A purificação de água em uma moderna estação de tratamento de águas residuais urbanas envolve a remoção de produtos químicos indesejáveis, sólidos em suspensão e gases da água contaminada. arhendrix / Shutterstock.com

Minha equipe descobriu outro uso para fornos de microondas que o surpreenderá.

Os biossólidos - principalmente bactérias mortas - das usinas de esgoto são geralmente despejados em aterros sanitários. No entanto, eles são ricos em nutrientes e podem potencialmente ser usados ​​como fertilizantes. Mas os agricultores não podem simplesmente substituir os fertilizantes normais que usam no solo agrícola por esses biosólidos. A razão é que eles são frequentemente contaminados com metais pesados ​​tóxicos como arsênico, chumbo, mercúrio e cádmio da indústria. Despejá-los nos aterros sanitários está desperdiçando recursos preciosos. Então qual é a solução?

Eu sou engenheiro ambiental e um especialista em tratamento de águas residuais. Meus colegas e eu descobrimos como tratar esses biossólidos e remover metais pesados ​​para que possam ser usados ​​com segurança como fertilizante.

Como as estações de tratamento limpam as águas residuais

As águas residuais contêm resíduos orgânicos, como proteínas, carboidratos, gorduras, óleos e uréia, que são derivados de alimentos e dejetos humanos que jogamos em pias de cozinha e banheiros. Dentro das estações de tratamento, as bactérias decompõem esses materiais orgânicos, limpando a água que é então descartada em rios, lagos ou oceanos.

As bactérias não fazem o trabalho por nada. Eles se beneficiam com esse processo multiplicando-se enquanto comem o lixo humano. Depois que a água é removida dos resíduos, o que resta é um caroço sólido de bactérias chamadas biossólidos.

Isso é complicado pelo fato de que as estações de tratamento de águas residuais aceitam não apenas águas residuais residenciais, mas também águas residuais industriais, incluindo o líquido que escoa dos resíduos sólidos em aterros sanitários - chamados lixiviados - que estão contaminados com metais tóxicos, como arsênico, chumbo, mercúrio e cádmio. Durante o processo de tratamento de águas residuais, os metais pesados ​​são atraídos para as bactérias e se acumulam em suas superfícies.

Se os agricultores aplicarem os biossólidos nesta fase, esses metais se separarão dos biossólidos e contaminarão a colheita para consumo humano. Mas remover metais pesados ​​não é fácil porque as ligações químicas entre metais pesados ​​e biossólidos são muito fortes.

Gang Chen coloca no microondas alguns biosólidos, separando o material orgânico dos metais tóxicos. Gang Chen / Faculdade de Engenharia da FAMU-FSU, CC BY-SA

Resíduos de microondas liberam metais pesados

Convencionalmente, esses metais são removidos dos biossólidos usando métodos químicos que envolvem ácidos, mas isso é caro e gera resíduos mais perigosos. Isso tem sido praticado em pequena escala em alguns campos agrícolas.

Após um cálculo cuidadoso da necessidade de energia para liberar os metais pesados ​​das bactérias anexadas, procurei todas as fontes de energia possíveis que podem fornecer apenas o suficiente para quebrar os vínculos, mas não muito para destruir os nutrientes nos biossólidos. Foi quando, por acaso, notei o forno de microondas na cozinha de minha casa e comecei a me perguntar se a microondas era a solução.

Minha equipe e eu testamos se microondas os biossólidos quebrariam os laços entre metais pesados ​​e as células bacterianas. Descobrimos que era eficiente e ecologicamente correto. O trabalho foi publicado no Journal of Cleaner Production. Esse conceito pode ser adaptado em escala industrial usando ondas eletromagnéticas para produzir as microondas.

Esta é uma solução que deve ser benéfica para muitas pessoas. Por exemplo, os gerentes das estações de tratamento de águas residuais poderiam obter receita potencialmente vendendo os biosólidos, em vez de pagar taxas de descarte pelo material a ser despejado nos aterros.

Biossólidos após a coleta em uma estação de tratamento de resíduos. Gang Chen / Faculdade de Engenharia da FAMU-FSU, CC BY-SA

É uma estratégia melhor para o meio ambiente, porque quando os biossólidos são depositados em aterros, os metais pesados ​​se infiltram no lixiviado, que é então tratado nas estações de tratamento de águas residuais. Os metais pesados, portanto, movem-se entre estações de tratamento de águas residuais e aterros em um ciclo sem fim. Esta pesquisa quebra esse ciclo, separando os metais pesados ​​dos biossólidos e recuperando-os. Os agricultores também se beneficiariam com fertilizantes orgânicos baratos que poderiam substituir os sintéticos químicos, conservando recursos valiosos e protegendo o ecossistema.

Esse é o fim? Ainda não. Até agora, podemos remover apenas 50% dos metais pesados, mas esperamos mudar para 80% com projetos experimentais aprimorados. Atualmente, minha equipe está conduzindo pequenos experimentos de laboratório e de campo para explorar se nossa nova estratégia funcionará em larga escala.

Uma lição que gostaria de compartilhar com todos: seja observador. Para qualquer problema, a solução pode estar à sua volta, em sua casa, escritório, mesmo nos aparelhos que você está usando.

Sobre o autor

Gang Chen, professor de engenharia civil e ambiental, Faculdade de Engenharia da FAMU-FSU

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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