Desenvolvimento de protótipo e tratamento de esgoto doméstico por sistema alagado construído integrado a célula de combustível microbiana:
efeitos da vegetação, inóculo biológico e TDH na remoção de matéria orgânica, nutrientes, contaminantes emergentes e potencial bioenergético.
Rafaella Morais da Cruz
Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Luís Vinícius Lima Soares
Leudemberg Costa Lopes
Wilza da Silva Lopes
Jacineumo Falcão de Oliveira
Palavras-chave: Wetlands construídos, célula de combustível microbiana, esgoto universitário, bioeletricidade, tratamento de águas residuárias
Resumo
A contaminação dos corpos hídricos representa um desafio ambiental crescente, exigindo tecnologias de tratamento eficientes e econômicas. A integração de Wetlands Construídos (CWs), que possuem baixo custo e são eficientes na remoção de matéria orgânica e nutrientes, com Células de Combustível Microbianas (MFCs), que degradam poluentes e geram bioeletricidade simultaneamente , surge como uma solução ecologicamente correta. Contudo, ainda são escassos os estudos sobre a aplicação desta tecnologia híbrida (CW-MFC) no tratamento de águas residuárias de instituições de ensino superior. O objetivo deste estudo foi desenvolver e monitorar a qualidade do esgoto universitário bruto e tratado da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA), campus Pau dos Ferros/RN, bem como analisar a geração de bioeletricidade em reatores do tipo CW-MFC. A pesquisa foi conduzida em área experimental, operando três reatores em colunas de PVC (15,0 L) preenchidas com brita #0: CW-MFC-1 plantado com salsa brava (Ipomoea asarifolia), CW-MFC-2 não plantado e CW-MFC-3 plantado com capim urocloa (Urochloa mosambicensis). Os reatores, dotados de eletrodos de feltro de fibra de carbono, trataram esgoto de salas, banheiros e restaurante universitário entre novembro de 2024 e março de 2025. O monitoramento incluiu análises de pH, turbidez, condutividade elétrica na entrada e saída dos reatores, e medições de tensão e corrente com multímetro portátil três vezes ao dia, nos horários de 7h30 às 8h, 12h30 às 13h e 17h às 17h30. Os resultados indicaram uma redução do pH em todos os reatores, com valores médios de saída variando de 7,7 a 7,8, partindo de entradas entre 8,0 a 8,5 , o que pode ser associado à produção de ácidos graxos no ambiente anaeróbico. Também foi observada redução da turbidez, com valores médios de saída entre 3,6 uT a 4,6 uT. A remoção de turbidez é influenciada pela estrutura filtrante e pela biomassa de raízes, que auxiliam na captura de partículas suspensas, como verificado em outros estudos (Colares et al., Environmental Science and Pollution Research, 29:22223-22236, 2022). A geração de voltagem foi reduzida, fato atribuído à baixa carga orgânica do esgoto universitário. O reator CW-MFC-3 apresentou os maiores valores de voltagem em todos os horários de medição, o que pode ser resultado de uma melhor regulação da vazão e do acúmulo de matéria orgânica; enquanto os picos de geração em todos os reatores ocorreram no período da tarde (16h-17h). Ainda que os resultados esperados tenham sido obtidos, o projeto sofreu uma readequação de escopo. Os objetivos iniciais, referente aos estudos de contaminantes emergentes, não foram alcançados por restrições operacionais, incluindo a carência de instrumentação e insumos. Conclui-se que os sistemas CW-MFC mostraram-se eficazes na redução de pH e turbidez do esgoto universitário e viabilizaram a geração de bioeletricidade. O desempenho variou conforme a presença e adaptação da vegetação, ressaltando o potencial desses sistemas para o tratamento sustentável de águas residuárias em instituições de ensino.