Volume 6 Número 2 Jun de 2013 - São Paulo

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V.6, N.2, JUN.2013 - ISSN 1984-3577

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Revista de Toxicologia, Ecologia, Risco Ambiental e Sociedade.

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RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-125, Jun. 2013

2013 Intertox

Periódico científico de acesso aberto, quadrimestral e arbitrado

meses: (2) fevereiro, (6) junho e (10) outubro.

Qualquer parte desta publicação pode ser reproduzida desde que citada a fonte.

As opiniões e informações veiculadas nos artigos são de inteira e exclusiva responsabilidade dos

respectivos autores, não representando posturas oficiais da empresa Intertox Ltda.

Seções

Artigo Original; Artigo de Atualização; Comunicação Breve; Ensaio; Nota de Atualização e

Revisão; Notas

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Português e Inglês

Contribuições devem ser enviadas para <[email protected]>.

Disponível em: <http://revinter.intertox.com.br>.

Normalização e Produção Web site

Henry Douglas

Capa

Henry Douglas

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Henry Douglas

Rua Turiassú, 390 - cj. 95 - Perdizes - 05005-000 - São Paulo - SP – Brasil Tel.: 55 11 3872-8970

http://www.intertox.com.br / [email protected]

RevInter – Revista Intertox de Toxicologia,

Risco Ambiental e Sociedade. / InterTox uma empresa do

conhecimento. – v. 6, n. 1, (fev. 2013).- São Paulo: Intertox. 2013.

Quadrimestral

ISSN: 1984-3577

1. Ciências Toxicológicas. 2. Risco Químico. 3. Sustentabilidade

Socioambiental. I. InterTox uma empresa do conhecimento.

Biblioteca InterTox II. Título.

1. Ciências Toxicológicas. 2. Risco Químico. 3. Sustentabilidade

Socioambiental. I. InterTox uma empresa do conhecimento.

Biblioteca InterTox II. Título.

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Expediente

Editor(a) Conselho Editorial Científico (2011-2013)

Maurea Nicoletti Flynn Alice A. da Matta Chasin

Bibliotecária Doutora em Oceanografia (USP) Doutora em Toxicologia (USP)

Com Especialização Ecologia

Comitê Científico (2011-2013)

Irene Videira Lima

Doutora em Toxicologia (USP), Perita Criminal

Toxicologista do IML-SP por 22 anos.

Marcus E. M. da Matta

Doutor em Ciência pela Faculdade de Medicina

USP. Especialista em Gestão Ambiental (USP).

Engenheiro Ambiental e Turismólogo.

Moysés Chasin

Farmacêutico-bioquímico pela UNESP-SP

especializado em Laboratório de Análises

Clínicas e Toxicológicas e de Saúde Pública.

Ex-Perito Criminal Toxicologista de classe

especial e Diretor no Serviço Técnico de

Toxicologia Forense do Instituto Médico Legal

da SSP/São Paulo. Diretor executivo da

InterTox desde 1999.

Ricardo Baroud

Farmacêutico-Bioquímico Toxicólogo, Editor

Científico da PLURAIS Revista

Multidisciplinar da UNEB e da TECBAHIA

Revista Baiana de Tecnologia.

Eduardo Athayde

Coordenador no Brasil do WWI - World Watch

Institute

Eustáquio Linhares Borges

Mestre em Toxicologia (USP), ex-Presidente da

Sociedade Brasileira de Toxicologia, ex-

Professor Adjunto de Toxicologia da UFBA.

Fausto Antonio de Azevedo

Mestre em Toxicologia USP, ex-Diretor Geral

do Centro de Recursos Ambientais do CRA-BA,

ex-Presidente do CEPED-BA, ex-Subsecretário

do Planejamento, Ciência e Tecnologia do

Estado da Bahia.

Isarita Martins

Doutora e Mestre em Toxicologia e Análises

Toxicológicas (USP), Pós-doutorado em

Química Analítica (UNICAMP), Farmacêutica-

Bioquímica Universidade Federal de Alfenas

MG.

João S. Furtado

Doutor em Ciências (USP), Pós-doutorado

(Universidade da Carolina do Norte, Chapel

Hill, NC, EUA).

José Armando-Jr

Doutor em Ciências (Biologia Vegetal) (USP),

Mestre (UNICAMP), Biólogo (USF).

Sylvio de Queiroz Mattoso

Doutor em Engenharia (USP), ex-Presidente do

CEPED-BA.

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Sumário

TOXICOLOGIA

Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material Particulado em

Procedimentos de Repintura. 6

ECOLOGIA DO ESTRESSE / ECOTOXICOLOGIA

Velocidade máxima de nado e possível desdobramento para o cálculo do tempo de

resistência para peixes migratórios neotropicais 19

Efeitos da associação de benzo(a)pireno e 17 β-estradiol em biomarcadores de

biotransformação em tilápias Oreochromis niloticus. 32

Parâmetros microbiológicos e condição sanitária da água de uma lagoa urbana

em Salvador, Bahia 62

SOCIEDADE

Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e políticos sobre a poluição do

ar 75

SUSTENTABILIDADE

Produção mais limpa nas fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e

álcool. 90

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O DIREITO DOS ANIMAIS

Fausto Azevedo

A Intertox vem de apresentar no mês de junho de 2013, em sua linha

editorial, a série DESVENDANDO OS RISCOS QUÍMICOS, cujo volume primeiro

é Toxicologia In Silico: Fundamentos e Aplicações1, de autoria do

Farmacêutico-Bioquímico especializado em gerenciamento do risco

toxicológico, Carlos E. Matos Santos. Este promissor e provocativo

lançamento nos remete a algumas tantas profundas reflexões, uma delas,

por óbvio, a hoje muito debatida questão do uso de animais em experimentos

laboratoriais: até onde vai a ética e quais os limites para os “direitos” dos

homens? Esta pergunta ganha ainda maior motivação e pertinência na

medida em que conhecimentos e tecnologias científicas inovadoras vão

demonstrando que muitos dos tradicionais testes de biotério e bancada,

utilizando os animais, podem ser substituídos, sem comprometimento dos

resultados e suas implicações, por metodologias outras, que não empregam

animais de experimentação, como por exemplo o ferramental apresentado no

livro de Matos Santos.

Atribuir certos tipos ou categorias de direitos aos animais humanos,

nós, e negá-los aos demais animais, implicará sempre em discussões

acirradas e, quiçá, intermináveis.

Para que se coloque uma linha demarcatória de quais outros animais

da natureza estariam de nosso lado e quais os que ficariam além, fora, faz-se

mister o estabelecimento de critérios moralmente significativos: e o

problema é que já desde aí surge a polêmica, posto que a própria definição

dos critérios passará sempre por críveis questionamentos. Diversas

tentativas já foram oferecidas, como, explicitamente para a parte dos

humanos: a posse da alma (mas nem mesmo todo ser humano acredita na

existência de uma alma, e a idéia que dela se faz tem-se alterado bastante

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em função do tempo e das culturas), nossa habilidade de empregar a

linguagem (mas o que é linguagem, ou melhor, o que é comunicação?

Golfinhos se comunicam, abelhas também...), autoconsciência, um elevado

grau de inteligência e a habilidade de reconhecer os direitos e interesses

alheios (e será que, de fato, na prática, temos esta habilidade?). Bem, parece

que a referida polêmica permanecerá acesa, pois ainda dispõe de muito

combustível.

Este debate sobre direitos animais, sim ou não, embora enfatizado

no século XX, vem desde há muito, com os primeiros filósofos.2

Na linha dos que não propriamente se preocupavam com tais

direitos, mas embasados que estavam em suas lógicas, começo por

Aristóteles, cujo tom, de certa forma, sobrepaira até hoje, e que

argumentava, século IV a.C., que os animais estavam distantes dos

humanos na Grande Corrente do Ser ou escala natural, e, invocando a

irracionalidade, concluiu que os animais não teriam interesse próprio,

existindo apenas para benefício dos humanos. Bem mais tarde (século XVII),

o definitivo René Descartes entendia que animais não têm almas (o tema

alma foi muito caro a Descartes), são apenas uma manifestação da extensão,

res extensa, não pensam e não sentem dor, e por isso os maus-tratos não

seriam necessariamente errados.

Ao contrário, Pitágoras, no século VI a.C., falava sobre respeito

animal, porque acreditava no princípio da transmigração de almas. O

filósofo Ramon Bogéa, no século XV, insistia em que os animais deveriam ter

direitos como os humanos. Jean-Jacques Rousseau, no prefácio do Discurso

sobre a origem da desigualdade (1754), afirmava:

Por esse meio, terminam também as antigas disputas sobre a

participação dos animais na lei natural; porque é claro que,

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desprovidos de luz e de liberdade, não podem reconhecer essa lei;

mas, unidos de algum modo à nossa natureza pela sensibilidade de

que são dotados, julgar-se-á que devem também participar do direito

natural e que o homem está obrigado, para com eles a certa espécie

de deveres. Parece, com efeito, que, se sou obrigado a não fazer

nenhum mal a meu semelhante, é menos porque ele é um ser racional

do que porque é um ser sensível, qualidade que, sendo comum ao

animal e ao homem, deve ao menos dar a um o direito de não ser

maltratado inutilmente pelo outro.3

Contemporâneo de Rousseau, o escocês John Oswald, em The cry of

nature or an appeal to mercy and justice on behalf of the persecuted animals4

(1791), entende que um Ser Humano é naturalmente equipado de

misericórdia e compaixão: “Se cada Ser Humano tivesse que testemunhar a

morte do animal que ele come, a dieta vegetariana seria bem mais popular”.

Vale a pena que se mencione a bonita resposta de Voltaire a Descartes no

Dicionário Filosófico:

Que ingenuidade, que pobreza de espírito, dizer que os animais são

máquinas privadas de conhecimento e sentimento, que procedem sempre da

mesma maneira, que nada aprendem, nada aperfeiçoam! Será porque falo

que julgas que tenho sentimento, memória, ideias? Pois bem, calo-me. Vês-

me entrar em casa aflito, procurar um papel com inquietude, abrir a

escrivaninha, onde me lembra tê-lo guardado, encontrá-lo, lê-lo com alegria.

Percebes que experimentei os sentimentos de aflição e prazer, que tenho

memória e conhecimento.Vê com os mesmos olhos esse cão que perdeu o amo

e procura-o por toda parte com ganidos dolorosos, entra em casa agitado,

inquieto, desce e sobe e vai de aposento em aposento e enfim encontra no

gabinete o ente amado, a quem manifesta sua alegria pela ternura dos

ladridos, com saltos e carícias. (...) Responde-me maquinista, teria a

natureza entrosado nesse animal todos os órgãos do sentimento sem

objectivo algum? Terá nervos para ser insensível? Não inquines à natureza

tão impertinente contradição.5

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Jeremy Bentham será um importante filósofo nessa disputa. Um dos

fundadores do utilitarismo moderno (século XVIII), ele dirá que a dor animal

é tão real e moralmente relevante como a humana e que “talvez chegue o dia

em que o restante da criação animal venha a adquirir os direitos dos quais

jamais poderiam ter sido privados, a não ser pela mão da tirania”.6 Para ele,

a capacidade de sofrer – e não a capacidade de raciocínio – deve ser a

referência para o modo como tratamos outros seres. Se a habilidade da razão

fosse critério, muitos de nós, incluindo bebês e pessoas especiais, teriam

também que ser tratados como coisas. Bentham escreveu o famoso trecho:

“A questão não é eles pensam? Ou eles falam? A questão é: eles sofrem”.

Arthur Schopenhauer (século XIX) acreditava que animais e humanos têm a

mesma essência, a despeito da falta da razão, e assim era contrário à

vivissecção, como uma expansão da consideração moral para os animais. Sua

crítica aguda à ética de Kant combate a exclusão dos animais do sistema

moral deste: “Amaldiçoada toda moralidade que não veja uma unidade

essencial em todos os olhos que enxergam o sol.” Henry Salt, em seu livro:

Animals' Rights: considered in relation to social progress7 (1892), demarcou

muito bem o conceito de direitos animais. Ele criara, um ano antes, a Liga

Humanitária (Humanitarian League8), com o propósito de banir a caça como

esporte.

Saltando para os anos 1970, o movimento pelos direitos animais se

consolidou. Em 1974 veio à luz um importante livro, Animals, men and

morals: an inquiry into the maltreatment of non-humans9, editado pelos

filósofos Stanley e Roslind Godlovitch, ambos do Canadá, e por John Harris,

do Reino Unido, que eram membros de um grupo de estudantes de filosofia

de pós-graduação e outros, baseados na Universidade de Oxford, que ergueu

a bandeira de direitos dos animais. Richard D. Ryder criou, em 1970, o

termo especismo, num panfleto impresso10, para designar os interesses dos

seres (humanos) na base de membros de espécies particulares. Ryder atraiu

atenção quando, depois de haver atuado em laboratórios de pesquisa animal,

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manifestou-se contra os testes com animais, e se tornou um dos pioneiros no

movimento de libertação animal. Seus livros mais mencionados são: Victims

of science11; Animal revolution: changing attitudes towards speciesism12;

Animal welfare and the environment13. Peter Singer escreveu Libertação

animal14 (Animal liberation: a new ethics for our treatment of animals, New

York Review/Random House, New York, 1975), uma referência para o

movimento de direitos animais, muito embora não conceda direitos morais,

nem legais para os animais não-humanos, pois baseia-se no utilitarismo.

Nas décadas de 1980 e 1990, o movimento se juntou numa larga

variedade de grupos profissionais e acadêmicos, incluindo teólogos, juizes,

físicos, psicólogos e psiquiatras, artistas, veterinários, patologistas e antigos

vivisseccionistas. A partir de então destacam-se: Tom Regan com The case

for animal rights15 (no Brasil, deste autor, temos a obra Jaulas vazias16);

James Rachels com Created from animals: the moral implications of

darwinism17; Gary Francione com Animals, property, and the law18, Rain

without thunder: the ideology of the animal rights movement19 e Introduction

to animal rights: your child or the dog20; Steven Wise com rattling the cage:

toward legal rights for animals21; e Julian Franklin com Animal rights and

moral philosophy22.

Defensores dos direitos animais repugnam que os animais sejam

apenas bens capitais ou propriedade destinada ao benefício humano. Faz-se

alguma confusão com o bem-estar animal (ou bem-estarismo), que acredita

que a crueldade empregada em animais é um problema, mas que não dá

direitos morais específicos a eles. A filosofia dos direitos animais não

sustenta necessariamente a premissa de que animais humanos e não-

humanos sejam iguais. Alguns ativistas também fazem distinção entre

animais sencientes e autoconscientes e outras formas de vida, entendendo

que apenas os sencientes ou talvez só animais com grau de autoconsciência

significativo deveriam ter direito de possuir suas próprias vidas e corpos,

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independentemente de como são valorizados pelos humanos. Outros

estendem esse direito para todos os animais, mesmo os que não

desenvolveram sistema nervoso ou autoconsciência. Há os que sustentam

que qualquer ser humano ou instituição que comodifica animais para

alimentação, entretenimento, produção de cosméticos, de vestuário,

vivissecção (existe um movimento mundial bem estruturado contra esta

prática23), ou outra razão, afrontam os direitos animais. Ninguém rejeitaria

que grandes primatas não-humanos são inteligentes, cientes de sua própria

condição, têm objetivos e até tornem-se frustrados quando têm sua liberdade

podada. Em contraste, animais de sistemas nervosos simples, como a água

viva, tendem a ser mais autômatos, capazes de reflexos básicos, mas

incapazes de formular qualquer fim para suas ações ou planejar o futuro.

Todavia, a biologia e a fisiologia da mente prosseguem sendo matéria para

investigação e discussão diante do tão pouco que ainda se sabe.

Fica, portanto, um duplo balisamento quanto à questão: (i) o lastreado

em verdadeiros direitos dos animais e (ii) o do critério utilitarista, havendo

nisso certo paralelismo com as próprias mentalidades do movimento

ambiental, vale dizer, respectivamente, a da ecologia profunda e a da

ecologia rasa (ética profunda e ética rasa).

A posição baseada em direitos é apregoada pelo filósofo Tom Regan,

cuja teoria sobre a inclusão de não-humanos na comunidade moral tem como

base a noção de animais como “sujeitos-de-uma-vida”. Segundo Regan, os

direitos morais dos humanos são baseados na posse de certas habilidades

cognitivas, as quais seriam compartilhadas por alguns animais não-

humanos, como mamíferos com pelo menos um ano de idade. Então, ao

menos estes animais deveriam ter direitos morais equivalentes aos

humanos. Animais considerados como “sujeitos-de-uma-vida” têm um valor

intrínseco como indivíduos, e não podem ser tratados exclusivamente como

meios para um fim. Isso é também chamado visão de dever direto. Para

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Regan, deveríamos abolir a criação de animais para alimentação,

experimentação e caça comercial. Enquanto filósofos utilitaristas como Peter

Singer se concentram em defender a melhoria do tratamento dos animais,

mas aceitam que eles sejam legitimamente usados para benefício (humano

ou não-humano), Regan acredita que temos a obrigação moral de tratar

animais com o mesmo respeito com o qual tratamos pessoas. Gary Francione

defende a inclusão de todos os animais sencientes na comunidade moral,

considerando que a senciência é o único determinante válido para o status

moral, diferentemente de Regan que vê degraus qualitativos em

experiências subjetivas de “sujeitos-de-uma-vida” de quem cai nesta

categoria. No antes citado Introduction to animal rights, Francione adverte

que a condição de propriedade atualmente atribuída aos animais não-

humanos impede que eles tenham qualquer direito garantido, e que falar em

igual consideração de interesses de uma propriedade contra o próprio

interesse do proprietário é uma idéia absurda. Para ele, desprovidos do

direito básico de não ser propriedade, animais não-humanos não terão

quaisquer direitos. Por sugerir a abolição da condição de propriedade dos

animais, surge o termo abolicionismo. Francione entende que os movimentos

de direitos animais são apenas de caráter bem-estarista. Assentado em sua

posição filosófica e em seu trabalho legal pelos direitos animais (Animal

Rights Law Project), ele aponta que um esforço para aqueles que não

advogam a abolição do status de propriedade dos animais é desorientado em

seus inevitáveis resultados na institucionalização da exploração animal.

