Usando worms para reduzir a poluição de águas residuais no Havaí
Localização
Maui e O'ahu
Vermes Tigre. Foto © Eli T. CC BY 4.0
O desafio
As fossas são buracos no solo nos quais são depositados esgotos brutos e águas residuais. Eles concentram as águas residuais nas profundezas do solo, onde frequentemente entram em contato com as águas subterrâneas, causando contaminação das águas subterrâneas e impactando a saúde humana e a qualidade da água potável, corpos d'água e recifes de corais. Infelizmente, as fossas são o método mais comumente usado de coleta de águas residuais e esgoto no Havaí. Enquanto o estado proibiu a construção de novas fossas em 2016, 88,000 fossas permanecem no Havaí, e quase a metade (43,000) delas representam uma ameaça aos recursos hídricos e à qualidade da água nas ilhas e suas bacias hidrográficas (Departamento de Saúde do Havaí). De acordo com o Departamento de Saúde do Havaí (DOH), existem 6,700 fossas localizadas a 200 pés de um canal de riacho perene e aproximadamente 31,000 localizadas dentro das bacias hidrográficas perenes nas ilhas do Havaí, Kaua'i, Maui e Moloka 'eu. As fossas no estado liberam aproximadamente 53 milhões de galões de esgoto não tratado no solo todos os dias. As águas residuais podem conter uma variedade de poluentes, incluindo sedimentos, nutrientes, pesticidas, vestígios de metais, hidrocarbonetos, produtos farmacêuticos e microplásticos, que podem ter impactos significativos na saúde dos residentes e visitantes do Havaí, bem como na impactos nos recifes de corais e ecossistemas recifais. Esses poluentes podem reduzir a resiliência dos recifes de coral às mudanças climáticas e torná-los mais sensíveis ao aquecimento e à acidificação dos oceanos (Programa das Nações Unidas para o Ambiente). Em 2017, a legislatura do Havaí aprovou a Lei 125, que exige a substituição de todas as fossas do estado até 2050. A solução padrão para a substituição de fossas é adicionar uma fossa séptica convencional e um campo de drenagem ao sistema; isso geralmente custa entre $ 20,000 e $ 40,000 - uma solução cara que não é acessível para a maioria dos residentes do Havaí.
Ações tomadas
A Instituto de Tecnologias Transformativas (ITT) e TBF Soluções Ambientais estão introduzindo a tecnologia Tiger Biofilter (TBF) no Havaí. A tecnologia TBF usa uma combinação de minhocas, bactérias e materiais de filtragem natural para tratar águas residuais, eliminando 99% dos patógenos fecais para criar água reutilizável e não potável. Os biofiltros usam um tipo específico de vermes de compostagem chamados vermes tigres que se desenvolvem em solo úmido, vegetação podre, esterco e resíduos fecais; eles consomem patógenos com eficiência e convertem os resíduos em gás e composto. Este processo de filtração de esgoto usando biomeios contendo minhocas é chamado de vermifiltração. O TBF introduz “aeração passiva” nas águas residuais, que converte os resíduos em gás e vermicomposto limpo, fértil e sem odor. Qualquer excesso de água é filtrado pelo sistema TBF e entra na fossa existente como esgoto tratado. O preço-alvo de um Tiger Biofilter no Havaí é de aproximadamente US$ 5,000 (incluindo o custo de instalação) por sistema, o que representa cerca de 12.5 a 25 por cento do custo de uma fossa séptica convencional.
A tecnologia TBF no Havaí é baseada na tecnologia de vermifiltração que teve sucesso na Índia. TBF Soluções Ambientais está instalando uma variedade de sistemas de vermifiltração na Índia, incluindo banheiros externos para residências rurais, sistemas de médio porte para prédios de apartamentos, instalações de compostagem para lodo séptico bombeado e estações municipais de tratamento de esgoto em grande escala. O "Toalete Tigre”, bem conhecido na Índia rural, é essencialmente um banheiro de vermicompostagem instalado como parte de um banheiro externo. A partir de 2023, o Tiger Toilet foi amplamente implementado na Índia e o governo indiano o lista como uma opção aprovada para saneamento doméstico, bem como tratamento de esgoto e lodo em larga escala. Até o momento, a TBF instalou mais de 4,000 banheiros Tiger na Índia. Eles também instalaram mais de 20 estações de tratamento de águas residuais com capacidades que variam de 1,000 litros por dia a 1 milhão de litros por dia. Além disso, a TBF instalou várias unidades centralizadas de tratamento de esgoto com vermifiltros em Ruanda, na África Oriental.
Sistema TBF de nível doméstico (1,000 litros/dia) na Índia. Foto © Ajeet Oak
Em março de 2020, a ITT instalou o primeiro sistema de vermifiltração no estado do Havaí, em Maui, como um sistema de tratamento de águas residuais domésticas. Nesta instalação piloto, os canos dos dois banheiros da casa foram redirecionados para o tanque vermifiltro. O tanque vermifiltro contém os vermes tigre em uma camada de biomedia, bem como cascalho para drenagem de líquido em excesso. Depois que as águas residuais passam por este tanque e os resíduos sólidos são digeridos pelos vermes tigre, os líquidos são drenados para um canteiro de plantas, que filtra ainda mais a água, e a água tratada flui para a fossa existente.
