Cloração Água Atividade Pecuária

Introdução

Após a desinfecção, a água deve conter um teor mínimo de cloro residual livre de 0,5mg/L, sendo obrigatória a manutenção de, no mínimo, 0,2 mg/L em qualquer ponto da rede de distribuição, recomendando-se que a cloração seja realizada em pH inferior a 8,0 e tempo de contato mínimo de 30 minutos. Portaria N.º 518 MS/Anvisa, de 25 de Março de 2004 no Cap IV, Art 13. A discussão sobre a conservação e a escassez de qualidade da água na população rural tem mobilizado agências de recursos hídricos, políticas públicas e programas de gestão em busca de soluções. Entretanto existe ainda uma resistência à necessidade de tratamento, embora a legislação vigente regulamente o tema. O fator cultural prevalece em detrimento dos inúmeros riscos à saúde que podem advir do uso deste recurso insubstituível.

Doenças de Veiculação Hídrica.

As doenças associadas à água podem ser classificadas em quatro categorias: • Doenças com origem na água; organismos que se desenvolvem na água: cólera, febre tifóide e disenteria. • Doenças produzidas por água contaminada a partir de organismos que não se desenvolvem na água: tracoma e leishmaninose. • Doenças relacionadas a organismos cujos vetores se desenvolvem na água: malária, fileriose, febre amarela e dengue. • Outra categoria pode ser incluída: doenças dispersadas pela água. As doenças de veiculação hídrica que afetam a saúde humana causam não somente danos às pessoas, mas diminuem a segurança coletiva da população e produzem impactos econômicos devido a inúmeras interações, aumento de mortalidade e disrupção de atividades. Mais de 75% das doenças são de veiculação hídrica sendo a água o terceiro agente com maior potencial de contaminação, perdendo apenas para o sangue e o leite, respectivamente. Neste sentido torna-se imprescindível conhecer os Sistemas de Abastecimento de Água e o uso de Processos de Desinfecção eficazes como ferramentas essenciais para minimizar os impactos gerados pelo uso de água contaminada.

Entende-se por Sistema de Abastecimento uma série de estruturas pelas quais a água deve passar até que esteja em seu ponto final. O tratamento de água para consumo humano consiste das primeiras cinco primeiras etapas representadas na ilustração ao lado. A reservação final e consumo deveriam também ser considerados visto que a responsabilidade técnica pelo Sistema Abastecimento e Tratamento de Água termina apenas após sua destinação final e sem prejuízos ao usuário. As fazes de tratamento dividem-se em processos físicos e químicos e abrangem: préoxidação ou pré-desinfecção, floculação, decantação, inter-desinfecção, filtração e/ou polimento e pós-desinfecção. Mesmo um sistema modesto, com uma simples capitação e armazenamento para uso sem nenhum tratamento mais sofisticado, não exime os seus usuários de monitorar a qualidade e disponibilidade do recurso hídrico em função de sua demanda; principalmente sazonal; sendo que são nestes casos que daremos. Sistemas de Abastecimento de Água devem cumprir no mínimo três requisitos: correto dimensionamento, tratamento adequado e monitoramento do sistema por mais simples que seja.

Dimensionamento do Sistema de Abastecimento

Um sistema dimensionado corretamente esta apto para atender os mais críticos períodos de consumo de água. Esta (Figura 1) é base de sustentação para que o tripé do Processo de Desinfecção tenha equilíbrio e permita a ação sanitizante do cloro de forma segura e eficaz. Por outro lado um Sistema de Abastecimento de Água que não esteja corretamente dimensionado abalará os alicerces deste tripé, comprometendo o Processo de Desinfecção, total ou parcialmente; principalmente nos períodos mais críticos, onde a qualidade fica ainda mais comprometida pela escassez. Veja na Figura 2.

O tempo de contato é comprometido pelo não dimensionamento correto da reservação de água prejudicando a eficácia da desinfecção. Quando isso ocorre outro ponto de apoio terá que compensar para que a desinfecção ocorra. Por exemplo: se reservação de água não for capaz de suprir a demanda o desequilíbrio será compensado pela dosagem como uma alternativa para promover a desinfecção. Entretanto dependendo do destino de uso desta água haverá limites que impedem o aumento em quantidades que proporcionariam a desinfecção. O perfeito equilíbrio e dimensionamento do Sistema de Abastecimento de Água são fundamentais para se atingir o efeito desejado no Processo de Desinfecção sem necessidade de sobrecarregar um dos apoios deste tripé.