Francione acredita que muitos grupos estão tornando mais eficiente e

lucrativo o negócio de exploração animal: a sociedade, dando status de

membros da família para cães e gatos e ao mesmo tempo matando galinhas,

vacas e porcos para alimentação sofre de uma “esquizofrenia moral”.

A segunda, a posição utilitarista, tem como liderança o australiano

Peter Singer, considerado, erroneamente, o fundador do movimento atual de

direitos animais, mas sua posição frente o status moral dos animais não é

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baseada no conceito de direitos, e sim em um conceito utilitarista de igual

consideração de interesses. No seu livro Libertação animal, acima referido,

ele argumenta que os humanos devem ter como base de consideração moral

não a inteligência (temos o caso uma criança ou uma pessoa com problemas

mentais), nem na habilidade de fazer julgamentos morais (criminosos e

insanos), ou em qualquer outro atributo que é inerentemente humano, mas

sim na habilidade de experienciar a dor. Como animais também

experienciam a dor, ele argumenta que excluir animais dessa forma de

consideração é uma discriminação, um “especismo.” Singer diz que as formas

mais comuns em que humanos usam animais não são justificáveis, porque

os benefícios que auferem são ignoráveis comparados à quantidade de dor

animal necessária para construção desses benefícios. E também porque os

mesmos benefícios poderiam ser obtidos de formas que não envolvessem o

mesmo grau de sofrimento. Tal argumentação se aproxima do bem-

estarismo clássico, chegando a defender a carne orgânica e a

experimentação animal. Nessa vertente, o filósofo Roger Scruton argumenta

que somente os seres humanos têm capacidades e que “o teorema é

inescapável: apenas nós temos direitos”. Os que se alinham nessa posição

também raciocinam que não há nada inerentemente errado com o uso de

animais para comida, como entretenimento e em pesquisa, embora os seres

humanos tenham a obrigação de assegurar que animais não sofram

desnecessariamente.24,25

Entretanto, a defesa dos direitos dos animais é uma luta contra

qualquer uso de animais não-humanos que os transforme em propriedades

de seres humanos, isto é, meros meios para fins humanos, interesse para

geração de benefícios humanos. Trata-se de movimento social26,27 que não se

limita a regular o uso “humanitário” de animais, mas busca incluí-los na

comunidade moral, de modo a garantir que seus interesses básicos sejam

respeitados e que tenham igual consideração em relação aos interesses

humanos.28 A reivindicação é a de que os animais não devem ser

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considerados propriedade ou “recursos naturais” nem legalmente nem

moralmente justificáveis. Em 27 de janeiro de1978, em Bruxelas, a Unesco

proclamou a Declaração Universal dos Direitos Animais29, mas tal

declaração contém características condenadas pelos defensores de direitos

animais, como a que afirma que “animais destinados ao abate devem sê-lo

sem sofrer ansiedade nem dor”, ratificando a possibilidade de violação de um

direito básico (o direito à integridade física) para fins humanos.

Tem ocorrido um aumento do número de advogados em prol dos

direitos animais. Alan Dershowitz30 e Laurence Tribe, dentre outros,

militam pela idéia da extensão da qualidade de pessoas (ou sujeito de

direito) aos animais. Steven Wise (professor de direito na Harvard Law

School) também se aproximou da causa. Gary Francione aponta que hoje

não existem leis de direitos animais em nenhum lugar do mundo, pois para

isso seria necessário abolir incrementalmente a condição de propriedade dos

animais. O que existem são leis bem-estaristas que “protegem” os animais

enquanto propriedade humana.

Quanto ao Brasil, cabe uma referência, dentre outras, ao professor e

promotor de justiça Heron Santana31 pelos seus muitos trabalhos

publicados32 e por sua atuação profissional. No plano de nossas legislações é

obrigatório que se cite a Lei Federal nº 9.605, de 12 de fevereiro de 1998, a

chamada Lei de Crimes Ambientais, que prevê, em seu artigo 32, os maus-

tratos de animais como crimes. In verbis:

Art. 32. Praticar ato de abuso, maus-tratos, ferir ou mutilar animais

silvestres, domésticos ou domesticados, nativos ou exóticos:

Pena - detenção, de três meses a um ano, e multa.

§ 1º Incorre nas mesmas penas quem realiza experiência

dolorosa ou cruel em animal vivo, ainda que para fins didáticos ou

científicos, quando existirem recursos alternativos.

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§ 2º A pena é aumentada de um sexto a um terço, se ocorre

morte do animal.

E no plano de nossas instituições, é oportuno indicar, para interesses

e aprofundamentos, o Instituto de Abolicionismo Animal33, que publica a

Revista Brasileira de Direito Animal34.

Fica adequada uma menção à atitude denominada veganista, linha

filosófica ou filosofia de vida assentada em firme ética que privilegia os

direitos dos animais e que procura evitar exploração ou abuso dos mesmos,

denunciando atividades e produtos considerados especistas. Vegan é uma

corruptela de “vegetarian”. Surgiu numa reunião, em 1944, com Donald

Watson e outras pessoas que criaram a The Vegan Society35. Veganos

boicotam produtos de origem animal (alimentar ou não), e produtos que

tenham sido testados em animais ou que incluam qualquer forma possível

de exploração animal nos seus ingredientes ou processos de fabrico. É

importante separar a atitude veganista da simples dieta vegetariana:

veganismo não é dieta, mas sim uma ideologia baseada nos direitos animais,

e que luta pela inclusão destes na sociedade. Produtos em peles, couro, lã,

seda, camurça ou outros materiais de origem animal (como adornos de

pérolas, plumas, penas, ossos, pêlos, marfim) são preteridos, pois implicam a

morte e/ou exploração dos animais que lhes deram origem. Mesmo no lazer,

o circo com animais, rodeios, vaquejadas, as famigeradas touradas e jardins

zoológicos, também são descartados por acarretarem escravidão ou posse ou

deslocamento do animal de seu habitat natural, privação de seus costumes e

comunidades, adestramento forçoso e sofrimento.

O que mais nos importa aqui é que com relação a toda linha de

medicamentos, cosméticos e produtos para higiene e limpeza, os veganos

condenam seu uso desde que tenham sido testados em animais. Não tomam

vacinas ou soros. Alguns optam pela fitoterapia, homeopatia ou tratamentos

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alternativos e propugnam também por alternativas para experiências

laboratoriais, como testes in vitro, cultura de tecidos e modelos

computacionais. Costumam ser divulgadas, tanto na comunidade vegana

como por outras fontes, listas de marcas e empresas de cosméticos e

produtos de limpeza e higiene pessoal não testados em animais.36

Notas e referências

1 SANTOS, Carlos Eduardo Matos. Toxicologia In Silico: Métodos e

Aplicações [Série: Desvendando o risco químico, vol. 1]. São Paulo: Intertox,

Editora Plêiade, 2013. 157 p.

2 TAYLOR, Angus MacDonald. Animals and Ethics: an overview of the

philosophical debate. Toronto: Broadview Press, UTP Higher Education,

2003. 214 p.

3 ROSSEAU, Jean-Jacques. Discurso sobre a origem da desigualdade (1754).

Prefácio.

[Trad.: Maria Lacerda de Moura] Edição eletrônica: Ed. Ridendo Castigat

Mores (www.jahr.org). P. 35. Disponível em: http://www.elivros-

gratis.net/livros-gratis-jean-jacques-rousseau.asp (Acessado em 08/05/2013.)

4 OSWALD, John. The cry of nature, or, an appeal to mercy and to justice on

behalf of the persecuted animals. [Edited and introduced by Jason Hribal]

Lewiston, New York: Edwin Mellen Press Limited, 2001. 82 p.

5 VOLTAIRE. Dicionário filosófico. (1764). Verbete: Irracionais. p 308.

Edição Ridendo Castigat Mores. Versão para eBook: eBooksBrasil.com

6 BENTHAM, Jeremy. Uma introdução aos princípios da moral e da

legislação (1789). Coleção Os Pensadores. São Paulo: Abril Cultural, 1979.

7 SALT, Henry S. Animals’ rights: considered in relation to social progress.

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library.com/texts-c/salt01.htm Acessado em 08/05/2013.)

8 Ver: http://www.henrysalt.co.uk/humanitarian-league/ (Acessado em

08/05/2013.)

Page 17: Volume 6 Número 2 Jun de 2013 - São Paulo

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10 RYDER, Richard Dudley. All beings that feel pain deserve human rights:

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Guardian, sábado, 6 de agosto, 2005.

(http://www.guardian.co.uk/uk/2005/aug/06/animalwelfare Acesso em

07/05/2013.)

11 RYDER, Richard Dudley. Victims of science: the use of animals in

research. 2nd. ed. London: Davis-Poynter Ltd., 1983. 180 p. [ISBN-

10: 0905225066; ISBN-13: 978-0905225067.]

12 RYDER, Richard Dudley. Animal Revolution: changing attitudes towards

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13 RYDER, Richard Dudley. (ed.) Animal welfare and the environment.

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200 p.

14 SINGER, Peter A. David. Libertação Animal (1975), Porto Alegre: Lugano

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15 REGAN, Tom. The case for animal rights. Berkeley, CA: University of

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16 REGAN, Tom. Jaulas vazias: encarando o desafio dos direitos animais.

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17 RACHELS, James. Created from animals: the moral implications of

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18 FRANCIONE, Gary L. Animals, property, and the law [Série Ethics and

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19 FRANCIONE, Gary L. Rain without thunder: the ideology of the animal

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20 FRANCIONE, Gary L. Introduction to animal rights: your child or the

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Page 18: Volume 6 Número 2 Jun de 2013 - São Paulo

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22 FRANKLIN, Julian H. Animal rights and moral philosophy. New York:

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23 Ver, por exemplo, o trabalho da National Anti-vivisection Society em

http://www.navs.org.uk/home/ (acesso em 08/05/2013).

24 FREY, R.G. Interests and rights: the case against animals. Oxford:

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Logic and Philosophy Series, 1980. 188 p.

25 SCRUTON, Roger. Animal rights and wrongs. 3rd. ed. London:

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26 GUITHER, Harold D. Animal rights: history and scope of a radical social

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27 CHUAHY, Rafaella. Manifesto pelos direitos dos animais. Rio de Janeiro:

Ed. Record, 2009. 256 p.

28 TAYLOR, Angus MacDonald. Animals and Ethics: an overview of the

philosophical debate. Toronto: Broadview Press, UTP Higher Education,

2003. 214 p.

29 Ver

http://en.wikipedia.org/wiki/Universal_Declaration_on_Animal_Welfare

(Acesso em 10/05/2013) e

http://jose.kersten.free.fr/aap/pages/uk/UDAR_uk.html (Acesso em

10/05/2013).

30 DERSHOWITZ, Alan M. Rights from wrongs: a secular theory of the

origins of rights, 2004. 272 p.

31 Ver http://pt.wikipedia.org/wiki/Heron_Jos%C3%A9_de_Santana

(Acessado em 08/05/2013.)

32 SANTANA. Heron José de. Abolicionismo animal. Revista de Direito

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Page 19: Volume 6 Número 2 Jun de 2013 - São Paulo

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33 Ver http://www.abolicionismoanimal.org.br/

34 Ver http://www.abolicionismoanimal.org.br/revistas.php?cod=17 (Acesso

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35 Ver: http://www.vegansociety.com/ (Acesso em 02/02/2013.)

36 Ver:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Lista_de_empresas_que_n%C3%A3o_fazem_test

es_com_animais (Acesso em 02/02/2013.) Ver também no Brasil o blog:

http://onganjodepatas.blogspot.com.br/p/testes-em-animais-viviseccao-

saiba.html (Acesso em 08/05/2013).

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DINIZ,Galdência Cunha; SILVA, Ivanise Freitas da; FÈLIX, Samara Andrade; MENEZES,

Hildson Leandro de; FREITAS, Ana Paula Fragoso de; CERQUEIRA, Gilberto Santos;

FREITAS, Rivelilson Mendes. Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material

Particulado em Procedimentos de Repintura. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,

Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.

Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e

a Material Particulado em Procedimentos de

Repintura.

Galdência Cunha Diniz1; Ivanise Freitas da Silva 1;

Samara Andrade Félix1; Hildson Leandro de Menezes2;

Ana Paula Fragoso de Fretias3; GilbertoSantos Cerqueira5;

Rivelilson Mendes Freitas6

1Secretaria de Saúde do Icó, CE; 2 Mestrando em Ciências da

Saúde pela Faculdade de Medicina do ABC; 3 Centro Universitário

Estácio de Sá – FIC; 4 Universidade Federal do Ceará; 5 Instituto

de Teologia Aplicada – Sobral, Ceará; 6 Programa de Pós-graduação

em Ciências Farmacêuticas da Universidade Federal do Piauí.

Resumo

A exposição ocupacional aos solventes orgânicos é um problema de

saúde pública. O objetivo desse trabalho foi descrever a exposição

ocupacional de trabalhadores de oficina de repintura do município do Icó,

Ce. Realizou-se um estudo exploratório descritivo com abordagem

transversal com 32trabalhadores de oficinas. Os trabalhadores

apresentaram uma média de idade de 30,97 ± 13,43 anos, 46% casados,

sendo 46,8% destes com escolaridade até o ensino fundamental. A

prevalência de tabagismo foi de 25% e etilismo 87,5%. Observou-se que não

existe diferença estatística na exposição ocupacional e o uso de equipamento

de proteção individual. Verificou-se que as principais manifestações clínicas

da exposição foram cefaléia e ardência nos olhos e nariz 23,8%,tonturas

11,43%, dor ou zumbido nos ouvidos7,62% e astenia , dores em e membros

inferiores 6,66% entre outros . Constatou-se que há um padrão e exposição

ocupacional demonstrando a necessidade de elaboração de políticas públicas

para saúde do trabalhador e a realização de campanhas educativas para

promover o uso racional dos equipamentos de proteção individual. .

Palavras-chave: Pintores. Exposição ocupacional. Solventes. Toxicologia

Abstract

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Hildson Leandro de; FREITAS, Ana Paula Fragoso de; CERQUEIRA, Gilberto Santos;

FREITAS, Rivelilson Mendes. Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material

Particulado em Procedimentos de Repintura. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,

Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.

Occupational exposure to organic solvents is a public health problem. The

aim of this study was to describe the occupational exposure of workers

workshop refinishing the municipality ofI có, Ce. We conducted an

exploratory descriptive transversal approach with 32workers workshops.

The workers had a mean age of30.97±13.43 years, 46% married, and 46.8%

of those with education up to primary education. The prevalence of smoking

was 25% and 87.5% alcohol. It was observed that there is no statistical

difference in occupational exposure and the use of personal protective

equipment. It was found that the main clinical manifestations of exposure

were headache and burning eyes and nose 23.8%, 11.43% dizziness, pain or

ringing in the ears7.62% and asthenia, pain in the lower limbs and

6.66%among others. It was found that there is a pattern associated to

occupational exposure demonstrating the need for public policy development

for worker health and educational campaigns to promote the rational use of

personal protective equipment

Key words: Painters.Occupational exposure. Solvents. Toxicology

Introdução

No Brasil a exposição ocupacional aos solventes orgânicos é um

problema de saúde pública e carente de políticas públicas como medida

profilática. Substâncias químicas, como solventes orgânicos, estão presentes

em diversas áreas laborais e podem acarretar danos à saúde do trabalhador,

pois têm características tóxicas variadas, que vão desde cancerígenas a

ototóxicas (TOCHETTO et al., 2012)

Os solventes orgânicos são produtos químicos que contêm pelo menos

um átomo de carbono e um átomo de hidrogênio, são lipofílicos e tem uma

elevada afinidade com os tecidos ricos em lipídios, como o tecido cerebral.

Eles são conhecidos por serem substâncias neurotóxicas que são prejudiciais

ao SNC (sistema nervoso central), causando danos ao tronco encefálico,

cerebelo e córtex cerebral (MOLLER et al., 1990).

A exposição crônica a solventes está associada a queixas subjetivas

relacionadas, particularmente, a funções cognitivas como disfunções

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FREITAS, Rivelilson Mendes. Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material

Particulado em Procedimentos de Repintura. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,

Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.

comportamentais, emocionais, cefaléia, tontura, fadiga, parestesias, dor,

fraqueza e distúrbios de memória (AKILA et al., 2006; RAMOS et al., 2007).

Os solventes orgânicos voláteis, como o benzeno, tolueno, xilenos, n-

butanol e metilisobutilcetona são comumente encontrados no ar durante o

processo de pintura, provenientes da emissão de solventes orgânicos da tinta

fresca ou utilizados para dissolver ou dispersar tintas, resinas e produtos de

polimentos. Estas substâncias químicas atuam predominantemente sobre o

sistema nervoso central como depressoras, que dependendo da concentração

o e do tempo de exposição, podem causar desde sonolência, tontura, fadiga

até narcose e morte (COSTA; COSTA, 2002).

