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Desidratação E Secagem Do LodoProveniente De Eta E EtePor Carla Legner Edição Nº 41 - fevereiro/março de 2018 - Ano 7

Lodos provenientes de estações de tratamento de água (ETA’s) eefluentes (ETE’s) são rejeitos gerados durante o processo depurificação da água, que podem ser efluentes sanitários ou industriais

Lodos provenientes de estações de tratamento de água (ETA’s) e efluentes (ETE’s) sãorejeitos gerados durante o processo de purificação da água, que podem ser efluentessanitários ou industriais. Em sua composição prevalece a água como principalcomponente, entretanto, apresenta alguma concentração de sólidos em suspensão, osquais podem ser sólidos orgânicos ou inorgânicos.

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Diego Augusto Camelo,engenheiro ambiental econsultor comercial daAllonda, explica que osinorgânicos provenientes deETA’s oferecem menordificuldade operacional emsua secagem, por ter um odormenos intenso e viscoplasticidade limitada. Mesmoassim costuma gerar maiorabrasão nos equipamentosenvolvidos em seu tratamento.Já os orgânicos provenientes

de ETE’s oferecem menor abrasão nos equipamentos, porém traz uma série decomplicações como odor intenso (decomposição da matéria orgânica, gerando gasestóxicos e/ou corrosivos), maior visco plasticidade e dificuldade em ceder à água emfunção da complexidade nas ligações moleculares.Como todo resíduo de origem animal, o lodo contém microrganismos patogênicos querefletem de maneira direta o estado de saúde da população contribuinte no sistema deesgotamento. Como são rejeitos, devem ser destinados em locais adequados, que sejamlicenciados para o recebimento desses resíduos, por exemplo, em aterros sanitários.Além dos microrganismos, o lodo presente nas estações de tratamento de esgotoscontém metais provenientes da própria natureza, dos resíduos, das canalizações emetais oriundos dos despejos industriais lançados na rede de coleta de esgotosdomésticos.Para proceder à destinação do lodo é realizado primeiramente algum processo dedesaguamento ou desidratação do lodo. A maior parte das ETA’s e ETE’s enviam o lododesaguado para os aterros sanitários. Mas é possível ainda remover mais água do lodo,para isso é necessário realizar processos de secagem, os quais normalmente envolvemtroca térmica. "Os processos de desaguamento/desidratação e secagem servem para diminuir ovolume de resíduo a ser destinado, reduzindo consideravelmente os custos dedestinação e transporte do resíduo, contribuindo para a sustentabilidade doempreendimento" - completa Alessandra de Andrade Lima, engenheira de processos daAllonda.

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Como funcionaDe acordo com Ranier R. Rocha, diretor de marketing e comunicação da Ecobulk, comono Brasil este lodo é um rejeito que não possui finalidade dentro da estação detratamento, o processo de desidratação e secagem do logo funciona de forma simples. Odesaguamento é feito para promover a separação da água livre (aquela que não estáabsorvida pelas partículas sólidas). Já a secagem/desidratação é interpretada como umprocesso posterior ao desague utilizando o calor e/ou pressão para remover a águacontida nas partículas. Tal remoção demanda mais energia e por isso necessita desistemas de troca térmica de calor para promover a evaporação parcial da água.A desidratação do lodo pode ser realizada por três métodos: naturais (leitos de secagem,estufas de secagem solar, lagoas de tratamento), mecânicos (filtro prensa, centrífuga,decanters, bags de tecido geotêxtil) ou físicos (secagem térmica). O representante daEcobulk explica que a diferença entre os métodos naturais e mecânicos é que o primeiroexige maior área, manutenção e pode ter o seu desempenho drasticamente reduzido emregiões úmidas e/ou com muita chuva.

Camelo esclarece ainda que sistemasmecânicos podem variar em função da fontegeradora e porte da estação, custo dedisposição, área disponível e exigências naqualidade do lodo seco onde deve sercuidadosamente estudado a viabilidadetécnica e econômica para cada caso. Demodo geral são sistemas funcionais econsolidados na literatura do saneamento comparticularidades para cada sistema.

