BSI - Biossistemas Integrados
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Biossistemas Integrados
A experiência do O Instituto Ambiental (OIA)
Guilherme Castagna
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Histórico OIA
Concepção para America Latina• Professor Michael Braungart, Cradle to Cradle• Professor José Lutzenberger• Professor George L. Chan, ZERI/ONU
InícioHamburger Umwelt Institut – HUI, em 1991, estação em Silva Jardim/RJ
Fundação1993: assume a responsabilidade de gerir o projeto de Silva Jardim
www.oia.org.br
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1994: Sertão da Carangola
(Silva Jardim/RJ)
www.oia.org.br
• Parceria com o SEOP – Serviço de Educação e Organização Popular e com a Associação de Moradores local.
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Sertão da Carangola
(Silva Jardim/RJ)
www.oia.org.br
• Programa de Educação Ambiental com jovens estudantes de jornalismo e publicidade da PUC RJ, acompanhados do professor André Trigueiro
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2013
Mais de 200 projetos (residenciais unifamiliares, comunitários, públicos e comerciais) implantados e assessorados no Brasil, Nicarágua, El Salvador, Republica Dominicana, Espanha e Haiti
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Força de trabalho
Bacterias
Unicelulares2?m
10.000 espécies
Catalizam a maioria das reações no
tratamento de águas.
Algas
Unicelulares50B100?m
10.000 espécies
Carregados eletricamenteAcumulam
C, N, P e metais
Protozoários
MultiBcelulares200?m
Filtram organismos com tamanho até
25?m(bacterias e algas)
Servem de comida para peixes
Micro fauna
Rotíferos, Daphnia 200?m – 1mm
Organismos de vida livre, fixos
Filtram algas e Bacterias
Michael Shaw
The Ecovillage Institute
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Olho no olho - paradigmas
• Água como meio de vida• Energia incorporada;• Recursos finitos, ciclos infinitos
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BSI Alto do Caxixe
Venda Nova do Imigrante/ES
ETE’s centralizadas vs.
descentralizadas
ETE Barueri
São Paulo/SP
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BSI domiciliar em Petrópolis-RJ
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Haiti – Bel Air
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Haiti – Bel Air
www.oia.org.br
Algas, peixes, patos e plantas aquáticas
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Haiti – Bel Air
- Mudas entregues em todo Haiti por U$ 0,50 cada;
- Integração de biossistemasresidenciais 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
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Estação de Reciclagem de Nutrientes de Araruama (Consultoria OIA para Águas do Imperador)
Fonte: Esgoto da CidadePopulação: 80.000 pessoas
Produção mensal: 350t de biomassa (lemnas e papiros)
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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/pessoawww.oia.org.br
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Vídeo Caxixe
http://www.youtube.com/watch?v=0ZonwU_7Bc8
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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
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Biodigestor: Câmara fechada onde a biomassa é
fermentada anaerobicamente e produzido o biogás.
Ø1.
007.
35
0.80
0.80
área = ,80 m2per = 3,14
CX ENTRADACX SAIDA
CX SAIDA
40 m3
3.40
1.83
solo
CORTE > A - B
0.50
1.23
1.40
1.00
R3.13
0.12
0.23
0.11
0.13 0.
56
A
1.00
área = 19,60 m2per = 15,70
1.00
Ø5.00
área = 19,60 m2per = 15,70
Ø5.00
B
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Biogás
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Secador de café na Nicaragua Iluminação
Gerador de energiaAquecedor de água
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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
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Filtro anaeróbico: Retém resíduos não
filtráveis que passam pelo biodigestor.
A
25 m3
Ø5.00
área = 10 m2
3.40
1.61
solo
B
0.50
1.23
1.40
0.86
R3.13
0.12
0.37
0.10
0.70
−0,60 −0,70
−0,70
−0,60Ø3.
501.
90
área = 9,60 m2per = 11,00
1.76
1.71
nivel do efluentenivel do efluente (vem do digestor)
nivel do inicio do processo
17 m3
0.65
0.89
0.20
ÁREA DE FILTRAGEM
ÁREA DE PASSAGEM
CX ENTRADA CX ENTRADA
CX SAIDA
Ø1.00
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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
Na Zona de Raízes há uma primeira redução de
nutrientes e redução do volume por ação das plantas
Biossistema Caxixe
![Page 26: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/26.jpg)
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.