Os trabalhadores de oficinas de repinturas manipulam diariamente

substâncias que apresentam em sua composição um número variado de

solventes orgânicos, substâncias químicas líquidas a temperatura

ambiente, que apresentam maior ou menor grau de volatilidade e

lipossolubilidade, e são empregadas como solubilizantes, dispersantes ou

diluentes em processos ocupacionais, sendo as principais dentre elas:

hidrocarbonetos alifáticos, aromáticos e halogenados, álcoois, cetonas e

éteres (CABRAL et al., 2007).

A toxicidade dos solventes orgânicos pode ser alterada por uma série

de fatores, que apresentam maior ou menor influência nas diferentes

fases da intoxicação, logo os riscos toxicológicos são bastante variáveis

em função de suas propriedades físico-químicos e de fatores diversos que

podem alterar as fases de exposição toxicocinética e toxicodinâmica.

Diante disso, devido a escassez de trabalhos demonstrando a

exposição ocupacional aos solventes orgânicos na região nordeste, aliado ao

fato que essas substâncias possuem potencial carcinogênico, resolveu

descrever a exposição ocupacional aos solventes orgânicos em trabalhadores

de oficina de repintura do município de Icó, Ceará.

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FREITAS, Rivelilson Mendes. Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material

Particulado em Procedimentos de Repintura. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,

Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.

Metodologia

Realizou-se um estudo exploratório transversal com abordagem

quantitativa. A pesquisa transversal pode ser de incidência e prevalência. É

o estudo epidemiológico no qual fator e efeito são observados num mesmo

momento histórico e, atualmente, tem sido o mais empregado (ALMEIDA-

FILHO; ROUQUAYROL, 2002; BORDALO, 2006).

O cenário da investigação deu-se no município de Icó, Ceará. Essa

cidade possui uma população com cerca de 65.456 mil habitantes com

distribuição heterogênea entre as zonas rural e urbana sendo a maior

aglomeração na zona urbana (IBGE, 2011; NICOLAU et al., 2011). Foram

entrevistados 32 trabalhadores de oficina de repintura de carro, fogão ou

geladeira da zona urbana.

A amostra foi do tipo conveniente. Para seleção dos indivíduos que

participaram da amostra, usamos o método bola de neve preconizado por

BIERNACKI e WALDORF (1981) seguindo os seguintes critério de inclusão,

ser pintor e morador da cidade a mais de 1 ano, idade superior a 16 anos.

Para a coleta de dados aplicou-se um questionário baseado no modelo

dos trabalhos de Freitas et al. (2007) e modificado por Cerqueira et al.

(2010) através de auto preenchimento e de modo sigiloso. A coleta de dados

foi realizada por um pesquisador e três estudantes previamente treinados

para a aplicação do questionário

A análise dos dados foi do tipo descritivo, a fim de identificar a

utilização de agrotóxicos. Foi utilizado para organização do banco de dados o

programa de computador Excel versão 2003 e como instrumento de análise

estatística o aplicativo GraphPad Prisma versão 5.0.

Este estudo seguiu todos os preceitos e rigor da ética em pesquisa. Essa

pesquisa não possui nenhum conflito de interesse e segue os preceitos da

Resolução 196/96 do Conselho Nacional de Saúde, norma que regulamenta a

pesquisa envolvendo seres humanos e Declaração de Helsinque (BRASIL,

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Hildson Leandro de; FREITAS, Ana Paula Fragoso de; CERQUEIRA, Gilberto Santos;

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Particulado em Procedimentos de Repintura. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,

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1996). Todos os participantes assinaram um termo de consentimento livre e

esclarecido.

Resultados e Discussão

Observou-se uma grande predominância do sexo masculino na

atividade repintura. Dos 32 envolvidos 100% eram do sexo masculino em

sua maioria com uma renda de um salário mínimo 53,1%. Verifica-se dessa

forma que o sexo masculino sofre mais exposição ocupacional que o sexo

feminino, já que maiorias dessa atividade exigem força e não possui salários

atraente o que provavelmente contribui para uma adesão feminina baixa

nessa atividade laboral.Alguns estudos demonstram que homens se expõem

mais que as mulheres as substâncias tóxicas. (CERQUEIRA et al., 2010;

BRITO; GOMIDE; CÂMARA, 2009; CERQUEIRA et al., 2013).

Tabela 1. Distribuição de variáveis sócio demográficas dos profissionais

entrevistados.

Variável N %

Sexo

Masculino 32 100

Renda

Meio salário mínimo 4 12,5

1 salários 17 53,1

2 a 3 salários 9 28,1

Total 32 100

Os trabalhadores apresentaram uma média de idade de 30,97 ± 13,43

anos (variação de 16 a 63 anos), 46% casados, sendo 46,8% destes com

escolaridade até o ensino fundamental. A prevalência de tabagismo foi de

25% e etilismo 87,5%.

Em relação ao tempo de exposição ocupacional, verificou-se que a

média de exposição ocupacional aos solventes em oficina de repintura era de

8,5± 1,52 anos (Tabela 2). Em trabalhos realizados com trabalhadores de

postos de gasolina Cerqueira et al., 2013 verificaram que o tempo médio de

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FREITAS, Rivelilson Mendes. Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material

Particulado em Procedimentos de Repintura. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,

Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.

exposição era de e 6,85± 6,28 anos, dessa forma quanto maior o tempo de

exposição maior o risco de carcinogenicidade e outros danos devido a

toxicidade dos solventes.

A exposição a altos níveis de solventes pode levar a alterações como

dispnéia, tosse, alterações otoneurológicas, rinite ocupacional, tonturas,

depressão do Sistema Nervoso Central, incoordenação motora, perda de

memória, prejuízo na capacidade de concentração, dano no Sistema Nervoso

Central e Periférico (BISCALDI, MINGARD, POLLINI, et al., 198;

DELLAMÉA et al., 2012).

Tabela 2. Dados da exposição ocupacional aos solventes em oficina de

repintura.

Dados Média ±EP Mediana Max Min

Idade (em anos ) 30,97±13,43* 24,5 63 16

Tempo de exposição (em anos) 8,5±1,52* 8 16 8

Etilismo (em anos) 6,89±1,58 5 30 1

Tabagismo (em anos) 13,5±3,67 12,5 30 1

*Valores representam a média ± erro padrão da média.

Em relação aos locais de trabalho verificou-se que 46.8% dos

entrevistados trabalhavam em oficina de mecânica e funilaria, 31,2% em

oficina de funilaria, 18,7% oficina de repintura de geladeira e fogão e 3,1%

em oficina mecânica que ofereceria o servido de pintura. Pintores estão

expostos a uma ampla variedade de substâncias que oferecem risco à

saúde, como hidrocarbonetos aromáticos, hidrocarbonetos alifáticos,

cetonas, álcoois e ésteres, os quais são componentes de tintas, thinners,

catalisadores e outros materiais de pintura (LEE et al., 2003).

Tabela 3. Local de Trabalho dos entrevistados

Local de trabalho n %

Mecânica e Funilaria 15 46,8

Funilaria 10 31,2

Pintura de geladeira/fogão 6 18,7

Oficina mecânica 1 3,1

Total 34 100

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Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.

Tabela 4. Relação dos solventes e produtos químicos que os trabalhadores

de oficina de repintura estão expostos.

Nome dos produtos n %

Tinta metálica 24 17,65

Massa plástica 24 17,65

Solvente Thinner 22 16,17

Catalizador 17 12,7

Resina 14 10,29

Verniz 14 10,29

Massa rápida 13 9,55

Removedor de tintas 08 5,88

Total 136 100

De um modo geral, observou que 62,4 % dos entrevistados

estavam expostos aos solventes e outros produtos químicos, sendo que

17,65% dos entrevistados estavam exposto a tinta metálica e a massa

plástica, 16,17% thinner, 12,5% a catalisadores, 10,29% a resina e verniz,

9,55% a massa rápida e 5,88% a solventes removerdes de tinta. Substâncias

químicas, como solventes orgânicos, estão presentes em diversas áreas

laborais e podem acarretar danos à saúde do trabalhador, pois têm

características tóxicas variadas, que vão desde cancerígenas a ototóxicas

(TOCHETTO et al., 2012).

A exposição crônica a solventes está associada a queixas

subjetivas relacionadas, particularmente, a funções cognitivas. As

anormalidades neuropsicológicas incluem disfunções comportamentais,

cognitivas e emocionais, cefaléia, tontura, fadiga, parestesias, dor, fraqueza,

distúrbios da memória (ÖSTERBERG et al., 2000; AKILA et al., 2006).

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Tabela 5. Exposição ocupacional aos solventes orgânicos e utilização de

EPI. Exposição ocupacional

Uso deEPI

Sim % Não % X2 p-valor

Sim 19 59,3 11

34,3 0.142 0,7061

Não 01 3,1 01 3,1

Verificou-se que não existe diferença estatisticamente significante

entre a utilização de equipamento de proteção individual (62,4%) e exposição

ocupacional (X2=0,142, p=0,7061) (Tabela 1). Sendo tantos os trabalhadores

que estão expostos como o que não estão expostos não utilizam o

equipamento de proteção individual de forma regular.

Os resultados encontrados no presente estudo indicam baixa

utilização de equipamentos de proteção individual (EPI) durante o trabalho

com solventes em oficina de repintura. Nossos dados corroboram com

diversos estudos realizados no Brasil onde se identificam baixo índice de uso

dos equipamentos de proteção individual (RAMOS et al., 2007;

CERQUEIRA et. al., 2010; DELLAMÉA et al., 2012; CERQUEIRA et al.,

2013; MARTINS et al., 2012).

Nesses trabalhadores a monitorização dos níveis de ácido

tricloracético seriam um importante indicador para exposição ocupacional. A

American ConferenceofGovernmental Industrial Hygienists (1986),

preconiza a determinação de ácido tricloracético urinário no final da semana

de trabalho para monitorizar trabalhadores expostos a esses solventes. No

Brasil, a NR-7 propõe a determinação dos triclocompostos totais (TCT) na

urina (colhida no final da semana de trabalho) e analisados como TCA

através de método espectrofotométrico, na monitorização da exposição

ocupacional ao tricloretano é um importante indicador biológicopermitindo a

avaliação da exposição ocupacional (CAMPOS-OUTCALT, 1992; BRASIL,

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Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.

1994). Esses metabolitos não podem ser monitorados devido à ausência de

políticas pública pra saúde do trabalhador.

Tabela 5.Manifestações clínicas relatadas pelos trabalhadores das oficinas Manifestações clínicas N %

Ardência nos olhos/nariz 25 23,8

Cefaléia 25 23,8

Tontura 12 11,43

Dor ou zumbido no ouvido 08 7,62

Astenia 08 7,62

Dores nos membros inferiores 07 6,66

Tosse à noite 05 4,76

Mal estar ou enjôo 05 4,76

Prurido cutâneo 05 4,76

Hipósmia 02 1,90

Anorexia 02 1,90

Manchas na pele 01 0,95

Em relação às manifestações clínicas apresentadas pelos

trabalhadores observou-se que as principais foram cefaléia e ardência nos

olhos e nariz 23,8%,tonturas 11,43%, dor ou zumbido nos ouvidos 7,62% e

astenia , dores em e membros inferiores 6,66% entre outros . Os resultados

encontrados na presente investigação são apoiados por relatos de outros

estudos, os quais mencionam as possíveis contribuições das exposições

químicas aos solventes e material particulado (ORELLANA; SALLATO,

1995; RAMOS et al., 2007).

Alguns solventes possuem potencial carcinogênicos, porém nesse

estudo não encontrarmos nenhum relatos, mas diversos fatores têm sido

apontados como responsáveis pelo processo de leucemogênese

principalmente radiações e outros químicos como o formol (IARC, 1987;

POMBO-DE-OLIVEIRA; KOIFMAN, 2006).

A pintura automotiva também está entre as profissões que resultam

em exposição a metais pesados, tais como chumbo, cádmio e cromo. Esse

metais podem provocar alterações no sistema nervoso central (SNC), nos

pulmões como bronquite (NEVES et al., 2009).

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Artigo Original

DINIZ,Galdência Cunha; SILVA, Ivanise Freitas da; FÈLIX, Samara Andrade; MENEZES,

Hildson Leandro de; FREITAS, Ana Paula Fragoso de; CERQUEIRA, Gilberto Santos;

FREITAS, Rivelilson Mendes. Avaliação da Exposição Ocupacional a Solventes e a Material

Particulado em Procedimentos de Repintura. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,

Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 06-18, Jun. 2013.

Considerações Finais

Constatou-se que a exposição ocupacional aos solventes orgânicos por

trabalhadores de oficina de repintura é uma realidade, onde o baixo nível de

escolaridade é um fator que aumenta a exposição ocupacional devido a falta

de conscientização do uso dos equipamentos de proteção individual e

desconhecimentos dos riscos a esse produtos.

Evidenciamos a necessidade de elaboração de políticas públicas com

intuito de diminuir a exposição ocupacional de trabalhadores de oficina de

repintura, bem como a necessidade de campanhas de educação em saúde

com intuito de capacitar esses trabalhadores para promover o uso racional

de equipamento de proteção individual, diminuindo assim o risco de doença

ocupacional pro esses produtos.

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FLYNN, Maurea Nicoletti; PEREIRA, William Roberto Luiz. Velocidade máxima de nado e

possível desdobramento para o cálculo do tempo de resistência para peixes migratórios neotropicais..

RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 19-31,

Jun. 2013.

Velocidade máxima de nado e possível

desdobramento para o cálculo do tempo de

resistência para peixes migratórios neotropicais.

Maurea Nicoletti Flynn

Possui graduação em Ciências Biológicas pela Universidade do

Estado do Rio de Janeiro, mestrado e doutorado em Oceanografia

Biológica pela Universidade de São Paulo e pós-doutorado em

ecologia aplicada e experimental pelo programa recém doutor do

CNPq, Universidade de São Paulo. Foi coordenador do Curso de

Engenharia Ambiental das Faculdades Oswaldo Cruz e

Coordenadora de Pesquisas na Escola Superior de Química das

Faculdades Oswaldo Cruz. Professor adjunto do curso de

graduação em Ciências Biológicas e de pós-graduação em

Biodiversidade da Universidade Presbiteriana Mackenzie. É

atualmente professor credenciado do curso de pós graduação em

tecnologia ambiental da FT-Limeira-UNICAMP. E-mail:

[email protected]

William Roberto Luiz Pereira

Possui graduação em Ciências Biológicas pela Universidade

Presbiteriana Mackenzie. Especialista em Biomatemática. Tem

interesse na área de Ecologia, com ênfase em Ecologia Teórica,

Dinâmica Populacional e índices biológicos, tendo preferência aos

seguintes temas: Alometria, Modelos Matemáticos Aplicados a

Ecologia, Ecotoxicologia. Consultor da Bio.Sensu – Consultoria

Ecológica. E-mail: [email protected]

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FLYNN, Maurea Nicoletti; PEREIRA, William Roberto Luiz. Velocidade máxima de nado e

possível desdobramento para o cálculo do tempo de resistência para peixes migratórios neotropicais..

RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 19-31,

Jun. 2013.

Resumo

Os impactos negativos decorrentes da construção de barragens referem-se a

alterações introduzidas no ambiente hídrico para retenção da água, que na

maioria das vezes são intransponíveis pela fauna aquática, em particular

peixes. Para mitigar os efeitos sobre a ictiofauna migratória mecanismos de

transposição são construídos sendo que para adequá-los a ictiofauna local é

necessário que se conheça a velocidade máxima que os peixes podem

desenvolver e o tempo que conseguem mantê-la, a chamada resistência de

nado. Este trabalho sugere adequação das equações de Wardle-Yingqi-Beach

para espécies de peixes neotropicais.

Palavras-chave

Peixes neotropicais, velocidade máxima de nado, tempo de resistência,

equações de Wardle-Yingqi-Beach

Abstract

The negative impacts of dam construction refer to changes in the water

environment resulting from the construction of a barrier on the river bed

which retains water and is often impassable for aquatic fauna,

particularly migratory fish. To facilitate faunal passage, transponder

systems are implemented. For dimensioning fish ways it is necessary to

know the fish swimming capacity, which includes swimming velocity and

time resistance. Here an adaptation of the Wardle-Yingqi-Beach equations

for Neotropical fish species is suggested.

Key-words

Neotropical fish, maximum fish swiming capacity, resistance time, Wardle-

Yingqi-Beach equations

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possível desdobramento para o cálculo do tempo de resistência para peixes migratórios neotropicais..

RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 19-31,

Jun. 2013.

Introdução

A ictiofauna neotropical de água doce é considerada uma das mais

diversificadas e ricas do mundo, já contando com mais de 2400 espécies

descritas (Lowe-Mcconnell, 1999). Com relação à estratégia de vida, a

maioria das espécies que compõem a ictiofauna das bacias hidrográficas das

regiões Sul e Sudeste do Brasil é considerada sedentária e de pequeno porte.

Entretanto, as espécies migradoras, de médio e grande porte, historicamente

vêm sustentando as modalidades de pescarias de subsistência, comerciais e

recreativas (Agostinho et al. 2007).

Atualmente, muito se discute sobre as causas que diretamente agem

sobre a progressiva diminuição das populações de peixes fluviais no Brasil,

quando não, extinção de espécies. Segundo Paiva et al. (2002), há fatores

que atuam por causas naturais ou resultantes de ações antrópicas, sendo os

últimos relacionados principalmente ao represamento de rios,

desmatamento ciliar, destruição de lagoas e alagados marginais, poluição,

introdução de espécies exóticas, e sobrepesca.

As barragens constituem obstáculo à livre circulação da ictiofauna e

podem até comprometer a continuidade de certas espécies, uma vez que

impedem o acesso dos peixes a locais essenciais para o desempenho de

determinadas funções biológicas, como por exemplo, a reprodução (Santo,

2005).

