O documento descreve a experiência do Instituto Ambiental (OIA) com biossistemas integrados para tratamento de esgoto. O OIA projetou e implantou diversos sistemas no Brasil e em outros países desde 1991, utilizando processos naturais como biodigestão, filtragem por plantas e macrófitas, criação de peixes e reúso da água tratada. Os resultados demonstraram altas taxas de remoção de nutrientes e matéria orgânica, com efluentes dentro dos padrões de qualidade para reúso.

1. Biossistemas Integrados
A experiência do O Instituto Ambiental (OIA)
Guilherme Castagna
guilherme@designecologico.net

2. Histórico OIA
Concepção para America Latina
• Professor Michael Braungart, Cradle to Cradle
• Professor José Lutzenberger
• Professor George L. Chan, ZERI/ONU
Início
Hamburger Umwelt Institut – HUI, em 1991, estação em Silva Jardim/RJ
Fundação
1993: assume a responsabilidade de gerir o projeto de Silva Jardim
www.oia.org.br

3. 1994: Sertão da Carangola
(Silva Jardim/RJ)
• Parceria com o SEOP – Serviço de Educação e Organização Popular
e com a Associação de Moradores local.
www.oia.org.br

4. Sertão da Carangola
(Silva Jardim/RJ)
• Programa de Educação
Ambiental com jovens
estudantes de jornalismo e
publicidade da PUC RJ,
acompanhados do professor
André Trigueiro
www.oia.org.br

5. 2013
Mais de 200 projetos (residenciais unifamiliares, comunitários,
públicos e comerciais) implantados e assessorados no Brasil,
Nicarágua, El Salvador, Republica Dominicana, Espanha e Haiti

7. Força de trabalho
Bacterias
Algas
Protozoários
Micro fauna
Unicelulares
2 m
10.000 espécies
Unicelulares
50 100 m
Multi celulares
200 m
Rotíferos, Daphnia
200 m – 1mm
10.000 espécies
Filtram organismos
com tamanho até
25 m
(bacterias e algas)
Organismos de vida
livre, fixos
Catalizam a
maioria das
reações no
tratamento de
águas.
Carregados
eletricamente
Acumulam
C, N, P e metais
Servem de comida
para peixes
Filtram algas e
Bacterias
Michael Shaw
The Ecovillage Institute

8. Olho no olho - paradigmas
• Água como meio de vida
• Energia incorporada;
• Recursos finitos, ciclos infinitos

9. ETE’s centralizadas vs.
descentralizadas
ETE Barueri
BSI Alto do Caxixe
São Paulo/SP
Venda Nova do Imigrante/ES

10. BSI domiciliar em Petrópolis-RJ

11. Haiti – Bel Air

12. Haiti – Bel Air
Algas, peixes, patos e plantas aquáticas
www.oia.org.br

13. Haiti – Bel Air
- Mudas entregues em todo Haiti por
U$ 0,50 cada;
- Integração de biossistemas
residenciais e comunitários num
plano regional de crédito de carbono
para os usuários (comunidade);
- Capacidade de construção de
~1.000 sistemas/ano
www.oia.org.br

14. Estação de Reciclagem de Nutrientes de Araruama
(Consultoria OIA para Águas do Imperador)
Fonte: Esgoto da Cidade
População: 80.000 pessoas
Produção mensal: 350t de biomassa (lemnas e papiros)

15. Ano:
2005
Público atendido:
~550 pessoas
Área total:
5.000 m2
Área útil
2.500 m2
Custo total:
R$110,000
Custo individual:
R$200/pessoa
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16. Vídeo Caxixe
http://www.youtube.com/watch?v=0ZonwU_7Bc8

19. O esgoto produzido é coletado e
levado ao biodigestor onde é
fermentado com a eliminação de
patógenos, redução da carga
orgânica e produção de biogás
Biossistema Caxixe

20. Biodigestor: Câmara fechada onde a biomassa é
fermentada anaerobicamente e produzido o biogás.
0.12
1.00
0.50
1.40
40 m3
7.35
CORTE > A - B
1.00
CX ENTRADA
CX SAIDA
0.80
0
Ø5.0
B
0.80
A
área = 19,60 m2
per = 15,70
área = ,80 m2
per = 3,14
1.00
1.83
13
3.40
área = 19,60 m2
per = 15,70
R
3.
Ø5.0
0
1.23
0.11
CX SAIDA
0.23
0.13
0.56
Ø1
.00
solo

21. Biogás

22. Secador de café na Nicaragua
Iluminação
Aquecedor de água
Gerador de energia

23. O esgoto produzido é coletado e
levado ao biodigestor onde é
fermentado com a eliminação de
patógenos, redução da carga
orgânica e produção de biogás
Resíduos em suspensão que
passam pelo biodigestor são
retidos no biofiltro através de
materiais filtrantes e colônias de
bactérias
Biossistema Caxixe