"Sistemas naturais requerem baixo investimento e consumo energético, porém secomparado aos sistemas mecânicos, necessitam de maior mão de obra dedicada, maiorrotina operacional e apresentam eficiência bem abaixo do ideal, inclusive, muitas vezesnão atendendo a legislação. Além disso, ainda sofrem interferências climáticas, vetoresde insetos, odores e requer grandes áreas para serem instalados" – completa Camelo.O consultor da Allonda explica também que o sistema físico requer alto investimento,maior consumo energético e mão de obra qualificada, mas como resultado se obtém osmelhores índices de secagem de lodo, porém o custo para estações ainda é inviável.

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Somente grandes multinacionais que utilizam o lodo seco como agregado para outrafinalidade dispõe desta tecnologia, como é o caso de algumas plantas produtivas defertilizantes.

Tipos de processosExistem diversas tecnologias para desidratação e secagem do logo, e para diversos tiposde estação de tratamento. Tudo depende do tamanho da estação, área disponível, preçoda energia elétrica, volume tratado (normalmente medido em l/s) edistancia/disponibilidade de destinação do lodo seco. A engenheira da Allonda destacaalgumas das tecnologias usadas no processo de desidratação:- Geobags: Processo de desidratação mecânico onde o lodo é bombeado para o interiorde grandes sacos cilíndricos feitos com tecido geotêxtil poroso de alta resistência. Ossólidos do lodo ficam retidos e a água livre é continuamente removida através dos porosdo tecido geotêxtil. Funciona como uma filtração sob pressão, promovida pelobombeamento contra a resistência realizada pelas paredes do tecido. Normalmente, paramelhorar a qualidade da água percolada é necessária a dosagem de produtos químicos,como coagulantes e/ou floculantes. O teor de sólidos no final do processo de enchimentodo Geobag é bastante variável em função das características do material sólido a serdesidratado e do tempo em que o material fica dentro do Geobags após a finalização dobombeamento. Emília Andrade, engenheira da Huesker, explica que por conta do mecanismo defuncionamento, geofôrmas para dessecagem de lodos devem ser capazes desimultaneamente permitir a passagem do líquido percolado e reter as partículas sólidasdo resíduo em questão. Além disso, devem resistir às pressões de bombeamento edemais solicitações mecânicas. Ela ressalta que um geotêxtil adequado paradessecagem de lodo deve apresentar elevada permeabilidade e abertura de filtraçãoadequada. As características índice de permeabilidade, aberturas de filtração eresistência à tração de um geotêxtil tecido são determinadas através de ensaiosnormalizados por normas internacionais ISO e devem ser especificadas com muito rigorpara que o sistema tenha desempenho adequado.

"As geoformas estão ganhando muito destaque no Brasil por seu considerável custo-benefício, uma vez que não necessitam de manutenção, possuem dupla finalidade(desague e contenção dos sólidos) e permitem modalidades contratuais diferentes (porexemplo, o fornecimento das geoformas como insumos e as estações de desague deefluente), porém em contra partida, essa tecnologia necessita de espaço físico

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consideravelmente maior, o que pode serremediado com uma operação bem controladados sistemas" – conta Rocha.- Decanter Centrífugo: Processo dedesidratação mecânico, onde o lodo ébombeado a baixa pressão e previamentecondicionado pela adição de produtosquímicos (normalmente floculantes),produzindo duas correntes, o lodo desaguadoe água clarificada, também chamada de

centrado. O decanter centrífugo é formado por um tambor em formato cilíndrico, umespiral transportador e engrenagens que realizam a rotação necessária para oisolamento dos elementos. A rotação chega a aproximadamente 2500g, ou seja, 2500vezes mais do que a força gravitacional. Pela ação da força centrífuga decorrente da rotação do tambor e do espiraltransportador, os sólidos mais pesados são levados às paredes internas do tambor,enquanto a fase líquida escoa para a extremidade oposta, de onde é retirada e retornaao início do tratamento da ETA ou ETE. Os sólidos separados são então arrastados pelaação de um parafuso sem fim para a extremidade cônica, de onde é retirada a torta seca.O parafuso gira numa rotação ligeiramente inferior a rotação do tambor. DecantersCentrífugos mais modernos são equipados com inversores de frequência que modulam arotação tanto do tambor quanto do espiral transportador para melhorar a eficiência deseparação e produzir um centrado de melhor qualidade. O teor de sólidos do lodo deETA e ETE desaguado em Decanter Centrífugo fica em torno de 18 a 22%.