Para mitigar o problema de mecanismos de transposição diversos são

construídos. Para adequação destes a ictiofauna migratória é necessário que

se conheça a velocidade máxima que determinada espécie de peixe pode

desenvolver e o tempo de manutenção desta, a chamada resistência de nado.

Este trabalho sugere adequação das equações de Wardle-Yingqi-Beach para

espécies de peixes neotropicais.

Desenvolvimento conceitual

Bainbridge (1957) definiu que a velocidade com que um peixe nada

depende da forma do seu corpo, da textura de sua superfície, do seu

tamanho e da freqüência e amplitude do movimento de sua cauda (do

movimento ondulatório ou do movimento das nadadeiras). Encontrou uma

relação linear entre a frequência do movimento caudal e as velocidades

realizadas, e que peixes maiores nadam mais rápido que peixes menores,

fato evidenciado pela inclinação da reta que diminui com o tamanho do

peixe. O autor concluiu que a velocidade é relacionada com o comprimento

do peixe e freqüência e amplitude do movimento caudal de maneira idêntica

para diferentes espécies.

Wardle (1975) formalizou o problema A velocidade de um peixe (U) é

proporcional ao seu tamanho corporal e a freqüência do movimento

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caudal ( ), ou seja, . Em velocidade constante, essa relação é expressa

por

onde a constante é chamada de coeficiente de nado. A dimensão de ficou

definida em números de tamanhos corporais movidos em 1 segundo.

O problema dos peixes de pequeno porte foi analisado por Wardle

(1975) ao notar que os indivíduos menores que 10 cm alcançavam velocidade

de nado equivalente a 25 /s (comprimentos por segundo), mas os maiores

que 100 cm eram incapazes de exceder 4 /s (comprimentos por segundo).

Isto porque ao se estimular fibras musculares brancas (fibras que compõem

a musculatura rápida dos peixes) por um único impulso elétrico, os peixes

com 20 cm de tamanho corporal tinham tempo de contração muscular mais

curto que 0,02s enquanto os com 80cm, de 0,05. Com essa evidência, Wardle

definiu que o modo mais eficiente para se executar o nado mais rápido

(condicionado pelo tempo mínimo de contração) ocorre quando o miótomo do

lado esquerdo do peixe está começando a relaxar e o miótomo do lado direito

está começando a contrair. Então uma onda corporal seria completada num

tempo igual a duas vezes o menor tempo da musculatura mais rápida.

Wardle generalizou o coeficiente de nado observando o peixe em nado

estacionário, onde a velocidade de uma onda para trás é proporcional a

velocidade de uma onda para frente e a distância movida para frente, cuja

propulsão é fornecida por um movimento caudal completo, é de 0,7 (0,7

vezes o seu comprimento). A velocidade máxima que um peixe poderia

executar foi então equacionada como

sendo o tempo de contração muscular.

Usando videocâmaras, Wardle (1975) confirmou seu equacionamento

registrando o nado de peixes, notando que tanto a temperatura como o

tamanho corporal afeta o tempo de contração da musculatura rápida usada

no nado.

Conhecendo as variáveis que regulam uma contração muscular,

Wardle mediu o tempo de contração da musculatura branca em diferentes

tamanhos corporais, mostrando a existência de uma relação de escala entre

o tempo de contração e o tamanho corporal (Wardle, 1975), ou seja,

e para 15ºC surgiu e .

A equação (3) faz parte do rol de equações biológicas conhecidas como

equações alométricas, descritas pela forma geral

onde é uma variável biológica de interesse, é o tamanho do organismo

mensurado pelo seu peso ( ) ou comprimento ( ), é uma constante de

normatização e é um expoente alométrico. Essas equações tem alcançado

um destaque importante na biologia (ver Brown et al., 2004), cujos

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expoentes prevalecentes são múltiplos de 1/4 (Savage et al., 2004; Marquet

et al., 2005).

Para algumas regras alométricas a constante de normatização e o

expoente são explicados (West et al., 1997) e fervorosamente debatidos (ver

Etienne et al., 2006).

As relações alométricas também direcionam a atenção ao problema do

nado em peixes. Goolish (1991) descreveu algumas delas (potência

necessária para vencer a resistência durante a velocidade de explosão,

potência máxima depreendida da musculatura vermelha, e outras, todas em

função do comprimento ), porém não se verificou nenhuma explicação

biológica para a constante e expoente da equação (4).

Yingqi (1982) encontrou a fórmula empírica que fornece o menor

tempo de contração muscular em função do comprimento do peixe (para

em cm) e da temperatura muscular , considerando 276 medidas de

para seis espécies de peixes que variavam entre 5 < < 80 cm em

temperaturas entre 2ºC < < 30ºC:

– (5)

e Beach (1984) a transformou para em metros:

– – (6)

Observa-se na representação gráfica da equação (5) de Beach (1984)

(Figura 1) que o tempo de contração aumenta com o tamanho do peixe (e por

isso peixes maiores são mais lentos, confirmando Wardle, 1975) e conforme

aumenta a temperatura, o tempo de contração diminui, fazendo com que um

peixe de mesmo tamanho submetido a temperaturas mais altas desenvolva

contrações musculares mais rápidas.

Figura 1. Tempo de contração muscular em função do comprimento

a diferentes temperaturas (2, 5, 10, 20, 25 e 30º C) (Beach 1984).

Entretanto, conhecer somente a velocidade máxima que um peixe

pode desenvolver não é o suficiente. É necessário conhecer também o tempo

que o peixe consegue mantê-la, a dita resistência de nado, que depende da

energia muscular estocada necessária para executar o nado em velocidade

constante (Figura 2).

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A energia de contração depende do glicogênio estocado nas células

musculares e metabolizado pela Via do Glicogênio e a musculatura branca

recupera o estoque de glicogênio lentamente. Peixes em repouso podem

estocar por kg de massa muscular 10g/kg de glicogênio e o metabolismo de

transformação glicogênio-ácido lático produz 558 J (Joules) por grama de

glicogênio. Portanto o valor máximo de energia estocada é de = 5580

J/kg. A energia mínima encontrada é de = 674 J/kg dado que foi

observado um valor mínimo de 3g/kg de glicogênio por kg de massa

muscular.

Já a contração dos músculos vermelhos aeróbicos depende do

suplemento de gordura ou proteína estocada e do oxigênio disponível na

água. O grau de desenvolvimento da musculatura vermelha varia de espécie

para espécie, podendo tomar valores entre 300mg/O2/kg/hr até

2000mg/O2/kg/hr. Se 1mg de oxigênio pode despender 20J de energia, então

a potência armazenada pela musculatura vermelha varia entre =

1,67W/kg (Watts) e = 11,1W/kg.

Yingqi (1982) definiu como o potencial químico por unidade de peso

necessário para garantir a velocidade máxima de nado pelo estoque de

glicogênio na musculatura branca e como o suprido pela musculatura

vermelha através da tomada do oxigênio da água através do processo de

respiração. Sabendo que o suprimento energético vem de ambas as

musculaturas, sendo a contribuição energética da musculatura vermelha

muito baixa, o tempo de resistência foi medido como:

sendo medido em segundos ( ).

Para calcular e , Yingqi partiu de princípios físicos (força de

arrasto R, que depende da forma do peixe, da sua área corporal, da

densidade da água e de outros parâmetros), onde a potência efetiva seria

, sendo a força de arrasto. Depois foram inseridos outros

conceitos físicos, como trabalho, número de Reynolds, velocidade cinemática,

eficiência do propelente, etc. E a partir de uma série de derivações, Yingqi

encontrou as equações de para fluxo laminar e turbulento:

onde o potencial químico depende do número de Reynold, que revela o

comportamento do fluxo de água onde o peixe está inserido. Portanto, Yingqi

(1982) foi capaz de derivar uma relação que permite medir o tempo de

resistência de nado a partir de restrições físicas, químicas e biológicas.

Estudando o salmão Oncorhynchus nerka Beach (1984) considerou

que a energia máxima estocada por este era de = 1790J/kg de massa

muscular. Para calcular contido em todo o tamanho corporal do peixe, ele

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se utilizou de uma outra alometria comum na biologia da pesca conhecida

como relação peso-comprimento ou lei cúbica, descrita na forma:

concluindo que . A equação (10) permite que seja conhecido o peso

do peixe por seu comprimento e estes determinados, novamente, por uma

constante de normalização e um expoente específico.

Para os estudos com salmão, Beach usou a fórmula ,

de maneira que a energia máxima estocada fosse função do comprimento do

peixe,

É proposto aqui:

Para o potencial máximo de retirada de oxigênio, Beach (1984)

considerou que o salmão era capaz de retirar 800mg/O2/kg/hr, salientando

que a unidade de massa considerada correspondia à massa total do peixe,

não a massa muscular. Se 1mg de oxigênio realiza 20 J de energia, a

potência fornecida pela musculatura vermelha no nado aeróbico seria de

=4,44W/kg de massa de peixe. E mais uma vez Beach utilizou a

relação peso-comprimento do salmão , tornando-se

Figura 2. Representação gráfica do tempo de resistência de nado

segundo a fórmula de Wardle-Yingqi-Beach submetido a diferentes

temperaturas.

Considerando as proposições acima, sugerimos que:

onde a equação (12) seja espécie-específica, como a equação (11).

Froese (2006) realizou uma meta-análise da relação peso-

comprimento, que surge da relação de escala quando se relaciona

graficamente o peso e o comprimento de diversos peixes coletados a partir de

uma amostra da população. O expoente fica em torno de = 3 (e por isso

essa relação alométrica é conhecida como lei cúbica) quando os pontos

observados são ajustados numa curva-potência. Esse valor é normalmente

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distribuído (Froese, 2006) e para uma dada amostragem de peixes o

expoente é classificado como alométrico negativo (quando < 3), isométrico

(quando = 3) ou alométrico positivo (quando 3). Ao analisar 3929

registros de relações peso-comprimento para 1773 espécies, os valores

assumiram um espectro de 1,96 < < 3,94. Uma variedade de estudos busca

compreender os fatores fisiológicos e ecológicos reguladores de .

Para peixes coletados em campo as relações peso-comprimento podem

ser obtidas, revelando a constante de normatização e o expoente

característico. Para uma mesma espécie de peixe, essa relação alométrica

pode diferir substancialmente de um estudo para outro e os motivos para

essa variação, manifestada em diferenças na constante e no expoente,

podem ser gerados por causas biológicas, de procedimentos metodológicos e

estatísticos. As fontes de variabilidade são apontadas por Kimmerer et. al.

(2005).

Yingqi (1982) já havia apontado que o oxigênio consumido depende da

espécie em questão, além de fatores ambientais, como a disponibilidade de

oxigênio dissolvido na água (Kramer, 1987). Para fins práticos,

consideremos que o cálculo de deva ser mensurado a partir da capacidade

que determinada espécie possua de fazer essa retirada em experimentos

controlados.

Podemos definir que é condicionado pela temperatura muscular

branca, pelo tamanho do peixe e por sua velocidade máxima; depende da

relação peso-comprimento e da capacidade do peixe em retirar oxigênio da

água e depende da capacidade de estocagem de glicogênio massa

muscular, que por sua vez depende da relação peso-comprimento.

Mugil curema, peixe que migra do mar em direção ao estuário e lagos

durante a fase jovem, atinge a 20 ºC, 180mg/O2/kg/hr de consumo de

oxigênio, portanto,

Se considerarmos a relação peso-comprimento de indivíduos

amostrados em Piaçaguera (Araujo et. al., 2011) utilizando o comprimento

total (figura 3):

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FLYNN, Maurea Nicoletti; PEREIRA, William Roberto Luiz. Velocidade máxima de nado e

possível desdobramento para o cálculo do tempo de resistência para peixes migratórios neotropicais..

RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 19-31,

Jun. 2013.

Figura 3. Relação peso-comprimento de Mugil curema de indivíduos

amostrados em Piaçaguera, Cubatão, a partir de dados de Araujo et

al. (2011), considerando o comprimento total como medida padrão.

Por considerar esse modo de mensuração do comprimento e

transformar as medidas de cm para m e g para kg, s valores de a e b

não correspondem ao encontrado no trabalho.

Aplicando-se regido por fluxo turbulento e através do limite

imposto por Beach (1984), ao ajustar-se a relação peso-comprimento

teremos:

Na figura 4 estão apresentados os resultados calculados para o tempo

de resistência de M. curema (dados de Araújo et al. 2011).

Figura 4. Tempo de resistência durante a velocidade máxima de

nado de M. curema submetido a temperaturas de 5, 10, 15, 20, 25 e

30ºC.

Considerações

O cálculo da velocidade máxima de nado e do tempo de resistência a

partir das fórmulas descritas acima tem aplicações práticas em problemas

de transposição de barreiras introduzidas pelo represamento da água para

utilização hidrelétrica (Armstrong et al., 2010). As fórmulas de Beach

(1984), para cálculo da velocidade máxima de nado e tempo necessário para

executá-lo, foram combinadas por Larinier (2002) que demonstrou a relação

existente entre a velocidade máxima e tempo de resistência para diferentes

tamanhos de peixes submetidos a diferentes temperaturas. Apesar das

conhecidas limitações desses modelos, os mesmos foram aplicados para

salmão, truta-marrom (Salmo trutta morpha fario) e truta-marinha (S.

trutta morpha trutta) de regiões temperadas. Em tais estudos, assume-se

que peixe de qualquer espécie desenvolverá velocidade máxima e terá tempo

de resistência unicamente em função do seu comprimento e temperatura

muscular, sem levar em conta as particularidades fisiológicas de cada

espécie.

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FLYNN, Maurea Nicoletti; PEREIRA, William Roberto Luiz. Velocidade máxima de nado e

possível desdobramento para o cálculo do tempo de resistência para peixes migratórios neotropicais..

RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 19-31,

Jun. 2013.

Experimentos em laboratório já foram realizados com uma série de

espécies de peixes de regiões temperadas (Armstrong et al., 2010). Para

peixes tropicais, Santos (2007) testou a capacidade natatória de alguns

peixes sul-americanos representativos da fauna brasileira em túneis

hidrodinâmicos: piau (Leporinus reinhardti), curimba (Prochilodus costatus)

e mandi Pimelodus maculatus. Os gráficos para velocidade crítica (uma

medida particular derivada da velocidade máxima) em função do

comprimento total de peixes, quando logaritmizados, não apresentaram

forte correlação linear (para as três espécies, < 0,50), porém, quando

comparados os dados obtidos para peixes de ambientes temperados (entre 25

e 27ºC), os peixes sul-americanos apresentaram velocidades críticas maiores.

Ensaios laboratoriais em túneis hidrodinâmicos ainda são escassos,

principalmente para espécies neotropicais apesar da legislação de alguns

estados brasileiros obrigarem a implementação de mecanismos de

transposição para peixes.

O cálculo de todos os parâmetros e variáveis envolvidas nesse

fenômeno, apesar de partirem de premissas gerais, carece de

particularidades características da espécie (relação peso-comprimento e

capacidade de retirada de 02), como apontado no presente estudo,

subestimando ou superestimando o tempo de resistência.

Além do mais, a fonte energética não tem origem apenas da reserva

de glicogênio nos músculos. Ao medir a utilização energética total na

corsula, (um outro mugilídeo), Rhinomugil corsula, Sukumaran e Kutty

(1987) encontraram maiores quantidades de excreção de nitrogênio e amônia

depois que os peixes foram submetidos a exercícios de nado intenso,

indicando a utilização de proteínas durante a última fase do exercício.

Ao calcular e , Beach (1984) faz o ajuste para e usando

a relação peso-comprimento , entretanto não deixa isso explícito.

Portanto, sugere-se aqui que a energia estocada seja avaliada por , sendo, que para maior precisão, seja espécie-específica, e

que o potencial máximo de retirada de oxigênio seja calculado por

, permitindo que a fórmula de Wardle-Yingqi possa ser

aplicada a qualquer peixe.

Com essa extensão também é possível verificar se o tempo de

resistência é passível de variação em função da relação peso-comprimento,

refletida em diferenças na constante de normatização e no expoente de

alometria. Ambos podem “incorporar” os efeitos do ambiente sobre a

população-alvo, já que, para um determinado comprimento, o peso de um

peixe pode variar como resultado de seu histórico alimentar e pela alocação

de energia requerida para crescer e reproduzir. Consequentemente, esses

parâmetros podem variar espacialmente (entre regiões) e temporalmente

(entre estações) (Kimmerer et al., 2005).

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possível desdobramento para o cálculo do tempo de resistência para peixes migratórios neotropicais..

RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 19-31,

Jun. 2013.

È importante lembrar que calculado pode estar subestimado,

pois essa variável considera apenas o estoque energético da reserva de

glicogênio intramuscular = 1790 J/kg de músculo de peixe e isso é

questionável, já que a distribuição de músculos ao longo de todo o corpo do

peixe pode variar de espécie para espécie. Beach definiu esse valor

considerando que um salmão de massa corporal média tem 50% do seu peso

total reservado para musculatura e sem muitas justificativas, ele partiu de

=5580 J/kg para =1790 J/kg.

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Artigo Original

MONERÓ,Tatiana. Efeitos da associação de benzo(a)pireno e 17 β-estradiol em biomarcadores de

biotransformação em tilápias Oreochromis niloticus. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,

Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 32-61, Jun. 2013.

Efeitos da associação de benzo(a)pireno e 17 β-

estradiol em biomarcadores de biotransformação

em tilápias Oreochromis niloticus.