![Page 27: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/27.jpg)
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
Na Zona de Raízes há uma primeira redução de
nutrientes e redução do volume por ação das plantas
Tanque de produção de algas que irão aumentar o conteúdo de oxigênio e servir de alimentos
para peixes
Biossistema Caxixe
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TANQUE DE ALGAS
0.22
1- Entrada do efluente2 - Tanque de algas
3 - Lamina 4 - Tanque de peixes
1 2 3
4
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
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Fitoplâncton do tanque de peixes
43%
23%
21%
10% 3%
Chlorophyceae Cyanophyceae Euglenophyceae
Bacillariophyceae Chrysophyceae
F SACULDADE DE AÚDE E EIO MBIENTEM A
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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
Na Zona de Raízes há uma primeira redução de
nutrientes e redução do volume por ação das plantas
Tanque de produção de algas que irão aumentar o conteúdo de oxigênio e servir de alimentos
para peixes
Permite a criação consorciada de peixes que habitarão níveis tróficos diferentes, se alimentando dos diferentes níveis
Biossistema Caxixe
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Tanque de peixes: Uso de diferentes espécies de peixes habitando diferentes níveis tróficos
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![Page 33: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/34.jpg)
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
Na Zona de Raízes há uma primeira redução de
nutrientes e redução do volume por ação das plantas
Tanque de produção de algas que irão aumentar o conteúdo de oxigênio e servir de alimentos
para peixes
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
Biossistema Caxixe
![Page 35: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/35.jpg)
Tanques com macrófitas flutuantes: Plantas flutuantes removem nutrientes e
patógenos produzindo uma enorme quantidade de biomassa.
![Page 36: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/36.jpg)
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
Na Zona de Raízes há uma primeira redução de
nutrientes e redução do volume por ação das plantas
Tanque de produção de algas que irão aumentar o conteúdo de oxigênio e servir de alimentos
para peixes
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
Plantações, de bambus e frutíferas e retorno ao rio
Biossistema Caxixe
![Page 37: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/37.jpg)
Evapotranspiração: Bambuzal e árvores frutíferas
recebem água rica em nutrientes, filtram patógenos no solo
ativo e transpiram mais água
![Page 38: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/38.jpg)
Composteira: Produção de adubo com biomassa excedente, fezes de animais matéria orgânica e seca (e
eventualmente lodo do biodigestor)
![Page 39: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/39.jpg)
Integração do Biossistema
Biodigestor
Biofiltro
Zona de raízes
(plantasornamentais)
Tq. algas
Tq peixes
Tq macrófitas
Fertirrigação
Composteira
Comunidadebiogás
lodo
Talos e folhas
Plantas
Animais mortos
Plantas
Composto
Frutos, alimentos e lenha
Plantas
Viveiro
$Recuperacao
de areas degradadas
Mudas
…
Peixes, patos e
ovos
$
![Page 40: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/40.jpg)
MONITORAMENTO Efluentes Líquidos
Pontos de coleta
A
NPA/FAESA – Núcleo de Pesquisas Ambientais da FAESA
![Page 41: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/41.jpg)
Parâmetros de Controle
�Temperatura do ar�Temperatura da água�Oxigênio Dissolvido�Cor verdadeira �pH�Turbidez �DBO5 �DQO �DQO filtrada�Alcalinidade �Óleos e graxas �Coliformes termotolerantes �Ovos de helmintos
�Sólidos totais �Sólidos suspensos �Sólidos sedimentáveis �Sólidos dissolvidos �Sólidos voláteis�Nitrogênio Kjeldhal �Nitrogênio amoniacal �Nitrato�Nitrito �Fósforo total �Ortofosfato
Efluentes Líquidos
Matéria Orgânica: responsável pelo consumo de oxigênio dissolvido na água
Sólidos : formam depósitos no fundo dos córregos
Nutrientes : quando em elevadas concentrações podem conduzir a eutrofização
Organismos Patogênicos : quando presentes podem causar doenças de veiculação hídrica
NPA/FAESA – Núcleo de Pesquisas Ambientais da FAESA
![Page 42: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/42.jpg)
RESULTADOS Efluentes Líquidos
Maior remoção biodigestor
DBO 5 mgO2/Ln 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
DBO
Eficiência (%)95,5
NPA/FAESA – Núcleo de Pesquisas Ambientais da FAESA
![Page 43: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/43.jpg)
REÚSO EFLUENTE TRATADO
pH 7,2 --
Turbidez (UT) 15 --
Sólidos Totais (mg/L)287
--
Sólidos Suspensos Totais (mg/L) 53
--
DBO5 (mg de O2/L) 13 --
DQO (mg/L) 92 --
Óleos e Graxas (mg/L)
9,3 --
NTK (mg/L) 18,9 --
Fósforo Total (mg/L) 3,1 --
Coliformes Termotolerantes
(NMP)7,99x102 < 1000
Helmintos (ovo/L) Ausente < 1
Parâmetro Efluente final BSI OMS*
* OrganizaçãoMundial de Saúde(1989): Diretrizespara o ReúsoAgrícola
Irrigação de culturas aserem ingeridas cruas,campos esportivos,parques públicos
![Page 44: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/44.jpg)
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/anocomposto: 500 kg/anovolume diário de efluentes tratados: 40m3produção de mudas: 1.000/mes para projetos de reflorestamento locais usando compostoalevinos triplicam de tamanho em um mês quando alimentados com algasfrutas: 1 ton/ano de bananas e laranjasmadeira: 600 ml/ano
+ custo de construção: R$110,000 (R$200/pessoa)+ custo de operação anual: R$38/pessoa/ano
www.oia.org.br
![Page 45: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/45.jpg)
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
![Page 46: BSI - Biossistemas Integrados](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052311/5587aa57d8b42a01388b45f4/html5/thumbnails/46.jpg)
O que se produz em um biossistema(além de água limpa)?