (Grécia), Stichting Dienst Landbouwkundig Onderzoek (Holanda), Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Espanha), Universidade do Porto (Portugal), National Technical University of Athens (Grécia), Pontificia Universidad Católica de Chile, T. C. Geomatic Ltd (Chipre), Norwegian Institute for Agricultural and Environmental Research (Noruega), Fachhochschule Nordwestschweiz (Suíça), Tecnología de Calidad (México), National University of Córdoba (Argentina), Sistemas Especializados para Água (México).

Serviço

Interessados no processamento de água de reúso devem entrar em contato com a Sabesp pelo e-mail solucoesambientais@sabesp.com.br ou pelo telefone 0800 771 2482. Mais informações sobre o Projeto Coroado, acessar o site.

Rogério Mascia Silveira
Da Agência Imprensa Oficial

Reportagem publicada originalmente na página I do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 19/05/2012. (PDF)

Sabesp pesquisa utilização da água de reúso para irrigação no campo

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Novidade auxilia adubação do solo, diminui a emissão de efluentes nos rios e abre novas perspectivas de preservação ambiental no País

Desde fevereiro de 2001, a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (Sabesp) mantém, em Lins, um centro experimental multidisciplinar e especializado em pesquisas com a utilização da água de reúso para a irrigação na agricultura. A iniciativa, pioneira no País, tem a Universidade de São Paulo como parceira e visa a encontrar alternativas racionais, do ponto de vista ambiental, sanitário e agronômico, para o recurso hídrico, desde a sua captação no aquífero e rios até a devolução à natureza.

Proveniente do tratamento de esgotos, a chamada água de reúso é utilizada sem riscos à população na agricultura de países como Israel, Egito, Austrália, Arábia Saudita, Tunísia, Chile e Estados Unidos. No Brasil, ainda não é aproveitada porque não há legislação específica sobre o assunto. Somente na região de Lins, a vazão disponível para a irrigação na agricultura é de 1,5 mil litros por segundo.

Entretanto, a Sabesp antecipou-se à chegada da regulamentação definitiva sobre a utilização da água de reúso. O estudo realizado pela USP com novas tecnologias no centro experimental resultou em mais de doze teses de pós-graduação sobre temas ligados à agronomia e à qualidade de solo (quatro ainda estão em andamento).

Alternativa para a agricultura

A área total da estação de tratamento de esgoto tem 13 alqueires (1 alqueire paulista = 24 mil metros quadrados). No local, 30 pesquisadores das áreas de engenharia, agronomia, biologia e geologia desenvolvem estudos sobre os efeitos da irrigação com a água de reúso no solo de três culturas da região: a cana, o café e o capim tifton – variedade híbrida muito utilizada em pastagens por ter alta produtividade e ser rica em proteínas para o gado.

Nos testes com a cana no centro experimental, são utilizados equipamentos especiais, como o lisímetro. Esse dispositivo tem sensores instalados em três profundidades e coleta informações sobre a necessidade hídrica do solo. Os pés de cana são plantados em cinco faixas vizinhas, demarcadas por placas: área sem irrigação, com irrigação de 100%, 125%, 150% e 200%.

Uso seguro

Célia Regina Montes, do Núcleo de Pesquisa em Geoquímica e Geofísica da Litosfera (Nupegel) e do Centro de Energia Nuclear na Agricultura da USP (Cena), explica que os resultados obtidos com a água de reúso são promissores e que essa prática não oferece riscos para a saúde humana.

“A presença de organismos patogênicos é o maior inconveniente dos efluentes dos esgotos domésticos. Assim, a recomendação é irrigar preferencialmente a cultura cuja matéria-prima tenha uso industrial, como a cana. Porém, a eliminação dos organismos patogênicos por técnicas de desinfecção pode permitir até o consumo de alimentos crus”, observa.

A pesquisadora comenta que a falta de regulamentação tem impedido a execução de vários projetos.