Tatiana Moneró

Química Ambiental, formada pela Universidade Estadual

Paulista (UNESP), Mestranda em Saúde, Ambiente e

Sustentabilidade pela Universidade de São Paulo (USP/FSP).

Curso de Controle Ambiental no Setor de Petróleo e Gás (PUC-

Rio); Curso de Remediação Ambiental (Edutech). Analista de

Gerenciamento de Risco Toxicológico da Intertox Ltda. E-mail:

[email protected]

Resumo

A vida dos organismos aquáticos é afetada pela intensa contaminação

ambiental. Os sistemas bioquímicos envolvidos na biotransformação dos

contaminantes podem ser usados como biomarcadores para o diagnóstico de

contaminação ambiental. Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs)

e os desreguladores endócrinos (DEs) são compostos vastamente

encontrados no meio e, apesar de virem recebendo atenção dos

pesquisadores, ainda há muito a se conhecer sobre seus efeitos nos

organismos. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos em biomarcadores

bioquímicos de metabolização da exposição ao HPA benzo(a)pireno (BaP) em

organismos pré-expostos ao DE 17 β-estradiol (E2) e os efeitos do E2 em

organismos pré-expostos ao BaP. Foram usados peixes machos da espécie

Oreochromis niloticus e analisadas a atividade da etoxi-resorufina O-

deetilase (EROD), benziloxi-resorufina O-desbenzilase (BROD), pentoxi-

resorufina O-despentilase (PROD) e glutationa S-transferase (GST) no

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biotransformação em tilápias Oreochromis niloticus. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,

Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 32-61, Jun. 2013.

fígado após 5 e 10 dias. No menor período avaliado a pré-exposição ao E2

não inibiu a atividade da EROD, porém no maior período de exposição, a

pré-exposição ao E2 diminuiu a indução da enzima pelo BaP. A pré-

exposição ao BaP induziu a EROD a ponto de sua atividade não ser inibida

pela posterior exposição ao E2, nos dois períodos experimentais. No menor

período avaliado, a pré-exposição ao E2 potencializou a indução da PROD

em relação à exposição apenas ao BaP. A pré-exposição ao E2 e posterior

exposição ao BaP induziu a atividade da BROD mais acentuadamente no

maior período avaliado comparado com o menor período. A pré-exposição ao

E2 dimimuiu a atividade da GST em relação à exposição exclusiva ao BaP,

nos dois períodos experimentais. Todos os biomarcadores se mostraram

sensíveis à exposição ao BaP e E2 associados, principalmente a atividade da

EROD. De modo geral, os biomarcadores se mostraram mais sensíveis à pré-

exposição ao E2 seguida de exposição ao BaP.

Palavras-chave: Oreochromis niloticus, benzo(a)pireno, 17 β-estradiol,

P450, glutationa S-transferase

Abstract

The life of aquatic organisms is affected by intense environmental

contamination. The biochemical systems involved in detoxification of

contaminants can be used as biomarkers in the diagnosis of organisms’

reaction to environmental contamination. Polycyclic aromatic hydrocarbons

(PAHs) and endocrine disrupters (EDs) are compounds widely found in the

environment and despite the attention recently received from researchers,

their effects on organisms are not yet well known. The objective of this study

was to evaluate the effects on biochemical biomarkers of exposure to PAH

metabolism of benzo (a) pyrene (BaP) in organisms pre-exposed to DE 17 β-

estradiol (E2) and the effects of E2 in organisms pre- exposed to BaP. We

used male fish species Oreochromis niloticus and analyzed the activity of O-

ethoxy-resorufin deetilase (EROD), O-benzyloxy-resorufin debenzylase

(BROD), O-pentoxide-resorufin depentylase (PROD) and glutathione S-

transferase (GST) in the liver after 5 and 10 days. In the shorter period

assessed the pre-exposure to E2 did not inhibit the activity of Erode, but in

the longer period of exposure, pre-exposure reduced the E2 enzyme

induction by BaP. Pre-exposure to BaP induced a diminish activity to the

point of not being inhibited by subsequent exposure to E2 in both

experimental periods. In the shorter period assessed the pre-exposure to E2

enhanced the induction of PROD on BaP exposed only. Pre-exposure to E2

and subsequent exposure to BaP induced BROD activity increased more

sharply in the study period compared with the shortest period. Pre-exposure

to E2 degrades the activity of GST in relation to exclusive exposure to BaP

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biotransformação em tilápias Oreochromis niloticus. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,

Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 32-61, Jun. 2013.

in both experimental periods. All biomarkers were sensitive to exposure to

BaP and E2 mainly when associated. In general biomarkers were more

sensitive to pre-exposure to E2 followed by exposure to BaP.

Keywords: Oreochromis niloticus, benzo[a]pyrene, 17 β-estradiol, P450,

glutathione S-transferase

Introdução

Com o crescente aumento populacional e o consequente e elevado

consumo da água, esta vem sendo um recurso alvo de atenção por diversos

setores. A água é um fator muito importante na manutenção das funções

vitais dos seres vivos e a contaminação do ambiente aquático é hoje uma

grande preocupação de ambientalistas e órgãos de saúde pública. O consumo

de água contaminada pode causar danos severos aos organismos, entretanto,

a poluição aquática só recebeu a devida atenção após ser atingido um limite

a partir do qual foi possível perceber graves consequências nos ecossistemas

e em seus organismos.

Atividades industriais, agrícolas e domésticas são responsáveis pelo

uso de mais de um terço da água doce disponível, sendo grandes causadoras

da contaminação destas águas por numerosos compostos sintéticos. As

águas contaminadas atingem rios, lagos, nascentes e oceanos contendo uma

infinidade de xenobióticos¹ em diversas concentrações, causando prejuízo

para muitas espécies aquáticas e ameaçando a biodiversidade de

ecossistemas. Muitos dos compostos lançados nos ambientes aquáticos

podem sofrer biomagnificação através da cadeia alimentar e,

consequentemente, atingir locais distantes de seu ponto inicial de descarga,

fazendo com que a poluição chegue, também, em áreas onde não há

atividade humana significativa (SARKAR, 2006).

Dentre os diversos poluentes, podemos destacar os hidrocarbonetos

policíclicos aromáticos (HPAs) e os desreguladores endócrinos, como o

hormônio estrogênico natural 17β-estradiol (E2). Estes contaminantes

podem ser introduzidos no meio aquático por diversas vias, causando

perturbações ao ambiente e uma série de distúrbios metabólicos nos

organismos (LEMAIRE; LIVINGSTONE, 1993; STEGEMAN et al., 1992).

Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) constituem uma

família de compostos caracterizada por possuir dois ou mais anéis

aromáticos condensados. Estes compostos têm ampla distribuição e são

encontradas como constituintes de misturas complexas na maioria dos

compartimentos ambientais. Até o começo do século XX havia um equilíbrio

entre a produção e a degradação natural de HPAs, sendo a sua concentração

baixa e constante. Com o aumento do desenvolvimento industrial, esse

equilíbrio foi perturbado e a razão entre a produção e a degradação de HPAs

tem aumentado gradativa e substancialmente (CRESSER et al., 1993;

TREVELIN, 1992).

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Devido à sua natureza lipofílica, os HPAs podem penetrar facilmente

nas membranas biológicas e se acumular nos organismos vivos

(TUVIKENE, 1995), sendo que a taxa de hidrocarbonetos aromáticos

acumulados nos organismos aquáticos é altamente específica (NORTON et

al., 1985).

Um dos HPAs que merece destaque é o benzo(a)pireno (BaP, Figura 1),

cuja formação se dá pela combustão incompleta de material orgânico

(principalmente a exaustão de motores a diesel ou a gasolina), da queima de

carvão, a fumaça de cigarro, além de vários processos industriais

(FIEDLER; MUCKE, 1991; JACOB et al., 1991; HARVEY, 1985). Devido ao

seu caráter ubiquitário, o benzo(a)pireno é mutagênico e carcinogênico, se

mostrando uma grande ameaça à saúde dos organismos (VAN DER HURK,

2006).

Figura 1 - Estrutura molecular do Benzo(a)pireno.

Os sanitaristas e biólogos têm se preocupado também, com os

hormônios sexuais, notadamente os estrógenos, que são compostos

extremamente ativos biologicamente. Os estrógenos têm sido referidos como

agentes etiológicos de feminilização em animais aquáticos e causadores de

câncer. Os estrógenos naturais 17 β-estradiol (E2), estriol (E3), estrona (E1)

e o sintético 17 α-etinilestradiol (EE2), desenvolvidos para uso médico em

terapias de reposição hormonal feminina e métodos contraceptivos, são os

que despertam maiores preocupações, pela constante introdução ao

ambiente (SOTO et al., 2009).

A mudança de padrões quanto à atividade sexual dos jovens

atualmente causou um aumento exorbitante no consumo de contraceptivos,

que são eliminados através da urina e, por consequência, são levados pela

rede coletora de esgoto até os corpos de água.

O uso indiscriminado de hormônios estrogênicos na bovinocultura,

suinocultura, avicultura e aqüicultura também são responsáveis por uma

boa parte desses contaminantes nos mananciais. Além disso, as fêmeas de

modo geral, contribuem para a contaminação do meio aquático pois, em

condições normais, excretam hormônios estrogênicos no ambiente.

Westerhoff et al. (2005) mostrou que os métodos convencionais de

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tratamento de efluente doméstico remove menos de 25% dos desreguladores

endócrinos (Des) estrogênicos.

O 17β-estradiol (Figura 2) é o principal hormônio estrogênico humano.

Possui 18 carbonos com um anel fenólico, que é o componente estrutural

responsável pela alta afinidade em ligar-se ao receptor de estrogênio e

elucidar a resposta estrogênica (HUBER et al., 2004).

Figura 2 - Estrutura molecular do 17β-estradiol.

Biomarcadores de contaminação

O estudo do nível de contaminação aquática pode ser realizado de

diversas maneiras. Dentre elas, a análise de biomarcadores de contaminação

é bastante eficaz. A principal razão para o uso dos biomarcadores em

estudos ambientais é porque são capazes de prover indicações sobre os

efeitos dos contaminantes em questão.

Os biomarcadores são definidos como sendo respostas biológicas aos

poluentes ambientais medidas nos fluidos e tecidos corpóreos de um

organismo ou em suas excretas, como fezes e urina. Uma das vantagens de

se utilizar esta metodologia é o fato de que os biomarcadores são

significativamente alterados na fase inicial da contaminação, evitando que a

intoxicação chegue a um ponto impossível de ser revertido. (VAN DER

OOST et al., 2003).

De acordo com a Organização Mundial da Saúde (World Health

Organization-WHO - 1993), os biomarcadores são divididos em três classes:

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Biomarcadores de exposição: indicam a exposição de um organismo a

uma ou mais substâncias químicas, porém, não fornecem informação sobre o

grau de efeitos adversos que a exposição pode causar.

Biomarcadores de efeito: demonstram efeitos adversos no organismo

através da medida de parâmetros bioquímicos, fisiológicos, comportamentais

ou qualquer outra alteração nos tecidos ou fluidos que possa ser classificada

como associada a uma mudança no estado de saúde do individuo.

Biomarcadores de susceptibilidade: indicam a capacidade de um

organismo em responder às alterações de exposição a um contaminante

específico, envolvendo fatores genéticos e alterações nos receptores

celulares, que podem afetar a susceptibilidade de um organismo à exposição.

Dentre os biomarcadores mais utilizados, destacam-se sistemas

bioquímicos relacionados com o estresse oxidativo e a biotransformação de

xenobióticos.

Fases do metabolismo de biotransformação

O processo de metabolização de xenobióticos é dividido em três fases,

sendo as fases I e II (Figura 3) correspondentes à biotransformação,

enquanto que a fase III está relacionada com a excreção dos produtos da

biotransformação.

O complexo enzimático citocromo P450 e as glutationas-S-transferases

(GSTs) constituem as principais enzimas de biotransformação de fases I e II,

respectivamente. Portanto, o aumento da atividade de tais enzimas em um

dado organismo, pode indicar a exposição dos organismos a contaminantes

ambientais (VAN DER OOST et al., 2003).

Assim, alterações nos níveis da atividade das enzimas de

biotransformação de xenobióticos podem ser utilizadas como biomarcadores.

Figura 3 – As principais reações das fases do metabolismo de xenobióticos.

De acordo com Van der Oost et al. (2003), a primeira fase do

metabolismo de detoxificação, expõe ou adiciona grupos funcionais com

átomos de oxigênio reativos através de reações de oxidação, redução ou

hidrólise. Por isso, essa fase se caracteriza por transformar compostos

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lipofílicos em produtos mais solúveis em água, facilitando, assim, a excreção

destes metabólitos. As principais reações dessa fase são catalisadas por

enzimas monooxigenases microssomais, como o citocromo P450 (cit P450),

citocromo b5 e NADPH citocromo P450 redutase, para a maioria dos

xenobióticos.

O complexo enzimático citocromo P450 é formado por heme-proteínas

ligadas principalmente às membranas de retículos endoplasmáticos lisos de

células hepáticas (VAN DER OOST et al., 2003). Essa família de enzimas

está envolvida com o metabolismo oxidativo de uma grande quantidade de

substratos, como drogas, xenobióticos, compostos endógenos, entre outros.

Entretanto, alguns compostos intermediários originados nesse metabolismo

podem, por vezes, ser altamente reativos e acabar interagindo com muitas

biomoléculas (SARASQUETE; SEGNER, 2000).

A subfamília P450 1A (CYP1A) é um dos biomarcadores bioquímicos

de contaminação aquática mais estudados e existem fortes evidências de

que, em peixes, a indução dessa isoforma está relacionada à exposição a

HPAs (VAN DER OOST et al., 2003). Para se verificar a atividade catalítica

da CYP1A, utiliza-se a análise da atividade enzimática da 7-etóxiresorufina

0-deetilase (EROD), característica dessa isoforma. Esta análise é um método

cinético que mede a 0-dealquilação do substrato não fluorescente 7-etóxi-

resorufina em um produto fluorescente, a resorufina (SARASQUETE e

SEGNER, 2000) (Figura 4).

Outras isoformas podem ser medidas igualmente através do uso de

outros substratos fluorescentes, ou cujo produto seja fluorescente, como a

metóxi (MR), pentóxi (PR) e benzóxi-resorufina (BR). Segundo alguns

autores, em peixes, a atividade de P450 frente a estes substratos são

indicativos das isoformas 1 A2 (MR), 2B (PR) e 3B (BR) do citocromo P450

(NICARETA, 2004; ARUKWE, et al., 2008). Porém, existem controvérsias

sobre as corretas atribuições à isoformas específicas frente a cada um destes

substratos.

Figura 4 - Reação mostrando atividade do citocromo P450 sobre a 7-etóxi-

resorufina. Adaptado de Whyte et al.

O metabolismo da fase II envolve a adição de um ligante endógeno,

geralmente um grupo polar, ao xenobiótico ou aos seus metabólitos, para

facilitar ainda mais sua excreção (VAN DER OOST et al., 2003). As

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Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 32-61, Jun. 2013.

glutationas S-transferases (GST) são uma das classes de enzimas que

desempenham essa função.

As GST são um grupo de enzimas da fase II que catalisam a reação de

-glutamil-cisteinil-glicina) na forma

reduzida (GSH) com uma variedade de compostos eletrofílicos, envolvendo a

detoxificação de intermediários reativos, assim como de alguns peróxidos

orgânicos. A maioria dos estudos que determinam a atividade de GST total

utiliza o substrato artificial 1-cloro-2,4- dinitrobenzeno (CDNB, Figura 5)

por ser substrato para a maior parte das isoformas de GSTs (VAN DER

OOST et al., 2003)

Figura 5 - Reação de substituição catalisada pela GST no substrato CDNB.

A GSH é introduzida na posição 1 no lugar do Cl, dando origem a um conjugado

de glutationa.

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Efeito de misturas de contaminantes em organismos aquáticos

Existem muitos estudos que avaliam os efeitos bioquímicos dos

contaminantes isolados nos organismos (ORUC, 2010; WILLS et al., 2010;

VILLA-CRUZ, 2009), mas somente estudos recentes tratam de efeitos de

misturas de contaminantes em biomarcadores bioquímicos, sendo que a

maioria desses estudos trata de biomonitoramento ambiental (IWANOWICZ

et al., 2011; LU et al., 2011).

Sabe-se que a resposta a contaminantes combinados pode ser maior ou

menor que a soma dos efeitos de cada um deles isoladamente, podendo-se

ter:

Efeito Aditivo: efeito final igual à soma dos efeitos de cada um dos

agentes envolvidos;

Efeito Sinérgico: efeito maior que a soma dos efeitos de cada agente em

separado);

Potencialização: o efeito de um agente é aumentado quando em

combinação com outro agente;

Antagonismo: o efeito de um agente é diminuído, inativado ou

eliminado quando se combina com outro agente.

A avaliação dos efeitos de multixenobióticos, uma situação atualmente

corriqueira nos ambientes aquáticos, é de extrema valia uma vez que pouco

se conhece a esse respeito e os trabalhos já realizados sobre o assunto são

bastante escassos e geralmente tratam de misturas de contaminantes de

uma mesma categoria, como dois ou mais poluentes orgânicos, diferentes

pesticidas, DEs.

Estudos relatam que o BaP, em altas concentrações, é indutor da GST

e da EROD e que o E2 é inibidor da EROD, mas não há estudos que relatam

a associação dos dois compostos. Não se sabe, também, se a ordem de

exposição seqüencial de compostos tóxicos pode acarretar em respostas

diferentes, ou seja, se ao pré-expor os peixes ao E2 seguido do BaP, a

resposta será a mesma que pré-expor os animais ao BaP seguido do E2.