- Filtro Prensa: Equipamento dedesaguamento mecânico à batelada queopera sob alta pressão, que consiste em umconjunto de placas verticais, revestidas por umtecido filtrante, de modo a acumular o lodoneste recesso central. O lodo úmido ébombeado por bombas de alta pressão para ofiltro prensa, então os sólidos ficam retidos e

se acumulam no tecido filtrante e o filtrado permeia o tecido e escoa através de canaisexistentes nas placas e são encaminhadas para fora do filtro. Durante o bombeamento, apressão interna aumenta gradativamente devido ao acúmulo de sólidos, fazendo com

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que a pressão de bombeamento aumente. A torta de lodo vai sendo compactada à medida que essa pressão interna vaiaumentando, removendo cada vez mais a umidade. Até o momento em que o sistemaatinge sua pressão máxima, ou capacidade máxima de retenção de sólidos. Neste pontoa prensagem é finalizada e se introduz ar comprimido nos canais do núcleo do filtro, pararetornar o lodo que permaneceu nos canais do núcleo do filtro (não desidratado) aotanque de condicionamento, é a chamada limpeza do núcleo do filtro.Em seguida, ocorre a abertura das placas, afastando-as umas das outras, de modo quea torta seca se desprende do recesso das placas, caindo sobre um sistema transportadorou de armazenamento de lodo seco. Esse processo de descarga da torta pode sermanual ou automático. O teor de sólidos do lodo desidratado em filtro prensa varia de25% a 35%.Os métodos mecânicos que utilizam Filtros Prensa e Centrifugas possuem umavariedade grande de fabricantes, modelos e ajustes. Eles devem ser bem avaliadosquanto ao custo operacional e o teor de sólidos finais da torta gerada. De acordo comRocha, o principal benefício destas tecnologias é o menor uso de área da estação. Eleexplica que o ideal é avaliar caso a caso, uma vez que estas tecnologias não se anulam,muito pelo contrário, trabalham muito bem em conjunto. "No caso do filtro prensa e da centrifuga, ambos utilizam o mesmo processo de polímeroe diferem na forma que atuam mecanicamente. As centrifugas giram o efluentepromovendo a separação, pois a água e o sólido possuem pesos específicos diferentes.Nas paredes da centrifuga existem furos que permitem a água passar porém o sólidonão. No caso dos filtros prensa o efluente é espremido por paredes filtrantes, similar aoprocesso da centrifuga não permitindo a passagem dos sólidos porem escoando a água"– afirma o especialista.

- Screw Press (ou Prensa Parafuso):Equipamento mecanizado de desaguamentoconstituído por uma rosca transportadora(parafuso sem fim) que gira no interior de umatela de aço perfurada, promovendo adeposição contínua de sólidos na telaperfurada. À medida que a rosca gira ocorre adeposição contínua de sólidos na telaperfurada e devido à geometria da rosca e datela, gerando um aumento progressivo da

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pressão até o fim do equipamento.O lodo com uma concentração de sólidos de 1-2% é transferido para um tanque defloculação, onde o polímero é adicionado ao lodo de alimentação e misturado em ummisturador estático em linha. A lama floculada sobe por um parafuso inclinado (~ 20º)girando dentro de uma tela em aço inoxidável (20 mícra). À medida que o lodo se move para frente, o filtrado flui através da tela. A pressão de fricção na interface lodo e tela combinada com a pressão melhoradaproduzida pela restrição de saída produz a torta de lodo desaguado. O lodo desaguado(20-25% de sólidos) cai sobre um transportador ou diretamente em uma caçamba. Esseequipamento também possui um sistema de lavagem da tela metálica de filtração, comjatos de água a alta pressão. A operação da unidade é totalmente automatizada,reduzindo assim os custos operacionais se comparado com os métodos convencionais.