“Há um grupo de trabalho ligado à Câmara Técnica de Ciência e Tecnologia do Ministério do Meio Ambiente elaborando resolução específica para a utilização agrícola. No âmbito estadual, a Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (Cetesb), igualmente, elaborou orientação para a apresentação de projeto visando à aplicação da água de reúso para a irrigação. Pelo andamento atual, é provável que em 2008 a lei federal esteja finalizada”, prevê Célia.

Um dos pesquisadores, o professor Roque Passos Piveli, da Escola Politécnica, conta que os estudos realizados pelo grupo foram publicados em diversas revistas científicas e também orientaram a edição de um livro, sob a coordenação de Maria de Lourdes Florêncio.

A obra descreve as possibilidades da utilização agrícola do esgoto sanitário e propõe diretrizes para a regulamentação da prática, que Roque acredita terem sido úteis para a elaboração da minuta de normas do Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH).

Roque destaca o trabalho do seu grupo de pesquisa na USP, que estuda a desinfecção de esgotos e o pós-tratamento de efluentes em lagoas de estabilização. As alternativas pesquisadas incluem técnicas como a aplicação de radiação ultravioleta, a ozonização e a cloração, opção que tem se mostrado mais simples e menos onerosa.

Menos adubação

O responsável pelo centro experimental em Lins é o engenheiro civil e sanitarista Luiz Paulo de Almeida Neto, superintendente da Unidade de Negócio Baixo Tietê e Grande da Sabesp.

Luiz conta que a ideia do centro experimental surgiu em 1995, quando a empresa comparou, no município de Riolândia, a irrigação em dois campos de milho: o primeiro recebeu água captada no Rio Grande, e o outro, água de reúso. Após a colheita, foi verificada produtividade 30% maior na lavoura irrigada com a água processada.

O total obtido não surpreendeu Luiz Paulo. Ele revela que a água de reúso é rica em nutrientes: fósforo e nitrogênio. E permite ao agricultor diminuir em até 50% a adubação, em algumas culturas. O resultado inicial foi apresentado em congressos e seminários pelo Brasil. Motivou pesquisas com outras lavouras, como palmito pupunha e girassol. Por fim, resultou na criação do centro multidisciplinar em Lins.

A unidade experimental de Lins é a maior do Estado. Aprofunda pesquisas em monitoramento da concentração de metais junto ao lençol freático, a qualidade do solo e sua necessidade de adubação e outros impactos na natureza ligados à irrigação com água de reúso.

Ciclo da água

São Paulo é o Estado brasileiro mais populoso, com 40 milhões de habitantes, volume comparado à população da Espanha. Mesmo assim consegue tratar 60% do total de esgoto produzido em seu território.

Entre as regiões paulistas, a de Lins possui o melhor índice de tratamento: 91%. O município é um dos 83 atendidos pela Unidade de Negócio Baixo Tietê e Grande da Sabesp, e pretende até 2009 atingir 100% de tratamento nas seis cidades restantes: Catiguá, Cardoso, Fernando Prestes, Monte Alto, Palmares Paulista e Santa Ernestina.

Os 70 mil habitantes de Lins consomem água potável proveniente de dois poços perfurados no Aquífero Guarani – reserva subterrânea que se formou com o acúmulo da água de chuva de milhares de anos. A cada dia, o município gera 12 milhões de litros de esgoto, que tem 100% de tratamento e é composto por dejetos líquidos (urina), sólidos (fezes), sabão e detergente.

A legislação atual exige retenção de até 80% dos poluentes do esgoto antes do seu encaminhamento aos rios e lagos. Na estação de Lins é realizado o chamado processo secundário de tratamento e são retirados 85% de toda a matéria orgânica. O tratamento é feito em duas fases e demora 21 dias.

Inicialmente, o efluente fica exposto à ação solar, do vento e de bactérias anaeróbicas (que vivem sem a presença de oxigênio) durante cinco dias em três tanques com quatro metros de profundidade.