Também já foi mostrado em trabalho anterior no nosso laboratório que o E2

induz a BROD e a BROD (BITENCOURT et al, 2011) e assim optamos por

testar se o BaP tem o mesmo efeito e se a associação dos dois contaminantes

potencializa o efeito.

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Assim esse estudo avaliou se a metabolização desses dois compostos em

misturas potencializa ou reduz a atividade das enzimas durante as fases I e

II, visando fornecer informações importantes que contribuirão para a

discussão e compreensão de achados bioquímicos em biomonitoramento

aquático de ambientes sujeitos a mistura de contaminantes.

Peixes como sentinelas em estudos da qualidade da água

É comum a utilização de invertebrados no monitoramento ambiental,

pois são componentes majoritários dos ecossistemas e apresentam

abundância populacional (MARTINEZ et al., 1992; PÉQUEUX, 1995).

Entretanto, o número de trabalhos em que peixes são empregados como

sentinelas da qualidade dos ecossistemas aquáticos vem aumentando com o

tempo. No Brasil, ainda são poucos os estudos de campo que avaliam as

respostas biológicas de espécies nativas aos eventuais contaminantes

presentes no ambiente (WINKALER et al., 2001). Os peixes ocupam os mais

diversos ambientes aquáticos e são de grande importância comercial, já que

fazem parte da dieta de muitos países e, em alguns deles, são a principal

fonte de proteínas. Assim, vários trabalhos fazem uso destes animais para

avaliar o efeito do estresse causado por variações no ambiente aquático.

A tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) é uma espécie amplamente

utilizada como organismo sentinela em estudos de contaminação de

ambientes de água doce. A espécie é de origem africana, foi introduzida no

Brasil em 1971 em açudes do nordeste, e no sudeste em 1982. Atualmente,

no estado de São Paulo, é a principal espécie cultivada em aqüicultura como

fonte alimentar. É reconhecida pela sua sensibilidade em responder

rapidamente às alterações ambientais (VIJAYAN et al., 1996).

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Objetivo

O objetivo central desse projeto foi avaliar diversas respostas

bioquímicas decorrentes da exposição ao poluente orgânico benzo(a)pireno e

ao desregulador endócrino 17β-estradiol isoladamente e em misturas em

Tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus).

Dentre os biomarcadores de contaminação ambiental, foram analisados

sistemas relacionados com a biotransformação de xenobióticos da fase I

(atividade EROD, BROD e PROD) e fase II (atividade da GST).

As hipóteses testadas avaliaram se a pré-exposição ao E2 inibe a

atividade EROD a ponto de não ser induzida pela posterior exposição ao

BaP, se a pré-exposição ao BaP induz a atividade EROD a ponto de não ser

inibida pela posterior exposição ao E2 e se a pré-exposição a um dos

compostos seguida da exposição ao outro induz mais significativamente a

GST, a BROD e a BROD do que no grupo só exposto a um composto

Assim, o presente trabalho teve por intuito o diagnóstico da exposição

dos peixes aos contaminantes isoladamente, e verificar quais modificações

ocorrem nestas respostas quando os peixes são expostos a misturas

complexas dos mesmos.

Metodologia

A espécie de peixes utilizada no experimento foi a tilápia do Nilo,

Oreochromis niloticus. Foram usados 91 peixes machos com peso de 64,01 ±

13,90 g e tamanho de 12,4 ± 1,16 cm, mantidos em aquários com 100 L de

água, sob constante aeração e temperatura controlada de 25 ± 0,5oC,

privados de alimentação.

Figura 6- Tilápia do nilo - Oreochromis niloticus

Exposição controlada dos animais aos contaminantes

O experimento de exposição dos peixes foi realizado na EMBRAPA-

Jaguariúna/SP em abril de 2010. Foram usadas as concentrações de 0,3

mg/L de benzo(a)pireno e 5 µg/L de 17β-estradiol diluídos em acetona,

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adicionados nos aquários conforme o Quadro 1. Acetona foi adicionada

também nos grupos controle.

Inicialmente os aquários foram montados e enchidos com 100L de

água, constantemente aerada por meio de aeradores. Colocaram-se então os

peixes e, após 48 h se iniciou a adição dos contaminantes, de acordo com o

Quadro I. No total foram usados 14 aquários, sendo 7 deles usados para

exposição por 5 dias e os outros 7 expostos por 10 dias. Os desenhos

experimentais de adição dos contaminantes foram iguais para os dois

períodos de exposição. O aquário I não recebeu tratamento, sendo

considerado o grupo controle. Os aquários 2 e 5 receberam tratamento com

E2 no tempo zero e, após 3 dias, o aquário 5 recebeu tratamento com BaP.

Os aquários 3 e 6 receberam tratamento com BaP no tempo zero e, após 3

dias, foi adicionado o E2 no aquário 6. Dois outros aquários, sem nenhum

tratamento no tempo zero (4 e 7), receberam tratamento com E2 (aquário 4)

e BaP (aquário 7) após 3 dias.

Os peixes do primeiro grupo de 7 aquários foram coletados após 5 dias

do início das adições dos contaminantes (tempo zero), enquanto que os

animais dos 7 aquários restantes (Grupo II) foram coletados após 10 dias.

Portanto, a disposição dos aquários com os respectivos contaminantes

ficou a seguinte:

- Aquário 1: sem contaminantes

- Aquário 2: exposto somente a E2 nos 5 dias

- Aquário 3: exposto exposto somente a BaP nos 5 dias

- Aquário 4: sem contaminantes nos 2 primeiros dias e depois exposto a BaP

por 2 dias

- Aquário 5: pré-exposto a E2 por 3 dias e posteriormente a BaP por 2 dias

- Aquário 6: pré-exposto a BaP por 3 dias e posteriormente a E2 por 2 dias

- Aquário 7: sem contaminantes nos 3 primeiros dias e depois exposto a E2

por 2 dias

- Aquário 8: sem contaminantes

- Aquário 9: exposto somente a E2 nos 10 dias

- Aquário 10: exposto exposto somente a BaP nos 10 dias

- Aquário 11: sem contaminantes nos 3 primeiros dias e depois exposto a

BaP por 7 dias

- Aquário 12: pré-exposto a E2 por 3 dias e posteriormente a BaP por 7 dias

- Aquário 13: pré-exposto a BaP por 3 dias e posteriormente a E2 por 7 dias

- Aquário 14: sem contaminantes nos dois primeiros dias e depois exposto a

E2 por7 dias.

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Quadro 1 - Esquematização do experimento

Processamento das amostras

Os peixes tiveram os fígados dissecados e congelados a -80°C.

Amostras de tecidos foram homogeneizadas em tampão Tris-HCl 50mM,

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EDTA 1mM, DTT 1mM, sacarose 0,5M; pH 7,4; contendo inibidores de

protease (PMSF 100µM), e centrifugados a 9168 x g por 20 minutos. A

fração sobrenadante foi coletada e centrifugada novamente a 50.000 x g por

60 minutos, para a obtenção das frações citosólica e pellet.

Avaliação da atividade do Citocromo P450

A atividade de citocromo P450 foi avaliada pela especificidade de três

isoformas pelos substratos: Etoxiresorufina O-desetilase (EROD),

Benziloxiresorufina O-desbenzilase (BROD) e Pentoxiresorufina O-

despentilase (PROD). As atividades da EROD, BROD e PROD foram

medidas segundo o método de Burke e Mayer (1985) modificado. Extratos

microsomais protéicos do fígado foram avaliados em um espectrofluorímetro

por 3 min.

Glutationa S-transferase

Na fração citosólica, avaliou-se a atividade da GST pelo método de

Keen, Habig e Jakoby (1976). O aumento de absorbância foi acompanhado a

340 nm em espectrofotômetro durante 1 minuto.

Análise estatística

A análise estatística foi realizada com o auxílio do software Statistica

7.1. Os resultados foram expressos como média ± desvio padrão da média.

Diferenças significativas detectadas entre os grupos foram aceitas para

valores de p < 0,05.

Resultados

Atividade da EROD

Conforme se pode observar na Figura 7, a atividade da enzima não foi

afetada pela exposição ao E2 nos períodos analisados. O grupo pré-exposto

ao E2 e posteriormente exposto ao BaP apresentou uma indução significante

na atividade da EROD quando comparado com os grupos expostos aos

containantes isoladamente no menor período estudado. O grupo pré-exposto

ao E2 seguido da exposição ao BaP por 7 dias apresentou menor atividade

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da EROD quanto comparado com a atividade do grupo exposto somente ao

BaP por 7 dias e não apresentou diferença significante em relação ao grupo

exposto somente ao E2.

O grupo pré-exposto ao BaP e posteriormente exposto ao E2 por 2 dias

apresentou indução da EROD quando comparado aos grupos expostos

exclusivamente ao E2 e ao BaP, por 2 e 5 dias respectivamente ao BaP.

Também o grupo pré-exposto ao BaP e exposto posteriormente ao E2 por 7

dias apresentou maior atividade da EROD quando comparado aos grupos

expostos exclusivamente ao E2 e BaP. A atividade da enzima foi maior no

grupo exposto ao BaP por 5 dias do que no grupo exposto por 10 dias e

menor no grupo exposto ao E2 por 7 dias do que no grupo exposto por 2 dias.

Atividade da BROD

A atividade da BROD está representada na Figura 8. O grupo pré-

exposto ao E2 e posteriormente exposto ao BaP por 7 dias apresentou

indução significante da BROD quando comparada com o grupo pré-exposto

ao E2 e posteriormente exposto ao BaP por 2 dias. Os demais tratamentos

não apresentaram resultados significantes para p < 0,05.

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Figura 7 - Atividade da etóxi-resorufina O-desalquilase (EROD) no fígado de

tilápias após exposição a misturas de benzo(a)pireno (BaP) e 17β-estradiol (E2).

Letras iguais indicam diferença significativa para p < 0,05. * indica diferença

entre o grupo pré-exposto ao E2 3 dias e BaP 7 dias para p < 0,05.

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Figura 8 - Atividade da benzil-resorufina O-desalquilase (BROD) no fígado de

tilápias após exposição a misturas de benzo(a)pireno (BaP) e 17β-estradiol (E2). *

indica diferença entre o grupo pré-exposição E2 3 dias e BaP 2 dias para p< 0,05.

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Atividade da PROD

A atividade da PROD está representada na Figura 9.

O grupo pré-exposto ao E2 e posteriormente exposto ao BaP por 2 dias

apresentou indução da PROD quando comparado com os grupos expostos

exclusivamente ao BaP por 2 dias e ao E2 por 5 dias . A atividade da

enzima foi significativamente maior no grupo exposto à mistura de E2 e BaP

no menor período de tempo quando comparado ao maior período.

O grupos expostos ao BaP por 5 e 10 dias apresentaram indução da

PROD porém não diferiram entre si. O E2 não alterou a atividade da enzima

em relação aos grupos controles mas a atividade do grupo exposto ao

hormônio por 7 dias foi maior do que no grupo exposto por 2 dias.

Os demais tratamentos não alteraram significativamente a atividade

da enzima

Atividade da GST

A atividade da GST está representada na Figura 10. O E2 induziu a

atividade da enzima somente após 5 dias de tratamento e os grupos

expostos ao BaP apresentaram indução da atividade da enzima nos dois

períodos avaliados. A atividade da GST foi maior no grupo exposto ao BaP

por 2 dias do que no grupo pré-exposto ao E2 e posteriormente exposto

aoBaP por 2 dias e também foi maior no grupo exposto ao BaP por 7 dias do

que no grupo pré-exposto ao E2 e posteriormente exposto ao BaP por 7 dias.

O BaP induziu a GST após 5 e 10 dias e no grupo exposto somente ao

BaP por 5 dias a atividade da enzima foi maior do que no grupo pré-exposto

ao BaP e posteriormente exposto ao E2 por 2 dias. Os demais tratamentos

não afetaram significativamente a atividade da enzima.

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Figura 9 - Atividade da pentil-resorufina O-desalquilase (PROD) no fígado de

tilápias após exposição a misturas de benzo(a)pireno (BaP) e 17β-estradiol (E2).

Letras iguais indicam diferença significativa para p < 0,05.

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Figura 10 - Atividade da glutationa S-transferase (GST) no fígado de tilápias após

exposição a misturas de benzo(a)pireno (BaP) e 17β-estradiol (E2). Letras iguais

indicam diferença significativa para p < 0,05.

Discussão

O fígado é um órgão importante quando se considera a ação dos

poluentes químicos sobre o peixe, pois é o primeiro órgão na

biotransformação dos xenobióticos e, por isso, é potencialmente vulnerável à

ação tóxica de um xenobiótico. Devido à sua função na biotransformação de

xenobióticos e sua sensibilidade a eles, esse órgão tem recebido atenção

especial em estudos toxicológicos relacionados à contaminação de diferentes

espécies de peixes por agentes químicos orgânicos e inorgânicos (HINTON et

al., 1992). Portanto, o fígado dos peixes é considerado um órgão-alvo para

estudos de contaminação ambiental, justificando, assim, a análise da

atividade das enzimas neste órgão.

Estudo prévio em nosso laboratório revelou que o BaP a 0,5 mg/L

induziu a EROD na espécie Oreochromis niloticus (TRIDICO et al., 201).

Em outro estudo em nosso grupo, Bitencourt et al.(2011) avaliaram os

efeitos do E2 nas concentrações de 5 e 15 µg/L, no qual significativos

aumentos na BROD e PROD foram observados. Baseado nesses dados,

optamos por testar as concentrações de 0,3 mg/L do BaP e assim avaliar se

essa concentração um pouco mais baixa causa indução da EROD e se a

concentração de 5 µg/L do hormônio causa efeitos nos mesmos parâmetros. O aumento da atividade de enzimas de biotransformação de fases I e II,

como citocromo P450 e glutationa S-transferase (GST), respectivamente, são considerados os primeiros sinais biológicos da presença de poluentes no meio ambiente (VAN DER OOST et al., 2003).

A EROD é comumente utilizada para verificar a indução do citocromo

P450 1A em peixes expostos a vários contaminantes, principalmente aos

HPAs (VAN DER OOST et al., 2003). Sendo o BaP um HPA, estudos

relatam que o composto é indutor da EROD.

No entanto, o composto E2 é conhecido por inibir a atividade da

EROD em peixes (VACCARO et al., 2005), porém o mecanismo que leva a

essa inibição foi muito pouco esclarecido. Navas e Segner (2001) tentaram

elucidar esse mecanismo e relatam que ocorrem dois eventos, inibição direta

pelo E2 do sítio catalítico da enzima CYP 1A e inibição da transcrição de

CYP 1A pela ligação E2-ER (receptor-estrógeno). Assim a atividade EROD é

considerada também um biomarcador sensível a hormônio estrogênico.

Navas e Segner (2001) observaram que a indução da atividade EROD

pela βNF (β-naftoflavona) em hepatócitos de truta não é afetada pela

presença do E2. No presente estudo a EROD se mostrou induzida pelo BaP,

mais acentuadamente no menor período de exposição do que no maior o que

pode sugerir a recuperação do organismo no decorrer do tempo. No entanto,

o E2 não afetou a atividade da enzima de forma inversa, sugerindo que a

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concentração e/ou período de exposição testados não foram suficientes para

inibir a enzima. A mistura dos dois contaminantes apresentou resultados

intrigantes quanto à atividade da EROD.

A mistura do E2 com o BaP nos animais testados, no maior período

analisado, mostrou que o efeito inibidor do E2 se sobressai em relação ao

efeito do indutor BaP, pois, na mistura, a atividade da EROD se mostrou

menor do que no grupo exposto somente ao BaP. No menor período

analisado, os resultados foram adversos, pois o grupo exposto somente ao

BaP, mostrou menor atividade da enzima do que o grupo exposto à mistura.

Esses dados foram intrigantes no sentido de que, apesar do E2 causar

inibição da EROD quando estudado isoladamente, apresentou um efeito

contrário na presença do indutor BaP, resultando em um efeito de

potencialização (o efeito de um agente é aumentado quando em combinação

com outro agente). Assim, os resultados podem sugerir que o fator tempo de

exposição pode diferir no tipo de resposta em relação ao estímulo da

biotransformação.

Já a mistura do BaP com o E2, em ambos os períodos analisados,

mostrou que o efeito indutor do BaP se sobressai ao efeito inibidor do E2,

pois houve maior indução da EROD nos grupos expostos às misturas do que

nos grupos expostos somente ao BaP.

Os resultados obtidos com as misturas sugerem que a pré-exposição a

um outro contaminante pode diferir na resposta da biotransformação desses

contaminantes associados.

A associação dos dois contaminantes apresentou uma diminuição da

atividade da GST durante o período de 5 dias comparado com a exposição

aos dois contaminantes isoladamente. E, na exposição por 10 dias, a mistura

dos dois contaminantes apresentou uma menor atividade do que somente ao

grupo exposto exclusivamente ao BaP. Estes resultados sugerem que o E2

age de forma a minimizar os efeitos causados pelo BaP, apresentando um

efeito antagônico (o efeito de um agente é diminuído, inativado ou eliminado

quando se combina com outro agente).

A atividade da PROD como indicativo da isoforma 2B (TRUST et al.,

2000) e a atividade da BROD como indicativo da isoforma 3A

(HAGEMEYER et al., 2010) são biomarcadores também sensíveis, porém

são estudados com menos frequência em peixes e outros organismos

aquáticos, sendo a BROD ainda menos avaliada. As atribuições de atividade

da BROD e PROD às isoformas específicas de P450 em peixe ainda não são

conclusivas na literatura.