- Leitos de Secagem: São unidades dedesidratação por processo natural dedesidratação e secagem em temperaturaambiente. Possuem geralmente forma detanques retangulares, projetados e construídospara receber lodos digeridos, lodos aeróbiosou anaeróbios, onde a redução da umidadeocorre pela drenagem da água livre e pela

evaporação da água liberada durante o período de secagem. São constituídos por tanques de armazenamento, camada drenante e cobertura, sendoesse último componente utilizado mais frequentemente em países onde há grandesprecipitações de neve. São normalmente utilizados em ETE’s de pequena capacidade detratamento e com disponibilidade de área. O lodo seco é removido mecanicamente, porraspagem ou manualmente pelos operadores com ajuda de pás. A umidade do lodo aofinal do processo de secagem é em torno de 30%. Portanto, o teor de sólidos fica emtorno de 70%.- Lagoa de Lodo: No Brasil o uso de lagoas facultativas de lodo ainda não foi difundido.Basicamente é um processo natural de secagem de lodo, consiste em se dispor o lodoem lagoas, empregando reservatórios feitos em terra ou em depressões do terreno. Deacordo com o uso e o processo, as lagoas de secagem podem ser classificadas emtemporárias e em permanentes. E em função do processo ou das características do lodoafluente, as lagoas de lodo podem ser classificadas em facultativas (recebendo lodo cruou parcialmente digerido) e em lagoas de secagem propriamente ditas (recebendo lodo

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digerido). As lagoas de uso temporário são geralmente as mais economicamente justificáveis. Têmfinalidade de funcionamento idêntica aos leitos de secagem, dos quais diferemfundamentalmente no que se refere ao dimensionamento, detalhes construtivos eoperação. A operação das lagoas de secagem está condicionada às fases deenchimento, secagem efetiva e limpeza. As fases de operação são:- Durante o período de enchimento, a lagoa é ocupada paulatinamente até atingir aprofundidade do projeto. Este procedimento dificulta a drenagem do líquido contido nolodo.- A secagem efetiva corresponde à fase que permite uma boa estratificação dascamadas de superfície, de líquido a ser drenado e de depósito do material mais denso(sedimentos).- A fase de limpeza das lagoas de lodo é subdividida nas seguintes etapas: remoção delodo seco; manutenção da unidade (limpeza e reparos) e descanso da unidade vazia.- Secagem Solar: A secagem solar é um processo natural de secagem que utiliza ocalor proveniente da radiação solar aliado a etapas mecanizadas de revolvimento delodo melhoria das condições climáticas no interior da câmara de secagem. O lodo úmidoé disposto em um leito de secagem coberto por uma estufa de plantas, que pode atingirgrandes dimensões para atendimento das necessidades de produção de lodo.

Após a disposição do lodo, este é revolvido porequipamentos mecanizados específicos querealizam movimentos ao longo do leito, váriasvezes por dia, trazendo o lodo mais úmidopara a superfície, facilitando a secagem domesmo. Os equipamentos da câmara, taiscomo o equipamento de revolvimento,ventiladores de teto, exaustores e aletas de arpodem ser controlados de forma manual,

semiautomática ou totalmente automatizada. O sistema recebe dados climáticos de sensores localizados dentro e fora da câmara,como medidores de pressão atmosférica, umidade relativa e temperatura ambiente. Combase nesses dados, o controlador automatizado pode ativar ou desativar osequipamentos para obter as melhores condições climáticas possíveis de secagem dentroda câmara. O teor de sólidos no final do processo de secagem solar pode chegar a 90% obtida com

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baixa energia e custos operacionais. O lodo seco é uniforme quanto à consistência esignificativamente reduzido em volume.- Secadores com queima de combustível (Tratamento Térmico): O processo detratamento térmico é regulamentado pela Resolução Conama nº 316/ 2002, que dispõesobre procedimentos e critérios para o funcionamento de sistemas de tratamento térmicode resíduos. Conforme o item III do Art. 2º, o tratamento térmico é definido como todo equalquer processo cuja operação seja realizada acima da temperatura mínima de 800ºC. Entretanto, existem outras formas de secagem de lodo, nas quais utiliza-se fontes decombustíveis para produção de calor para a evaporação da água contida nos lodosresiduais provenientes de processos preliminares como adensamento e desidrataçãomecanizada como Decanter Centrífugo, Filtro prensa, Screw Press.