Processo de Desinfecção da Água

Com um consagrado histórico de aplicação, os compostos clorados já acumulam inúmeros testes de laboratório e campo, objetivando a avaliação de sua eficiência. O Processo de Desinfecção da Água de consumo nas áreas rurais; via cloração; oferece uma alternativa viável e imediata na mitigação de riscos biológicos associados ao uso destas; quer seja à saúde humana ou animal; com conseqüentes perdas de produtividade e qualidade. Sanitizantes em forma de pastilhas de cloro; tradicionalmente utilizados no mercado; são produtos acessíveis, de fácil aplicação, seguros e permitem controle total do processo quando aplicados de forma técnica e consciente.

Mecanismos de ação do Cloro

Segundo a AWWA (1997), o cloro e seus compostos atacam as atividades respiratórias, o transporte através da parede celular e o ácido nucléico das bactérias. No caso dos vírus, o mecanismo parece ser o desarranjo dos ácidos nucléicos. Os polivirus sofrem ataque na capa de proteína externa.

O cloro, em uma solução aquosa, dissocia-se rapidamente formando o HClO- (ácido hipocloroso) e o ClO- (íon hipoclorito), apresentando rápida ação biocida. Isso independe do tipo de cloro utilizado e portanto consideraremos a equação genérica.

Cl- + H2O HClO + OH+ – na água o cloro (Cl) dissocia-se e forma o ácido hipocloroso (HClO), um ácido fraco, cuja constante de dissociação é baixa e tende a dissociar-se novamente gerando ClO-.

HClO + H2O ClO- + H+

A ação oxidante e sanificante dos derivados clorados é controlada pelo ácido hipocloroso (HClO), um produto resultante da hidrólise da substância clorada é denominado de cloro residual livre. Os compostos clorados são mais efetivos em valores de pH ácidos quando a presença de ácido hipocloroso (HClO), é dominante, ou seja, em pH acima de 9, a concentração de HClO em solução é tão pequena que já não teríamos uma ação sanificante eficiente.ç

Efeito do pH

Um aumento no pH diminui substancialmente a atividade biocida de cloro, e uma diminuição no pH aumenta essa atividade na mesma proporção. Andrewes et al. (1904) estavam entre os pesquisadores que provaram ser o ácido hipocloroso o responsável pela destruição dos microrganismos. A eficiência desinfetante do cloro cresce com um aumento do pH, sendo que o contrário também é verdadeiro. Fair et al. (1948) e Marris (1966) calcularam uma curva de eficiência relativa à desinfecção entre HClO e ClO-, considerando a dosagem necessária para matar 99% de Escherichia Coli em vários níveis de pH dentro de 30 minutos, e provaram que o ClO- possui 1/80 da eficiência biocida do HClO nas mesmas condições de aplicação. O pH entretanto constitui um dos pilares do tripé da desinfecção e ainda que seja um dos mais relevantes outros devem ser avaliados como a concentração e tempo de contato.

Efeito da Concentração Versos Tempo de Contato

Seria lógico supor que um aumento da concentração de cloro disponível em uma solução traria um aumento correspondente na atividade biocida diminuindo o tempo de contato. Esta suposição pode ser verdade, enquanto outros fatores, tais como pH, temperatura e teor de matéria orgânica são mantidos constantes. Mallman et al. (1932), em seus experimentos com Staphylococcus aureus, mantendo um pH 9 constante, mostraram que aumentando o cloro disponível em soluções de 0,3, 0,6, 1,2, a 2,0 ppm, o tempo foi reduzido ou a taxa biocida aumentou. Com 2 ppm disponíveis de cloro o tempo de inativação total foi de 5 minutos, sendo que com 1,2 ppm o tempo foi de 10 minutos, enquanto 0,3, mesmo em 30 minutos, não houve inativação completa. Rudolph et al. (1941) testaram soluções de hipoclorito em concentrações de 25, 100 e 500 ppm de cloro disponível em um pH 10 e temperatura de 20°C, mantidos constantes. Concluíram que um quádruplo aumento da concentração de cloro em solução irá resultar em uma redução de 50% no tempo de ação e num aumento de 30% de redução (ver também Weber et al., 1944). Entretanto, o uso de cloro em altas dosagens, conquanto possa reduzir o tempo de contato; não pode ser indiscriminadamente aplicado. Há um nível ideal de cloro dosado que deve ser admitido conforme a característica da água a ser tratada e a aplicação a que se destina.