Tanque primário de tratamento Tiger Biofilter (esquerda). Após passar pelo tanque primário, a água segue para um filtro de canteiro (à direita) para tratamento secundário antes de escoar para a fossa existente. Fotos © ITT
A ITT instalou um projeto piloto adicional em Kula, Maui, que trata tanto as águas residuais domésticas quanto o esgoto bruto. A combinação de água cinza e esgoto sanitário é um volume maior do que o sistema somente de esgoto; portanto, este sistema de tratamento possui um tanque de coleta adicional que retém as águas residuais antes de serem bombeadas para o vermifiltro. A água residual escorre lentamente para o vermifiltro para evitar sobrecarregar o sistema com muito líquido. Depois que o esgoto passa pelo vermifiltro, ele flui por canteiros adicionais para filtragem, conforme ilustrado abaixo.
Segunda instalação piloto em Kula, Maui, que trata toda a água doméstica (água sanitária e água cinza). Foto © ITT
Um terceiro biofiltro ITT foi instalado em Makawao, Maui, em fevereiro de 2022, que trata apenas água cinza de uma casa. Nos primeiros 11 meses de operação, operou experimentalmente sem minhocas, utilizando apenas cascalho plantado. Os vermes tigre foram então introduzidos em janeiro de 2023, e os resultados iniciais sugerem que o uso de vermes melhorou a eficácia do tratamento.
Biofiltro de água cinza em Makawao, Maui. Foto © ITT
Quão bem sucedido tem sido?
As instalações piloto domésticas em Maui operaram com sucesso por mais de três anos. Quase toda semana, a equipe do Maui College da Universidade do Havaí coleta amostras da água depois de passar pelo sistema de filtragem. A equipe analisa as amostras no laboratório da universidade e compara os resultados com os padrões da National Sanitation Foundation (NSF) para sistemas de tratamento de esgoto no local. A partir de 2023, o sistema combinado de vermifiltração de águas residuais em Kula (acima) está atendendo aos critérios de desempenho especificados pelos padrões de tratamento de esgoto no local NSF 40 e 245. NSF 40 e 245 são os padrões mais reconhecidos e aceitos para sistemas de tratamento de águas residuais residenciais no local (NSF 2023).
Para obter a aprovação do governo do Havaí para a implementação em larga escala desses sistemas, o teste deve ocorrer em O'ahu sob a supervisão da Universidade do Havaí em Mānoa, seguindo as diretrizes do Hawai'i DOH. A ITT instalou um vermifiltro projetado para tratar 400 galões por dia de esgoto combinado no local de teste aprovado na Estação de Tratamento de Águas Residuais de Wahiawa em O'ahu. O sistema está funcionando bem, mas a qualidade da água do efluente está atualmente fora da faixa aceitável para a certificação NSF equivalente ao Havaí. Isso provavelmente ocorre porque as águas residuais na estação de tratamento de esgoto foram extensivamente bombeadas e transportadas, e os sólidos orgânicos foram decompostos em minúsculas partículas que fluem através do vermifiltro sem serem processadas. Os vermifiltros instalados em escala doméstica não enfrentam esse problema, pois os resíduos sólidos ficam mais intactos e são filtrados no vermifiltro e consumidos pelos vermes. A ITT está trabalhando em estreita colaboração com os responsáveis pelos testes para discutir diferentes opções de teste que possam fornecer resultados mais realistas que sejam representativos do caso de uso residencial típico.
Lições aprendidas e recomendações
- Entre em contato antecipadamente com os reguladores do governo para entender o processo de aprovação de permissão. Compreender o cenário regulatório e os requisitos para aprovação é fundamental para a implementação generalizada de novas tecnologias. O Hawai'i DOH e outras agências governamentais do Havaí entendem que a poluição das fossas é um problema sério e generalizado no estado e estão procurando soluções alternativas. No entanto, o cenário regulatório é complexo e há vários tomadores de decisão, o que pode tornar o processo de aprovação confuso para quem não está familiarizado com ele. Fazer conexões com contatos importantes nas agências de tomada de decisão pode ser muito útil para a implementação de novas tecnologias.
- Implementar projetos-piloto sempre que possível. Tanto a ampla implementação da tecnologia TBF na Índia quanto os testes bem-sucedidos de vários sistemas diferentes de vermifiltração no Havaí mostraram que essa tecnologia é eficaz no tratamento de águas residuais e na redução da poluição de águas residuais, se implementada na escala certa.
Resumo de financiamento
Mackenzie Scott
Organizações líderes
Instituto de Tecnologias Transformativas
Parceiros
Departamento de Saúde do Havaí
Faculdade Maui da Universidade do Havaí
Universidade do Havaí em Mānoa
Recursos
Tecnologias Transformativas Tigre Biofiltros
Vídeo: Estação de tratamento de esgoto TBF com capacidade de 1 milhão de litros/dia
