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Valor das águas residuais? Nova tecnologia torna a suinocultura mais ecologicamente correta

Traduzido de Science Daily

Quem vive em Okinawa, uma ilha subtropical do Japão, aprecia a intensidade de sua indústria de carne suína. As fazendas têm um grande efeito na economia e na cultura da ilha. De acordo com o Gabinete do Japão, em 2018, havia mais de 225.000 porcos em Okinawa. A carne de porco é um alimento básico na dieta local e é encontrada em muitos pratos em restaurantes tradicionais. Mas a presença de fazendas de porcos tem outro impacto menos bem-vindo: o tipo de cheiro. Dirija por algumas áreas particularmente cheias de fazendas com as janelas do carro abaixadas e você com certeza se arrependerá.

Este odor é, pelo menos em parte, causado por um subproduto da suinocultura. Em Okinawa, as fazendas produzem grandes quantidades de esgoto. Agora, pesquisadores da Unidade de Sistemas Biológicos da Universidade de Graduação do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) criaram um novo sistema para tratar essas águas residuais, que testaram com sucesso em uma fazenda de suínos local em Okinawa.

“Nosso novo sistema usa duas câmeras diferentes”, explicou a Dra. Anna Prokhorova, principal autora de um artigo recente em Tecnologia Bioambiental. “Em uma câmara, o efluente suíno não diluído é tratado para remover odores, patógenos e matéria orgânica, enquanto na outra câmara, o excesso de nitrato e fosfato é removido do efluente que já foi tratado pelo sistema de aeração tradicional. primeiro sistema que trata com sucesso dois tipos diferentes de águas residuais ao mesmo tempo. “

Isso contrasta fortemente com o sistema de aeração tradicional usado atualmente pelos agricultores, que trata principalmente de matéria orgânica em águas residuais e também converte o amônio presente em nitrato, mas não trata mais o nitrato. No Japão, o limite de descarga de nitrato para a indústria pecuária logo será reduzido para um quinto do nível atual (que hoje é de 500 miligramas de nitrato-nitrogênio por litro) para ficar em linha com outras indústrias. Mais de 35% das fazendas em Okinawa provavelmente superarão essa mudança iminente.

“Isso é muito preocupante porque a contaminação por nitrato pode ter impactos desastrosos na saúde humana e no meio ambiente”, disse a Dra. Mami Kainuma, líder do grupo na Unidade de Sistemas Biológicos. “Quando as pessoas ingerem nitrato, ele é convertido em nitrito, o que afeta a capacidade do sangue de transportar oxigênio e pode levar à metemoglobinemia ou à síndrome do bebê azul.”

Este novo sistema contou com a existência de uma rica comunidade de bactérias para iniciar o processo. Na primeira câmara, a câmara anódica, a bactéria reagia com as moléculas orgânicas presentes, liberando elétrons no processo. Esses elétrons foram então transferidos para a segunda câmara, a câmara catódica, por meio dos eletrodos. A câmara catódica continha águas residuais que já haviam passado pelo processo de aeração e, portanto, apresentavam altos níveis de nitrato. As bactérias na superfície da câmara catódica aceitam esses elétrons e os usam para conduzir a conversão de nitrato em nitrogênio. A vantagem desse sistema é que a remoção de nitrato pode ocorrer em águas residuárias com baixo teor de matéria orgânica, como as águas já aeradas.

Depois de testar com sucesso este sistema em laboratório, os pesquisadores montaram um experimento piloto inicial em uma das fazendas de suínos no Centro de Pesquisa de Gado e Variedade da Prefeitura de Okinawa, trabalhando com o Centro de Ciências Ambientais da Prefeitura de Okinawa, Okinawa e Okidoyaku. Lá, eles tiveram acesso ao tanque de aeração e ao esgoto bruto. O projeto foi financiado pelo governo da província de Okinawa e monitorado por mais de um ano. Devido ao papel integral que as comunidades bacterianas desempenhavam, os pesquisadores também observaram quais espécies estavam presentes, como a composição da comunidade mudou ao longo do tempo e quais espécies eram responsáveis ​​por cada etapa.

O experimento de longo prazo mostrou que as bactérias eliminadoras de nitrato dominantes são as que podem receber elétrons para crescer. Durante o tratamento, sua atividade foi estimulada pelo potencial aplicado ao eletrodo na faixa de -0,4V – -0,6V, o que levou a um tratamento mais eficiente das águas residuais. Essas comunidades bacterianas cresceram mais de 60% no total na câmara catódica e continuaram a exibir forte atividade, levando a uma alta taxa de redução de nitrato. Outra grande vantagem era que, como a matéria orgânica e, em particular, os ácidos graxos voláteis foram degradados em águas residuais brutas, o odor diminuiu e o número de patógenos foi reduzido.

“Estamos muito felizes com os resultados até agora. É muito mais eficiente do que esperávamos”, disse o Dr. Prokhorova. “Este sistema é escalável, de baixo custo, fácil de montar e de baixa manutenção. Temos esperança de que será usado por agricultores em Okinawa e em outros lugares com problemas semelhantes, como comunidades rurais no continente, nos anos até venha. Japão e sudeste da Ásia. “

O trabalho continuará como um programa POC na OIST.



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