O calor é transferido tanto diretamente,através do ar ou gás quente que flui atravésda matriz sólida, quanto indiretamente quandovapor, água quente ou óleo entram em contatocom uma superfície quente e estes transferemcalor para a matriz sólidos, promovendo aevaporação da água do lodo. Exemplos desecadores térmicos diretos são Secadores deTambor Rotativo e Secadores de Esteira. Um

exemplo de secador indireto é o PaddleDryer.As técnicas comumente utilizadas aplicam como combustível carvão (britado, moído epulverizado), óleo combustível, lenha, bagaço de cana e licor negro (resultante doprocesso de tratamento químico da indústria de papel e celulose), biogás e gás natural.Vale ressaltar que esse processo libera gases com considerável toxicidade ao meioambiente e saúde humana, portanto os gases devem ser tratados antes de sua emissãona atmosfera. O teor de sólidos no final do processo de secagem térmica pode variar em função dadisponibilidade térmica e da utilização final do lodo seco: descarte em aterro,compostagem, matéria prima para fábrica de cimento, etc. Em geral o teor de sólidos ficaentre 50% a 95%.

Vantagens e principais cuidadosA remoção direta de sedimentos ou resíduos de processos industriais ou de saneamentoenvolve altos custos e complexidade. Por isso, de acordo com Eduardo Guanaes,

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engenheiro da Huesker, torna-se mais econômico a dessecagem destes lodos e lamasantes de qualquer operação de descarte. A desidratação e secagem reduz o volume emelhora as condições de manuseio e transporte, representando grande vantagem nomanuseio destes lodos e lamas.A água presente no lodo de ETE ou de ETA obedece às características próprias destefluido, por exemplo, capilaridade, lixiviação por gravidade e evaporação. Com isto,mesmo em repouso e com a devida exposição às condições ideais, naturais ouinduzidas, procura-se com que a água se separe do sólido, na forma liquida ou gasosa. Marco Vezzani, representante da Vomm, explica que os processos tidos como naturaisdemandam mais espaço (área), tempo e mão de obra para completar o ciclo de remoçãoda água. Processos mais mecanizados reduzem drasticamente estes fatores,demandando em contrapartida mais energia, elétrica ou térmica para tal. Dificuldadesrelacionadas à gestão de resíduos orgânicos em decomposição ou provenientes dedejetos humanos precisam ser levadas em consideração para a escolha da melhortecnologia.

"Quando se opta por processos naturais, olodo é normalmente acondicionado em leirasde secagem ao sol, submetido ou não à açãode revolvedores mecânicos, ou em Bags degeo-membranas, e pode ser ao céu aberto ousob cobertura. Apesar de demandar poucaenergia, as contrapartidas envolvem odoresintensos no entorno e uma mão de obradedicada submetida a condições adversas e

insalubres de trabalho. Processos mecânicos de desidratação aceleram esta separação,eliminando até 30% do teor de água (partindo dos 95% dos decantadores até 65% dosfiltros tipo prensa com mais desempenho). Ao passo que os secadores eliminam até 90%do teor total. Chegando, portanto, até 10% de água residual ou 90% de sólidos" -completa Vezzani.

Rocha explica ainda que o processo de desidratação e secagem apresentam diversasvantagens, além de ser contra a lei ambiental retornar este efluente sem tratamento para

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a natureza, permitem a reutilização da águaque muitas vezes é de ótima qualidade,especialmente no caso das ETAs. Outragrande vantagem é a possibilidade logísticade manejar este passivo ambiental e cominovação torna-lo um ativo, o que já é feito emáreas como a mineração e metalurgia podeser ampliado para o saneamento. Essastecnologias permitem um avanço na proteçãodo meio ambiente e na qualidade do