Acima deste limite deixamos de ter o risco biológico e passamos a ter o risco químico do processo. Dosagens excessivas podem interagir com outros constituintes químicos presentes na água oriundos de descartes industriais, fertilizantes e despejos domésticos e de animais, gerando subprodutos nocivos a saúde humana. Outro fator é a qualidade do sanitizante utilizado. Em sua composição o produto clorado escolhido pode conter determinadas concentrações de metais pesados e outros subprodutos como cloratos e bromatos que variam de acordo com a qualidade e origem do produto. Tais contaminantes em altas dosagens podem ultrapassar os limites de segurança estabelecidos na Portaria 518 que em dosagens normais não ofereceriam riscos. Manter um pH entre neutro a levemente ácido é fator pontual altamente recomendado para o efeito biocida do cloro que contribuirá com a redução da dosagem e do tempo de contato. O gráfico ao lado ilustra decréscimo da atividade biocida do cloro em função do pH, tempo de contato e concentração de cloro. Quanto menor for o pH, menor será o tempo de contato e dosagem (mg/l). Mas aumentando-se o pH deverá haver um aumento na dosagem e/ou no tempo de contato. Por outro lado, quanto maior for o tempo de contato (Tc), mantendo-se constantes os valores de pH e mg/l, maior será a atividade biocida do cloro. Nesta ilustração gráfica notamos que se mantivermos constantes valores de pH e dosagem (mg/l), quanto maior o tempo de contato maior será a atividade biocida. Mais uma vez isso reforça a necessidade de adequação dos sistemas de abastecimento para atender a demanda de água nos períodos de escassez emaior consumo.

Aplicação na Produção Agropecuária

Com base nestes princípios podemos destacar os seguintes aspectos para adequação da desinfecção da água na produção pecuária. O Sistema de Desinfecção é composto de equipamentos dosagem e kit de analise e controle. Tal sistema deve ser seguro, simples e de fácil operação pois o operador é um produtor rural e que na primeira dificuldade abandonará o tratamento.

Tipos de Dosadores de Pastilhas

O Dosador não deve ser instalado na saída do reservatório e logo após haver o consumo. Esta instalação coloca em risco um dos pilares de sustentação da desinfecção, o tempo de contato para a desinfecção pode ser insuficiente.

a) Na figura A o dosador esta corretamente na entrada do reservatório. Porém este é um dosador pressurizado, ou seja, a pressão da rede é a que temos no interior do equipamento. Uma falha operacional e pode haver a um grave acidente. Além disso, se a pressão da rede for superior a que o dosador suporta este pode rachar ou explodir. Outra desvantagem deste modelo é provocar picos de dosagem ao longo do ciclo produtivo podendo muitas vezes ficar abaixo do necessário para a desinfecção, pois não oferece muitas opções de ajuste do cloro dosado. Neste modelo todas as pastilhas de cloro ficam inundadas na água e dissolvem dentro do equipamento independente de haver ou não consumo de água. Quando há um uso constante de água o dosador pode funcionar bem. Mas quando fica parado pode fazer uma super dosagem. Quando o consumo aumenta além da capacidade de dissolução das pastilhas haverá falta cloro na água.

b) Na figura B o dosador é instalado por gravidade, ou seja, acima ou dentro do reservatório não ficando sob a pressão da rede. Neste caso os equipamentos permitem total intervenção do usuário para definir a dosagem do sanitizante isso porque são providos de múltiplos ajustes de dosagem. Além disso, as pastilhas de cloro no interior do mesmo não ficam inundadas de água o que evita picos de super cloração. Por outro lado permitem níveis de ajustes para atender qualquer vazão no mesmo dosador variando apenas o tipo de pastilha de cloro utilizado. Uma desvantagem deste equipamento ocorre quando há um difícil acesso ao reservatório seja pela altura ou localização do mesmo.

c) No modelo da figura C o equipamento é provido de uma bomba que injeta a solução de cloro gerada no dosador direto na rede de abastecimento do reservatório. O ajuste da dosagem é um pouco mais complicado por que depende do ajuste da bomba, mas uma vez acertado raramente sofre intervenção. A desvantagem passa a ser o custo e adequações elétricas e necessidade de energia elétrica no ponte de aplicação para funcionamento do equipamento.