A etapa seguinte é denominada facultativa, tem duração de 16 dias e possui tratamento aeróbico e anaeróbico. No fundo dos três tanques de 1,6 metro de profundidade, o efluente é acumulado e a desinfecção é feita por bactérias anaeróbicas; na superfície, algas fazem o trabalho aeróbico.

Ganho ambiental

O engenheiro Luiz Paulo lembra que a utilização da água de reúso para irrigação não gera lucro para a Sabesp, porém traz ganhos ambientais. Trata-se de importante ação no sentido de conscientizar a população sobre combater desperdícios e usar o recurso hídrico com racionalidade.

“Mesmo tendo recebido tratamento, a presença do efluente no rio contribui para a eutrofização. Este fenômeno prejudica o equilíbrio natural e é provocado pela proliferação de algas, que ao entrar em decomposição aumentam o número de toxinas que deterioram a qualidade da água”, explica.

Comenta, ainda, que na história da humanidade a disponibilidade de água sempre foi fundamental para o desenvolvimento dos povos e civilizações. “Todas surgidas nas margens de grandes rios. A escassez do recurso já foi motivo de inúmeras guerras e conflitos e promete ser, no futuro, um dos principais desafios a serem vencidos”, finaliza.

Uso industrial e municipal

Segundo o engenheiro Luiz Paulo de Almeida Neto, desde junho de 2003, todas as 15 unidades de negócio da Sabesp no Estado têm certificação ISO. A região metropolitana da capital é atendida por cinco unidades e as outras dez ficam localizadas no interior do Estado e na Baixada Santista.

A companhia vende em média 95 mil metros cúbicos de água de reúso por mês, volume correspondente a 0,5% de todo o esgoto tratado no Estado. A maior parte do efluente vem da estação de tratamento do Ipiranga, localizada na zona sul de São Paulo, e é utilizada por indústrias e prefeituras da região metropolitana da capital (RMSP).

A fabricante de Linhas Coats paga aproximadamente R$ 0,81 por 70 metros cúbicos de água mensais utilizados em seus processos de tingimento. As prefeituras utilizam o produto principalmente para lavagem de ruas após as feiras e pagam R$ 0,44 por metro cúbico, enquanto construtoras usam para lavar canteiros de obra e desembolsam R$ 0,74 por metro cúbico.

Além disso, está em andamento a instalação de tubulações para o fornecimento de 60 mil metros cúbicos de água de reúso por mês da estação de tratamento do ABC para a Companhia Santa Therezinha (Santher). Os investimentos são de aproximadamente R$ 1,5 milhão para a Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) e a rede.

Parceiros interessados: públicos e privados

Os parceiros da Sabesp no centro experimental são a USP, por meio da Escola Politécnica, Faculdade de Saúde Pública (FSP) e o Nupegel. E também o Programa Nacional de Pesquisa em Saneamento Básico (Prosab), a Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), a Fundação de Amparo à Pesquisa no Estado de São Paulo (Fapesp) e a prefeitura de Lins.

A possibilidade de irrigação na agricultura com a água de reúso atraiu também interesse empresarial. A Equipav, usina sucroalcooleira de Promissão, fez parceria com a Sabesp na pesquisa com a cana. Ofereceu mão-de-obra, mudas, insumos e orientação técnica para o plantio de 1,5 hectares no centro experimental.

Pretende, após a chegada da legislação, fazer estudo de viabilidade para avaliar a possibilidade de irrigar seus canaviais, distantes um quilômetro da estação de tratamento de esgoto.

Mauro José Penna, diretor agrícola da Equipav, explica que a empresa exporta açúcar, álcool e levedura certificados. Apóia o projeto porque confia no trabalho da Sabesp e dos pesquisadores. “Se os órgãos certificadores aprovarem e se a iniciativa se mostrar viável, do ponto de vista do investimento e retorno, poderemos construir a tubulação e o sistema de bombeamento da água para o canavial”, observa.

Rogério Mascia Silveira
Da Agência Imprensa Oficial

Reportagem publicada originalmente nas páginas II e III do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 21/07/2007. (PDF)