saneamento no país.O custo de transporte também é um diferencial. Ao reduzir a água contida no lodo,efetivamente está se diminuindo seu volume e peso (já que o peso da água que aliestava, não se encontra mais). Um exemplo simples é: um efluente com concentração desólidos a 1% (Ou seja, 99% é agua e 1% matéria sólida) com um volume de 100 m³quando desaguado para 20% de sólidos. "O uso inteligente de uma ou mais tecnologiaspode ampliar o fornecimento de água tratada para a população, melhorar a eficiência detratamento, diminuir custos com transporte, energia, produtos químicos, tempo deoperação, etc. Novamente, nesta área as possibilidades são infinitas, dependendoespecificamente da capacidade de inovação e criatividade. Algo que o Brasil possui desobra" - destaca Rocha.Para Alessandra, os processos de desidratação e secagem de lodo são fundamentaispara contribuir com a sustentabilidade das ETA’s e ETE’s. Reduz-se o volume de lodo aser destinado para aterros sanitários, podendo até alguns desses lodos, dependendo doprocesso de secagem e da composição dos lodos secos, serem utilizados comomatérias-primas para compostagem, e utilização como fertilizantes, fabricação decimento. "Além disso, a água removida nos processos de desaguamento retorna aosistema de tratamento, produzindo parte da água ou efluente tratado da Estação",completa a especialista.

MercadoDe acordo com Vezanni, o mercado de tratamento de efluentes é no Brasil bastanteconservador e apesar de diversas experiências positivas na gestão de ETES ou ETAS

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por parte de empresas privadas, ainda seinveste pouco em Alta Tecnologia nosaneamento. Para ele, o que se percebe é ouso de tecnologias por vezes obsoletas oufruto de pesquisas superficiais que buscam,sem nem sempre conseguir, atender àlegislação vigente ou aos termos contratuais. Atualmente esse mercado é dominado pelos

equipamentos mecanizados, como filtros prensa e centrífugas, basicamente pela suaeficiência e por demandar menos espaço físico para implantação, já que atualmente asáreas industriais estão cada vez menores, mas Daniel Barreto, gerente comercial eengenheiro civil da Allonda, explica, porém, que esse tipo de solução consome muitaenergia e os custos com manutenção são elevados.

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Nessa ótica, existe um movimento para tornar esses processos mais sustentáveis, deforma a aproveitar o próprio lodo para geração de energia (wastetoenergy) ou ocooprocessamento desse resíduo para outros fins. Essa alternativa vem sendoimplantada lentamente em indústrias principalmente do setor de papel e celulose ealimentício. "A Allonda busca esse tipo de solução para seus clientes, uma forma de entregaralternativas conscientes e com custo total reduzido. Porém, ainda é baixo o engajamentode muitas companhias nessa direção, pois a barreira cultural ainda impede ocrescimento. É isso que nos move: os desafios. Estamos engajados para aos poucosquebrar essas barreiras e ver o mercado ser dominado por pessoas e profissionaisconscientes de que a sustentabilidade traz benefícios a todos, inclusive para asempresas"- completo Barreto. Para Rocha, apesar da crise, os investimentos em saneamento não podem parar. "Alegislação Brasileira é um grande exemplo a ser seguido, uma vez que o cuidado com osefluentes é crucial para o desenvolvimento humano. Enchentes são causadas por riosassoreados, poluição altera os biomas e muitas vezes destroem em questão de poucosanos o que a natureza levou décadas se não séculos para equilibrar", destaca o diretor.A preocupação com o meio ambiente é uma tendência mundial e o Brasil tem seempenhado em obter resultados mais expressivos. Segundo Guanaes, qualquertecnologia que venha contribuir para a conservação, mitigação e/ou preservação dosrecursos naturais é sempre bem vista e bem-vinda. Nos últimos cinco anos, peloaumento de políticas públicas, legislação, fiscalização e educação ambiental, osegmento cresceu 16%. "A Associação Brasileira de Empresas de Tratamento de Resíduos e Efluentes - Abetre,com base no estudo da Consultoria Tendências, aponta um crescimento para a área de26% nos próximos cinco anos. Significando que o mercado brasileiro para a indústria deproteção ambiental em resíduos industriais, hoje estimado em R$ 13 bilhões anualmente,deve atingir a cifra de R$ 16,3 bilhões em negócios em 2021", destaca o engenheiro.

Contato das empresas Allonda: www.allonda.comEcobulk: www.ecobulk.com.brHuesker: www.huesker.com.brVomm: www.vomm.com.br

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