Meimberg et al. (1997) observarm indução da EROD, BROD e PROD

em gastrópodes expostos a Aroclor 1254 (composto formado por mistura de

bifenilas policloradas). Estudo prévio em nosso laboratório mostrou a

indução da BROD por 5 e 15 µg/L de E2 e indução da PROD por 15 µg/L

(BITENCOURT et al. 2011).

Porém, nesse estudo a BROD se mostrou induzida por 5 µg/L do E2

apenas no grupo pré-exposto ao hormônio e posteriormente exposto ao BaP,

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biotransformação em tilápias Oreochromis niloticus. RevInter Revista Intertox de Toxicologia,

Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 32-61, Jun. 2013.

no maior período de exposição em relação ao menor período de exposição,

sugerindo a atuação da isoforma 3A na metabolização de organismo exposto

à mistura dos contaminantes. Nossos resultados não sugerem a atuação da

isoforma na metabolização dos contaminantes individualmente, nas

concentrações e períodos testados.

A PROD se mostrou um biomarcador mais sensível do que a BROD

frente às exposições testadas. A exposição à mistura do E2 com o BaP, no

menor período de tempo, induziu mais acentuadamente a enzima do que nos

grupos expostos ao BaP e E2 individualmente, sugerindo, dessa forma, um

efeito sinérgico (efeito de um é potencializado pela presença do outro) dos

dois contaminantes sobre a isoforma 2B.

Tridico et al (2010) observou indução da GST em Oreochromis

niloticus após exposição a 0,5 mg/L de BaP. No entanto, sabe-se que

durante a fase II da metabolização dos hormônios esteróides a UDPGT

(uridina difosfato glicuronil transferase), tem papel fundamental sobre esses

compostos, mais do que a GST (GUILLEMETTE et al., 2004; SOLÉ et al.,

2003). O presente estudo mostrou que também a GST atuou nesse processo

após 5 dias de exposição, podendo ser considerada um biomarcador para

exposição ao E2 a curto período.

A associação dos dois compostos afetou a atividade das enzimas de

forma adversa, principalmente no menor período analisado. A atividade da

GST no menor período experimental se mostrou maior nos grupos expostos

exclusivamente ao BaP do que nas misturas. Como, de um modo geral, as

misturas de E2 e BaP diminuíram a atividade da GST, os resultados

sugerem que a mistura pode afetar o organismo de forma a agravar o quadro

de intoxicação, acarretando uma diminuição na resposta da metabolização

dos compostos em associação.

Conclusão

Os resultados sugerem que a associação do E2 com o BaP reduz a

atuação da GST na metabolização desses compostos pelos peixes em curto

período de exposição. Com relação à EROD, de modo geral, o efeito de

indução do BaP se sobrepõe ao efeito de inibição do E2, e o E2 parece

modular de forma positiva a indução da EROD na presença do BaP. A

PROD é induzida pelo BaP e a pré-exposição ao E2 potencializa esse efeito

em curto período de exposição. A pré-exposição ao E2 seguida de exposição

ao BaP induziu a BROD no maior período de exposição. Sendo assim,

recomenda-se que os efeitos da associação do BaP e E2 devam ser

considerados na interpretação do resultados apresentados pelos organismos

expostos à mistura desses contaminantes em estudos de biomonitoramento

ambiental.

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Vasconcelos;PAULO, Elinalva Maciel. Parâmetros microbiológicos e condição sanitária da água

de uma lagoa urbana em Salvador, Bahia. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco

Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 62-74, Jun. 2013.

Parâmetros microbiológicos e condição sanitária da

água de uma lagoa urbana em Salvador, Bahia

Neyva Ramos de Almeida Bióloga. Pesquisadora no Laboratório de Microbiologia Aplicada e

Saúde Pública (LAMASP), Universidade Estadual de Feira de

Santana – UEFS, Feira de Santana, Bahia.

[email protected]

Helen Michelle de Jesus Affe Bióloga, Doutoranda em Ecologia. Pesquisadora no Laboratório

de Algas Marinhas, Universidade federal da Bahia – UFBA,

Salvador, Bahia.

Suzi de Almeida Vasconcelos

Barboni Doutora em Saúde Pública. Professor adjunto da Universidade

Estadual de Feira de Santana – UEFS, Laboratório de

Microbiologia Aplicada e Saúde Pública (LAMASP), Feira de

Santana, Bahia.

Elinalva Maciel Paulo Doutora em Biotecnologia. Professor adjunto da Universidade

Estadual de Feira de Santana – UEFS, Laboratório de

Microbiologia Aplicada e Saúde Pública (LAMASP), Feira de

Santana, Bahia.

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Vasconcelos;PAULO, Elinalva Maciel. Parâmetros microbiológicos e condição sanitária da água

de uma lagoa urbana em Salvador, Bahia. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco

Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 62-74, Jun. 2013.

Resumo

O consumo ou contato com águas de reservatórios contaminados pode

desencadear vários problemas de saúde pública, considerando o elevado

número de doenças de veiculação hídrica e os mais variados usos da água.

Dentre os micro-organismos patogênicos mais estudados destacam-se os

coliformes totais e termotolerantes que associados à avaliação das

características físicas e químicas de um corpo hídrico são ferramentas

amplamente utilizadas para caracterizar as condições ambientais da água e

avaliar as possíveis consequências do seu uso por parte humana. Dentro

desse contexto apresenta-se no presente trabalho o estudo do número mais

provável de coliformes totais e termotolerantes e das variáveis físico-

químicas (Demanda Bioquímica de Oxigênio; Demanda Química de

Oxigênio; pH e turbidez) da água da Lagoa dos Frades, uma lagoa urbana

localizada no município de Salvador - Bahia, enfocando particularmente a

problemática para a saúde pública, da poluição de corpos hídricos de uso

recreacional.

Palavras-chave: Água, coliformes totais, coliformes termotolerantes.

Abstract

Consumption or contact with contaminated water reservoirs can trigger

various health problems, considering the high number of waterborne

diseases and the various uses of water. Among the most studied pathogens

stands out the total and thermotolerant coliforms which, coupled to the

evaluation of physical and chemical characteristics of the water body are

tools widely used to characterize environmental conditions of the water and

evaluate the possible consequences of its use by humans. Within this

context it is presented in this work an assessment of the most probable

number of total and fecal coliforms and water physic-chemical variables

(Biochemical Oxygen Demand, Chemical Oxygen Demand, pH and

turbidity) of Lake of the Friars, a pond city located in the municipality of

Salvador-Bahia, focusing particularly on the public health problem imposed

by water pollution of ponds used for recreation.

Keywords: Water, total coliforms, thermotolerant coliforms.

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de uma lagoa urbana em Salvador, Bahia. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco

Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 62-74, Jun. 2013.

Introdução

A água é um recurso natural essencial para a vida na Terra

utilizada com usos intensivos e diversos, devendo estar disponível em

quantidade suficiente e em qualidade que atenda aos padrões de

potabilidade para o consumo humano (TOMINAGA et al., 1999; ASSIS et

al., 2005). Dentre os diversos usos da água destaca-se o recreativo,

condicionado à avaliação das características físicas, químicas e

bacteriológicas, além da qualidade estética e ecológica do ambiente (BUSS

et al., 2003).

O consumo ou contato com águas de reservatórios contaminados

pode desencadear vários problemas de saúde pública. A importância do

controle da qualidade da água reside no conhecimento bastante

disseminado de que esta é um importante veículo de transmissão de

doenças, inclusive em decorrência do uso recreativo de mananciais

contaminados por dejetos orgânicos (AZEVEDO, 1998).

Em se tratando de lagoas, devido ao pequeno tamanho e a ausência

de escoamento, a poluição da água representa aparentemente um

problema maior, tendo em vista que estes corpos hídricos são menos

eficazes em sua recuperação por apresentarem baixa diluição de

poluentes, fluxo restrito e conter camadas estratificadas que passam por

pouca mistura vertical. Os referidos fatores tornam esses corpos hídricos

mais vulneráveis, especialmente no que diz respeito à renovação e/ou

troca de água (MILLER, 2007).

As doenças de veiculação hídrica são causadas, principalmente, por

micro-organismos patogênicos de origem entérica, animal ou humana

(GRABOW, 1996). Segundo Gasparoto (2006) a pesquisa quantitativa

microbiológica da ocorrência de coliformes totais e termotolerantes e a

avaliação das características físicas e químicas de um corpo hídrico são

ferramentas aplicadas conjuntamente para caracterizar as condições

ambientais da água e avaliar as possíveis consequências do seu uso por

parte humana.

As bactérias do grupo coliformes têm sido extensivamente

utilizadas na avaliação das condições higiênico-sanitárias dos corpos

hídricos como indicadores de poluição fecal, por serem micro-organismos

específicos do trato intestinal humano, e de outros animais de sangue

quente, sendo eliminadas em grandes números pelas fezes. A pesquisa de

coliformes totais e termotolerantes é um parâmetro microbiológico básico

Podemos retirar?? Parece que fica redundante...

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incluído nas legislações relativas a águas para consumo humano e sua

presença indica o risco potencial da presença de outros organismos

patogênicos na água (LIMA et al., 2008).

O presente trabalho teve como objetivo avaliar os aspectos

microbiológicos (coliformes totais e termotolerantes) e físico-químicos

(Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO; Demanda Química de Oxigênio -

DQO; pH e turbidez) da água de uma lagoa urbana do Município de

Salvador, BA, enfocando particularmente a problemática da poluição de

corpos hídricos de uso recreacional.

Material e métodos

A Lagoa dos Frades (12°58’55.19”S e 38°26’31.86”W) é um

ambiente lêntico urbano, localizado no Município de Salvador-BA (Figura

1), no entorno do qual se pode observar uma intensa atividade antrópica

por meio de construções, emissão de esgotos e depósito de lixo clandestino

e onde é comum o uso das águas para atividades de natação e pesca para

consumo, atividades observadas durante as coletas.

Figura 1 –Localização da Lagoa dos Frades (12°58’55.19”S e 38°26’31.86”W), Município de

Salvador - BA. FONTE: Google Maps.

As coletas de amostras de água foram realizadas segundo os

procedimentos determinados pela Resolução do Conselho Nacional do Meio

Ambiente - CONAMA nº 20 de 18/06/1986, em dois pontos localizados na

margem da lagoa, entre os meses de março e julho de 2009. Os pontos foram

escolhidos em função da facilidade de acesso ao local e da observação de

atividades de efeito negativo para o ambiente em suas proximidades. Desta

forma, o ponto de coleta I foi estabelecido próximo a um canal de descarga

pluvial com fortes odores putrefativos, e o ponto II nas proximidades de um

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depósito recorrente de lixo.

A cada campanha foram coletadas duas amostras (uma em cada

ponto) de 100 mL de água destinadas às análises microbiológicas e uma

amostra de 1L em cada ponto, para realização das análises de DBO, DQO,

pH e turbidez, utilizando-se frascos de vidro previamente esterilizados. Após

as coletas os frascos eram acondicionados em caixas isotérmicas para

transporte até o laboratório. Respeitando sempre o tempo limite entre a

coleta e a realização das análises, que segundo Costa (1980), é de 24h.

As análises microbiológicas foram realizadas a partir da quantificação

de coliformes nas amostras de água segundo a técnica tradicional de tubos

múltiplos, em conformidade com os procedimentos prescritos pelo Standard

Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, 2005). Para

quantificação dos tubos positivos utilizou-se o método simplificado de

aproximação, denominado "Número Mais Provável" (NMP) com 95% de

confiança em 5 tubos usados para cada diluição (10 mL, 1,0 mL e 0,1 mL).

Na primeira etapa o meio utilizado foi o caldo lauril sulfato de triptose e,

após 48 horas de incubação a 35 ± 2 ºC, as amostras lauril positivo foram

inoculadas em caldo seletivo para Escherichia coli (EC), incubados a 44,5 ºC,

por 24 horas, e o caldo verde brilhante, seletivo para coliformes

termotolerantes, incubados a 35 + 2 ºC durante 48h (segunda etapa). Foram

consideradas positivas, em ambas as etapas, as amostras que apresentaram

turvação do meio com formação de gás dentro do tubo de Duhran.

Os valores de DBO foram obtidos pela leitura, no final de cinco dias,

da diferença de pressão de oxigênio dentro de um frasco âmbar, utilizando-

se o aparelho “BOD-sensor” (Oxit Box), onde cada amostra foi preparada

com o reagente hidróxido de sódio (NaOH) e inóculo de bactéria do grupo

coliformes para acelerar o processo de reação. A leitura foi diretamente

proporcional à concentração de DBO, em mg/L equivalente ao proposto pelo

APHA (2005), utilizando-se proveta de 100 mL contendo 95 mL de cada

amostra.

Para análise de DQO foi utilizado o aparelho digestor (HACH) com

a solução digestora composta por dicromato de potássio (K2Cr2O7), ácido

sulfúrico (H2SO4) e sulfato de mercúrio (HgSO4) e a solução ácida composta

por sulfato de prata (Ag2SO4) e ácido sulfúrico (H2SO4). Nos tubos de

digestão foram colocados, em cada análise, 1,5 mL de solução digestora, 3,5

mL da solução ácida e 2 mL da amostra, em seguida estes foram

acondicionados na placa digestora por 2 h a 150°C. Feito isso, a máquina foi

Padronizar a unidade mL.

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desligada e após esfriar foi feita a leitura no espectrofotômetro (Procyon) por

método colorimétrico (APHA, 2005).

A faixa de variação do pH foi definida utilizando-se pHmetro

(Quimis) e as análises de turbidez foram realizadas com auxílio de um

turbidímetro.

Resultados e discussão

A pesquisa de coliformes totais e termotolerantes é um parâmetro

microbiológico básico incluído na legislação relativa á qualidade da água

para os variados usos humanos (LIMA et al., 2008).

Com os resultados obtidos a partir das análises microbiológicas,

observou-se que a concentração de coliformes termotolerantes nas amostras

coletadas na Lagoa dos Frades (Tabela 1) esteve de acordo com os limites

estabelecidos pela resolução CONAMA n°357 de 2005, para água doce da

classe 3 destinada ao uso recreativo de contato secundário, que é de 2,5 x

104 NMP/100 mL. Em contrapartida, observou-se que as concentrações de

coliformes totais estiveram acima dos limites estabelecidos para a referida

classe de água, que é de 1,0 x 103 NMP/100 mL (CONAMA, 2005), nas

amostras dos meses maio, junho e julho nos dois pontos de coleta (Tabela 1).

Tabela 1 – Número Mais Provável de coliformes totais e termotolerantes

(NMP/100 mL) detectados nas amostras de água da Lagoa dos Frades, Salvador –

BA e limites do CONAMA.

AMOSTRAS

PONTO I PONTO II

Coliformes

Totais

Coliformes

Termotolerantes

Coliformes

Totais

Coliformes

Termotolerantes

março 4,5x102 <200 4,5x10

2 <200

abril <200 <200 <200 <200

maio 5,6 x103 1,4 x10

3 6,1 x10

4 2,4 x10

3

junho 3,6 x103 2,2 x10

3 2,4 x10

3 1,9 x10

3

julho 2,9 x103 >200 2,7 x10

3 >200

CONAMA 1,0 x 103 2,5 x 10

4 1,0 x 10

3 2,5 x 10

4

A demanda bioquímica de oxigênio representa, em ultima instancia

a demanda potencial de oxigênio dissolvido no corpo hídrico decorrente da

estabilização dos compostos orgânicos biodegradáveis ali presentes

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de uma lagoa urbana em Salvador, Bahia. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco

Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 62-74, Jun. 2013.

(SPERLING, 2005). Ao passo que a Demanda Química de Oxigênio, é um

importante instrumento para a avaliação do potencial poluidor de efluentes

domésticos e industriais despejados em um manancial, além de estimar o

potencial impacto destas descargas sobre a dinâmica do ecossistema

aquático (ROCHA et al.,1990).

A demanda bioquímica de oxigênio nas amostras variou entre 6

mg/L O2 em julho (ponto II) e 40 mg/L O2 (pontos I e II) em março.

Apresentando níveis acima do limite de 10 mg/L O2 (CONAMA, 2005) nas

amostras dos meses de março, abril, maio e junho (Figura 2). O mesmo

padrão foi observado no ponto II (Figura 2), destacando-se que, em ambos os

pontos, as amostras do mês de julho apresentaram valores de DBO

adequados aos limites estabelecidos pela resolução.

Figura 2 – Variação da DBO nas amostras de água dos pontos I e II entre os

meses de março a julho/2009 na Lagoa dos Frades, Salvador – BA.

Para a demanda química de oxigênio registrou-se uma variação de

39 mg/L na amostra de julho a 326 mg/L em março no ponto I. No ponto II a

menor concentração de DQO (39 mg/L) foi registrada no mês de julho e a

maior (360 mg/L) ocorreu em março (Figura 3).

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mar abr mai jun jul

PONTO I PONTO II CONAMA

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mar abr mai jun jul

PONTO I PONTO II CONAMA

DB

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g/L

O2

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PONTO I PONTO II

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g/L

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PONTO I PONTO II

DQ

O m

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Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 62-74, Jun. 2013.

Figura 3 – Variação da DQO nas amostras de água dos pontos I e II entre os

meses de março a julho/2009 na Lagoa dos Frades, Salvador – BA.

A faixa de variação do pH é um parâmetro utilizado como indicador

da influência de descargas de esgotos, domésticos e/ou industriais, em um

corpo hídrico (SPERLING, 2005). Nas amostras do ponto de coleta I (Figura

4) essa variação ocorreu entre 6,3 em julho e 9,0 no mês de maio. Sempre

dentro dos limites estabelecidos pela resolução que é de 6,0 a 9,0 (CONAMA,

2005).