d) Na figura D não existe o dosador sendo que as pastilhas são “jogadas” dentro do reservatório ou acondicionadas em algum recipiente que fica mergulhado no mesmo. Este sistema rudimentar não permite um controle em total da cloração visto que as pastilhas possuem uma dissolução fixa independente do volume de água que entra e sai do reservatório. Semelhante ao que ocorre no dosador pressurizado (A) quando não há consumo de água ocorre uma super cloração, quando o consumo aumenta muito pode ocorrer falta de cloro na água ou dosagem insuficiente para a ação biocida.

Controle da Dosagem e Residual do Sanitizante

Nenhum esforço de adequação do sistema e correta escolha do equipamento será compensado se não forem realizadas as analises da dosagem e residual do cloro e do pH da água. O uso da ortotoluidina é restritivo em industrias de alimentos por se tratar de um produto cancerígeno. Existem metodologias simples, de campo, como as fitas teste para cloro e pH. Ainda existem equipamentos e Kits de analise mais sofisticados e com custo maior. O importante é escolher uma metodologia e fazer uso da mesma controlando o pH, cloro dosado, cloro residual no reservatório e cloro residual no ponto de consumo conforme o uso.

Dependendo da finalidade de uso da água ela pode conter diferentes residuais de cloro. Dentro de uma unidade de produção que conjugue mais de uma atividade, além do consumo humano, isso é uma realidade que deve ser equalizada. Recomenda-se um residual de cloro para consumo humano de no máximo 1ppm, para suínos no máximo 2ppm, a média para consumo de aves é de 3 a 5ppm. Para conciliar todas estas dosagens podem ser necessárias adequações no sistema de abastecimento de modo a conciliar todas aplicações. No caso da figura apresentamos um sistema composto de um reservatório principal onde é feita uma pré-cloração mantendo-se um residual de 1ppm. Na seqüência mais três reservatórios menores são destinados a aplicações específicas onde podem ser realizadas aplicações de reforço do cloro se necessário.

Considerações Finais

Ignorar a importância do tempo de contato para o efeito biocida do cloro pode colocar em risco todo Processo de Desinfecção. O cloro não tem ação instantânea. Por isso a Portaria 518 recomenda 30min de tempo de contato após a adição do cloro. Ajustar o pH da água em sistemas de produção intensiva, onde o pH é superior a 8, será um ótimo mecanismo para potencializar a ação biocida do cloro. O sanitizante quando adicionado na água sem um critério de controle dosagem e medição de residuais de segurança não promoverá o efeito desejado 100% do tempo de produção, colocando em risco o resultado e qualidade do processo produtivo em um único dia que esta água contaminada chegar até a produção. Implantar um projeto de dimensionamento e adequação destes Sistemas de Abastecimento, adotando uma rotina e metodologia de controle da desinfecção, torna-se uma necessidade urgente para que possamos melhorar a qualidade da água consumida no meio rural e conseqüentemente a qualidade de vida do homem, a biosseguridade local, o bem estar animal e a produtividade e ainda qualidade dos alimentos produzidos.

Bibliografia

ÁGUAS DOCES DO BRASIL – 3ª Edição 2006 Autor: Rebouças, A. C.; Braga, B; Tundisi, J. G. DISINFECTION, STERILIZATION, AND PRESERVATION – 5ª Ed 2009. Autor: BLOCK, SEYMOUR S. METODOS E TECNICAS DE TRATAMENTO DE AGUA – 1ª Ed 2009 Autor: Di Bernardo, Luiz; Dantas; A. Di B. METODOS ALTERNATIVOS DE DESINFECÇÃO DE ÁGUAS – 1ª Ed 2001 Manual do PROSAB - Programa de Pesquisa em Saneamento Básico. Coordenador: Daniel, L. A. ÁGUAS DA VIDA – População rural, cultura e água em Minas Gerais. Tese de Doutorado defendida em Fevereiro de 2005 – Unicamp. Autora: Galizoni, F. M. ÁGUAS E ÁGUAS - 2ª Edição – 2005 Autor: MACÊDO, J. A. B. TRATAMENTO DE AGUA - 1ª Edição - 1995 Autor: RICHTER, C. A.