24. Filtro anaeróbico: Retém resíduos não
−0,70
filtráveis que passam pelo biodigestor.
CX SAIDA
Ø1.
00
CX ENTRADA
A
Ø3
.5
0
ÁREA DE FILTRAGEM
área = 9,60 m2
per = 11,00
−0,60
0
Ø5.0
CX ENTRADA
B
0.89
−0,70
0.70
solo
0.65
1.61
0.37
1.23
0.10
R
3.
13
3.40
1.90
0.50
0.20
1.40
1.76
25 m3
17 m3
0.86
nivel do efluente
nivel do efluente (vem do digestor)
1.71
−0,60nivel do inicio do processo
0.12
ÁREA DE PASSAGEM
área = 10 m2

25. O esgoto produzido é coletado e
levado ao biodigestor onde é
fermentado com a eliminação de
patógenos, redução da carga
orgânica e produção de biogás
Na Zona de Raízes há uma
primeira redução de
nutrientes e redução do
volume por ação das plantas
Biossistema Caxixe
Resíduos em suspensão que
passam pelo biodigestor são
retidos no biofiltro através de
materiais filtrantes e colônias de
bactérias

26. A função da zona de raízes também é filtrar resíduos, mas
contribui para acelerar a remoção de nutrientes pelas
plantas através de suas raízes, além de eliminar patógenos.

27. O esgoto produzido é coletado e
levado ao biodigestor onde é
fermentado com a eliminação de
patógenos, redução da carga
orgânica e produção de biogás
Tanque de produção de algas que
irão aumentar o conteúdo de
oxigênio e servir de alimentos
para peixes
Na Zona de Raízes há uma
primeira redução de
nutrientes e redução do
volume por ação das plantas
Biossistema Caxixe
Resíduos em suspensão que
passam pelo biodigestor são
retidos no biofiltro através de
materiais filtrantes e colônias de
bactérias

28. Tanque de algas: Aumenta o tempo de detenção em
ambiente aeróbico e permite o crescimento rápido das
algas que irão aumentar o conteúdo de oxigênio e servirão
de alimento para diferentes espécies de peixes
TANQUE DE
ALGAS
2
3
0.22
1
1- Entrada do efluente
2 - Tanque de algas
3 - Lamina
4 - Tanque de peixes
4

29. FACULDADE DE SAÚDE E M EIO AMBIENTE
Fitoplâncton do tanque de peixes
10%
3%
43%
21%
23%
Chlorophyceae
Cyanophyceae
Bacillariophyceae
Chrysophyceae
Euglenophyceae

30. Permite a criação
consorciada de peixes que
habitarão níveis tróficos
diferentes, se alimentando
dos diferentes níveis
O esgoto produzido é coletado e
levado ao biodigestor onde é
fermentado com a eliminação de
patógenos, redução da carga
orgânica e produção de biogás
Tanque de produção de algas que
irão aumentar o conteúdo de
oxigênio e servir de alimentos
para peixes
Na Zona de Raízes há uma
primeira redução de
nutrientes e redução do
volume por ação das plantas
Biossistema Caxixe
Resíduos em suspensão que
passam pelo biodigestor são
retidos no biofiltro através de
materiais filtrantes e colônias de
bactérias

31. Tanque de peixes: Uso de diferentes espécies de peixes
habitando diferentes níveis tróficos

34. Permite a criação
consorciada de peixes que
habitarão níveis tróficos
diferentes, se alimentando
dos diferentes níveis
Plantas aquáticas
jflutuantes, contribuem para
remover os nutrientes
restantes no corpo aquático
O esgoto produzido é coletado e
levado ao biodigestor onde é
fermentado com a eliminação de
patógenos, redução da carga
orgânica e produção de biogás
Tanque de produção de algas que
irão aumentar o conteúdo de
oxigênio e servir de alimentos
para peixes
Na Zona de Raízes há uma
primeira redução de
nutrientes e redução do
volume por ação das plantas
Biossistema Caxixe
Resíduos em suspensão que
passam pelo biodigestor são
retidos no biofiltro através de
materiais filtrantes e colônias de
bactérias

35. Tanques com macrófitas flutuantes: Plantas flutuantes removem nutrientes e
patógenos produzindo uma enorme quantidade de biomassa.

36. Plantações, de bambus e
frutíferas e retorno ao rio
Permite a criação
consorciada de peixes que
habitarão níveis tróficos
diferentes, se alimentando
dos diferentes níveis
Plantas aquáticas
jflutuantes, contribuem para
remover os nutrientes
restantes no corpo aquático
O esgoto produzido é coletado e
levado ao biodigestor onde é
fermentado com a eliminação de
patógenos, redução da carga
orgânica e produção de biogás
Tanque de produção de algas que
irão aumentar o conteúdo de
oxigênio e servir de alimentos
para peixes
Na Zona de Raízes há uma
primeira redução de
nutrientes e redução do
volume por ação das plantas
Biossistema Caxixe
Resíduos em suspensão que
passam pelo biodigestor são
retidos no biofiltro através de
materiais filtrantes e colônias de
bactérias

37. Evapotranspiração: Bambuzal e árvores frutíferas
recebem água rica em nutrientes, filtram patógenos no solo
ativo e transpiram mais água

38. Composteira: Produção de adubo com biomassa
excedente, fezes de animais matéria orgânica e seca (e
eventualmente lodo do biodigestor)

39. Integração do Biossistema
Frutos,
alimentos
e lenha
Comunidade
biogás
Biodigestor
…
Fertirrigação
$
lodo
Mudas
Recuperacao
de areas
degradadas
Viveiro
Composto
$
Biofiltro
Peixes,
patos e
ovos
Plantas
Tq macrófitas
Composteira
Talos e
folhas
Animais
mortos
Plantas
Zona de
raízes
(plantas
ornamentais)
Tq peixes
Tq. algas
Plantas

40. MONITORAMENTO
Efluentes Líquidos
A
Pontos de coleta
NPA/FAESA – Núcleo de Pesquisas Ambientais da FAESA

41. Parâmetros de Controle
Efluentes Líquidos
Temperatura do ar
Sólidos totais
Temperatura da água
Sólidos suspensos
Oxigênio Dissolvido
Sólidos sedimentáveis
Cor verdadeira
Sólidos dissolvidos
pH
Sólidos voláteis
Turbidez
Nitrogênio Kjeldhal
DBO5
Matéria Orgânica:
Nitrogênio amoniacal
responsável pelo
DQO
Nitrato
consumo de oxigênio
dissolvido na água
DQO filtrada
Nitrito
Alcalinidade
Fósforo total
Óleos e graxas
Ortofosfato
Coliformes termotolerantes Organismos Patogênicos :
quando presentes podem causar
Ovos de helmintos
Sólidos : formam
depósitos no fundo
dos córregos
Nutrientes : quando
em elevadas
concentrações
podem conduzir a
eutrofização
doenças de veiculação hídrica
NPA/FAESA – Núcleo de Pesquisas Ambientais da FAESA

42. RESULTADOS
Efluentes Líquidos
DBO
Maior remoção
biodigestor
Eficiência (%)
95,5
DBO 5
mgO2/L
n
20
20
20
19
19
19
19
19
media
385
380
198
186
87
72
42
17
desvpad
195
137
114
102
30
28
23
15
NPA/FAESA – Núcleo de Pesquisas Ambientais da FAESA

43. REÚSO
EFLUENTE
TRATADO
Parâmetro
Efluente final BSI
OMS*
pH
7,2
--
Turbidez (UT)
15
--
Sólidos Totais (mg/L)
-287
Sólidos Suspensos
Totais (mg/L)
DBO5 (mg de O2/L)
Irrigação de culturas a
serem ingeridas cruas,
campos
esportivos,
parques públicos
13
--
DQO (mg/L)
92
--
Óleos e Graxas
(mg/L)
9,3
--
NTK (mg/L)
18,9
--
Fósforo Total (mg/L)
* Organização
Mundial de Saúde
(1989):
Diretrizes
para
o
Reúso
Agrícola
53
3,1
--
Coliformes
Termotolerantes
(NMP)
7,99x102
< 1000
Helmintos (ovo/L)
Ausente
<1
--

44. Resultados
+ ~550 pessoas
+ área total: 5.000m2
+ área útil (elementos de projeto): 2.500m2 (~5 m2/pessoa)
+ produção:
biogás: 10m3/dia (15 a 20 kwh/d)
peixes: 1 ton/ano
composto: 500 kg/ano
volume diário de efluentes tratados: 40m3
produção de mudas: 1.000/mes para projetos de reflorestamento locais
usando composto
alevinos triplicam de tamanho em um mês quando alimentados com algas
frutas: 1 ton/ano de bananas e laranjas
madeira: 600 ml/ano
+ custo de construção: R$110,000 (R$200/pessoa)
+ custo de operação anual: R$38/pessoa/ano
www.oia.org.br

45. Resultados
+ ZERO consumo ou geração de produtos tóxicos / químicos
+ ZERO consumo de energia elétrica
+ Ambiente saneado
+ Rio limpo
+ Comunidade envolvida e empoderada
+ Criação de área verde de uso comum
+ Sala de aula ao ar livre
www.oia.org.br

46. O que se produz em um biossistema
(além de água limpa)?

47. Guilherme Castagna
fluxus@designecologico.net
(11) 2386-2647
www.oia.org.br