Nas amostras do ponto II, apenas nos meses de abril e maio

detectou-se valores de pH acima dos limites estabelecidos pela portaria

(Figura 4). Em termos de saúde pública, valores de pH muito baixos ou

elevados podem causar irritações cutâneas ou nos olhos em decorrência do

contato direto com águas contaminadas (SPERLING, 2005), salientando-se

que, para a maioria das bactérias, o pH ótimo de crescimento se localiza

entre 6,5 e 7,5 (SOARES, MAIA, 1999).

Figura 4 – Variação do pH nas amostras de água dos pontos I e II entre os

meses de março a julho/2009 na Lagoa dos Frades, Salvador – BA.

A turbidez de um corpo hídrico decorre da presença de sólidos em

suspensão que pode ser oriunda de despejos orgânicos, alterando a

estética e o odor da água (SPERLING, 2005). De acordo com a resolução

CONAMA (2005), para os corpos de água doce da classe 3, o limite de

turbidez é de 100 UNT (unidade de turbidez). Observou-se com isso que

todas as amostras analisadas estiveram dentro dos limites estabelecidos

(Figura 5), ressaltando-se, no entanto, que para as amostras dos meses de

março e abril não foi possível à realização das análises de turbidez por

conta de problemas técnicos no laboratório.

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PONTO I PONTO II CONAMA CONAMA

pH

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PONTO I PONTO II CONAMA CONAMA

pH

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de uma lagoa urbana em Salvador, Bahia. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco

Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 62-74, Jun. 2013.

Figura 5 – Gráfico da variação da turbidez nas amostras de água dos pontos I e

II entre os meses de maio a julho/2009 na Lagoa dos Frades, Salvador – BA.

Durante as coletas na Lagoa dos Frades a observação da prática

comum de lançamento de resíduos sólidos na área de entorno, evidenciou

potenciais fontes de enriquecimento orgânico do meio alterando as

condições físico-químicas da água com um aumento das cargas de

coliformes, especialmente no período chuvoso, observado entre maio e

julho/2009, considerando que a água pluvial pode carrear para a Lagoa

grande quantidade de micro-organismos contaminantes.

As pressões antrópicas decorrentes da ocupação da área no entorno

da lagoa, representam riscos de deterioração, com problemas de ordem

sanitário-ambiental e de saúde pública, sendo os dejetos urbanos uma

fonte potencial de contaminação e poluição da água. Como observado, por

exemplo, na Lagoa Olho d’água localizada na zona urbana do Município

de Jaboatão dos Guararapes – PE, onde um estudo da qualidade da água

demonstrou ter ocorrido uma rápida deterioração das condições

ambientais, significativamente alteradas pelas descargas de esgotos

domésticos, em consequência da ocupação urbana no seu entorno

(SANTOS; KATO, 1997).

O mesmo foi observado na Lagoa dos Barcos (Parque Municipal de

Belo Horizonte, MG), onde um estudo demonstrou a contaminação da

água tanto por coliformes totais, quanto por Escherichia coli, que

apresentou concentrações acima do nível máximo permitido para águas

da classe 3 (TENÓRIO et al., 2011).

Destaca-se ainda que a presença constante de animais de sangue

quente como patos, cavalos e ratos, observados habitando o entorno da

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PONTO I PONTO II CONAMA

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Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 62-74, Jun. 2013.

Lagoa dos Frades pode ser outra fonte potencial dos coliformes

termotolerantes totalizados nas amostras analisadas, como apontado por

Tenório et al. (2001) para a Lagoa dos Barcos.

Conclusão

A contaminação da água em áreas urbanas está fortemente

relacionada ao destino final dado aos resíduos sólidos urbanos. Com base

nos resultados obtidos pelas análises, evidenciou-se, especialmente no que

diz respeito à contaminação da água da Lagoa dos Frades por coliformes

totais, a importância de iniciativas de preservação que incluam a eliminação

dos depósitos de lixo e adequado tratamento dos dejetos ali descartados para

assegurar a balneabilidade do corpo hídrico. Além de atividades de educação

ambiental para conscientização da comunidade local, tendo em vista que

utilizam a lagoa, inclusive para pesca, o que representa uma grande

problemática de saúde pública em decorrência dos riscos referentes ao

contato prolongado com águas contaminadas por esses patógenos.

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Ensaio

MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e

políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental

e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.

Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e

políticos sobre a poluição do ar.

Carlos E. Matos Farmacêutico. Mestrando em Saúde Pública, FSP/USP. Gerente

de estudos especiais da Intertox - Toxicologia Computacional & In

Silico, Toxicologia Ambiental, e Assuntos Regulatórios. Email:

[email protected]

Roberta D. Andrade Graduanda em Direito, Faculdade Ruy Barbosa, Salvador – BA.

E-mail: [email protected]

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Ensaio

MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e

políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental

e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.

Resumo

Atualmente, os altos níveis de poluição atmosférica e a ausência de avanços

para redução das emissões no mundo têm sido motivo de preocupação nas

agências de saúde. Neste contexto, são apresentados neste trabalho os

aspectos toxicológicos e de saúde pública relacionados à poluição do ar, com

ênfase na complexidade e no alto grau de incertezas sobre os riscos,

sobretudo, em relação ao Material Particulado. São discutidos os aspectos

políticos na questão da saúde ambiental, e, suas limitações. Conclui-se que a

complexidade do assunto demanda políticas e ações que contemplem a

natureza global da poluição e maior adesão e esforços no estabelecimento de

metas por parte dos países nas conferências sobre a matéria.

Palavras-chave: Direito à as[ude, Direito sanitário; Direito ambiental,

Poluição do ar, Material particulado e Risco toxicológico

Resumen

En la actualidad, los altos niveles de poluición del aire y la falta de progreso

en la reducción de emisiones en el mundo han sido motivo de preocupación

en los organismos de salud. En este contexto, el presente trabajo presenta

los aspectos de la toxicología y la salud pública relacionados con la poluición

del aire, con énfasis en la complejidad y el alto grado de incertidumbre

acerca de los riesgos, especialmente en relación a lo Material Particulado. Se

discuten los aspectos políticos del problema de salud ambiental, y sus

limitaciones. La conclusión llegada es que la complejidad de lo tema

demanda de políticas y acciones que aborden la naturaleza global de la

poluición y mayor adhesión y esfuerzos en lo estalebecimiento de objetivos

por parte de los países en las conferencias sobre el tema.

Palabras clave: Derecho a la salud, Derecho sanitario, Poluición del aire,

Material particulado y Riesgo toxicologico

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Ensaio

MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e

políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental

e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.

Introdução

A poluição do ar tem exercido grande impacto na saúde das

populações, sendo um desafio o estabelecimento exato do nexo causal entre

as exposições e a ocorrência de danos, devido a uma série vieses e fatores de

confusão, incluindo: incertezas em relação aos poluentes e produtos de

transformação (falta de informações de sobre o comportamento ambiental e

de dados de toxicidade); da exposição (múltipla exposição a diferentes

agentes); e da falta de controle e monitorização ambiental em diversos

locais.

Existem várias fontes de emissão de poluentes de origem

antropogênica, incluindo veículos, atividades de mineração, processamento

de metais e usinas de combustão, e grande número de processos industriais.

O estudo da poluição do ar tem sido segmentado de acordo com o tipo

de ambiente, analisando-se separadamente ambientes externos e ambientes

fechados, devido às diferentes variáveis de exposição envolvidas. Em

ambientes fechados, considera-se que além da possibilidade de serem

encontrados poluentes comuns do ar do ambiente externo:eventuais fontes

de combustão de óleos, gás, carvão, madeira e do tabaco; materiais de

construção; mobiliário com amianto; móveis com determinados produtos de

madeira prensada; e produtos de limpeza doméstica; além daqueles

provenientes de sistemas de aquecimento ou refrigeração contribuem com a

poluição do ar de ambientes fechados (USEPA, 2011a).

Nos últimos anos, evidências científicas cada vez mais fortes apontam

ambientes fechados e construções, os níveis de contaminantes podem ser

maiores do que no ambiente externo, o que pode levar a maiores níveis de

exposição considerando que pessoas podem passar 90% do tempo em

ambientes fechados (USEPA, 2011a).

Devido à preocupação com ambientes fechados, a Organização

Mundial de Saúde (OMS) publicou em 2010 um guia de orientação para a

Page 90: Volume 6 Número 2 Jun de 2013 - São Paulo

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políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental

e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.

monitorização da qualidade do ar em ambientes fechados. São apresentados

dados toxicológicos e limites de exposição para 9 poluentes, incluindo

benzendo, tricloroetileno, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, monóxido

de carbono e outros (OMS, 2010).

Aspectos toxicológicos e de Saúde Pública

Segundo a OMS, mais de 2 milhões de casos de mortes prematuras a

cada ano podem ser atribuídos à contaminação do ar em ambientes urbanos

abertos e ambientes fechados, sendo que mais da metade deste número

corresponde às mortes em países em desenvolvimento (OMS, 2005).

Em relatório publicado por uma organização não-governamental da

Europa, sob o título "THE UNPAID HEALTH BILL: How coal power plants

make us sick", faz-se referência às estimativas de que 18200 mortes

prematuras por ano e um gasto equivalente a €42,8 bilhões na Europa são

relacionados a problemas de saúde são atribuíveis à geração de energia pela

queima de carvão (HEAL, 2013).

Considerando a ubiquidade de muitos outros agentes químicos

presentes no ar, são muitos os outros endpoints conhecidos de importância

para a Saúde Pública, desde efeitos agudos (ex: irritação ocular e do trato

respiratório) a efeitos crônicos (doenças respiratórias crônicas, câncer

pulmonar e do septo nasal).

Mais de 21.000 mortes/ano nos Estados Unidos são atribuídas ao

câncer de pulmão pela exposição ao radônio no ar (especialmente ar em

ambientes fechados), e segundo a OMS, a exposição a este agente é

responsável por 15% dos casos de câncer de pulmão no mundo (USEPA,

2010a).

Material Particulado: fatos recentes e riscos toxicológicos

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políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental

e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.

No amplo grupo dos clássicos poluentes atmosféricos (monóxido e

dióxido de carbono, ácido sulfúrico e sulfatos relacionados, ozônio, dióxido de

nitrogênio, hidrocarbonetos e outros compostos orgânicos voláteis - VOC,

entre outros); o Material Particulado (MP) tem sido motivo de preocupação

para as agências internacionais, com frequente aparecimento nos meios de

comunicação.

O MP consiste em partículas sólidas, gotículas de líquido, ou líquido

condensado adsorvido a partículas sólidas; classificados segundo o diâmetro

(em micrometros - µm), como o MP10 , com diâmetro menor que 10µm; e

PM2,5, partículas bastante finas, com diâmetro menor que 2,5µm (USEPA,

2004). Sabe-se que fatores como densidade, forma, carga, e tamanho são

condicionantes da chegada da partícula aos alvéolos, sendo que as mais

lesivas possuem diâmetro de aproximadamente 1µm (AZEVEDO, 2004).

Em janeiro de 2013, foram publicados dados na imprensa

internacional sobre a qualidade do ar em Pequim, na China, que indicaram

níveis de mais de 600 µm/m3 de MP (New York Times, 2013a). Sob o ponto

de vista do risco toxicológico, tais níveis são de magnitude aproximadamente

24 e 12 vezes maior que os limites considerados seguros pela Organização

Mundial de Saúde para MP2,5 e MP10, respectivamente, em relação aos

limites de 25 e 50 µm/m3 para a média diária (OMS, 2005).

Em Teerã, capital da República Islâmica do Irã, Escolas,

universidades, agências do governo tiveram fechamento ordenado pelo

governo iraniano em janeiro de 2013, como medida de mitigação aos altos

níveis de exposição à poluição do ar. Segundo as agências de saúde locais,

aproximadamente 4.460 pessoas morreram no país nos meses anteriores,

além de haver sido registrado notável aumento na incidência de doenças

respiratórias, cardiovasculares e dos casos de câncer relacionados à poluição

do ar (New York Times, 2013b). A OMS divulgou recentemente dados sobre

poluição por MP em aproximadamente 1100 cidades de 91 países, incluindo

capitais e cidades com número de habitantes >100.000 (OMS, 2012).

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políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental

e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.

Devido à evidência de efeitos pulmonares e cardiovasculares em

exposições ao MP, a EPA (Environmental Protection Agency) adotou em

2004, um padrão para as MP2,5, designado como National Ambient Air

Quality Standard (NAAQS), normalizado na “Lei do ar limpo” (Clean Air

Act). A média aritmética anual não pode exceder a 15 µg/m3 (microgramas

por metro cúbico), baseada numa média de três anos; ou o 98° percentil da

concentração de 24 horas, que não pode exceder 65 µg/m3 (baseada numa

média de três anos). Este último padrão foi reduzido em 2006 para 35

µg/m3. No caso do MP10, o padrão para a concentração de 24 horas é de 150

µg/m3, não havendo padrão para MP10 em relação à concentração anual,

devido à ausência de evidências de problemas de saúde decorrentes da

exposição em longo prazo (EPA 2004; 2006).

Existem muitas incertezas relacionadas aos limites estabelecidos,

uma vez que é variável a composição do material particulado, e que

dependendo das fontes e interação entre poluentes, pode conter aderidos às

partículas agentes radioativos ou carcinogênicos.

A complexidade da poluição e os aspectos socioambientais

A dinâmica de transporte de poluentes atmosféricos é complexa, e

sabe-se que os poluentes podem ser levados a longas distâncias, dependendo

da intercorrelação de variáveis do agente (características físico-químicas,

tamanho e densidade de partículas, etc.), meteorológicas (velocidade dos

ventos, fatores de distúrbio e turbulência no ar, gradiente térmico, etc.), da

fonte (altura, intensidade, etc.) e topográficas (posição e altura de edifícios e

montanhas, entre outros).

São realizadas modelagens de dispersão e de transporte de poluentes

entre países e continentes, sendo que o resultado destes estudos é

frequentemente motivo de impasses políticos e econômicos entre os países

envolvidos, dando também um caráter de preocupação global ao atual

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MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e

políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental

e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.

volume da poluição atmosférica e a ausência de perspectivas significativas

de redução das emissões no mundo.

EWING e col. (2010) utilizaram isótopos de chumbo para verificar o

caminho e o impacto da poluição com material particulado proveniente da

Ásia, via trans-pacífico, à America do Norte. Os resultados sugeriram que

uma média de 29% das partículas encontradas em São Francisco, Estados

Unidos; eram de origem asiática. Além de elucidar dados sobre a

transferência global da poluição, tais resultados evidenciam a natureza

plurilateral da responsabilidade socioambiental, já que a qualidade do ar (e

dos demais compartimentos ambientais), apesar dos limites geográficos, é

essencial para a vida em todo o planeta.

Existem muitos estudos epidemiológicos sobre a associação entre

níveis de exposição a material particulado e a ocorrência de efeitos

cardiovasculares, considerando que altos níveis de exposição estão

correlacionados com eventos cardiovasculares agudos. BURGAN e col.

(2010), fizeram uma revisão de literatura, para avaliar a associação entre a

exposição sub-diária (≤6 horas) a partículas finas de composições diversas e

a ocorrência de efeitos cardiovasculares agudos (arritmias, isquemia e

infarto do miocárdio), e os prováveis mecanismos envolvidos. Os dados que

sugerem há associação positiva entre a exposição e determinados efeitos

cardiovasculares.

Aspectos políticos e a questão da saúde ambiental

Historicamente, foi necessária a criação do aparato legal

infraconstitucional (e de avanços na hermenêutica deste aparato com o

avanço no conhecimento dos determinantes de saúde), aditivamente aos

direitos fundamentais, e também, o estabelecimento das áreas Direito

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Ensaio

MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e

políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental

e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.

Sanitário e Ambiental, para a estruturação de políticas ambientais e de

saúde.

Não há uma definição de saúde na Constituição da República

Federativa do Brasil de 1988-CRFB/88. Por conseguinte, deve-se utilizar a

interpretação extensiva para compreender que a saúde é o “estado de

completo bem-estar físico, mental e social e não apenas a ausência de

doença”, conforme a definição da Organização Mundial de Saúde (OMS)1. O

mesmo pode se dizer sobre a segurança, pois essa palavra não abrange

apenas o sentido penal, mas deve incluir a segurança alimentar,

terapêutica, química, nuclear, etc.

O conceito de saúde2 da OMS completa o sentido de saúde trazido no

art. 3º e parágrafo único da lei 8.080/90, que dá foco ao meio ambiente,

devido à sua relevância como determinante de saúde:

Art. 3º :A saúde tem como fatores determinantes e condicionantes,

entre outros, a alimentação, a moradia, o saneamento básico, o meio

ambiente, o trabalho, a renda, a educação, o transporte, o lazer e o

acesso aos bens e serviços essenciais; os níveis de saúde da população

expressam a organização social e econômica do País.

Parágrafo único. Dizem respeito também à saúde as ações que, por

força do disposto no artigo anterior, se destinam a garantir às pessoas

e à coletividade condições de bem-estar físico, mental e social.

(grifo nosso) (BRASIL,1990)

O direito à saúde é um direito social, conforme o art.6 da CRFB/88,

pois não visa o benefício de um indivíduo, mas de toda sociedade brasileira,

1 OMS - Organização Mundial de Saúde. Constituição da Organização Mundial de Saúde,

1946.

2 Pode-se verificar, portanto, que o conceito de saúde adotado nos documentos

internacionais relativos aos direitos humanos é o mais amplo possível, abrangendo desde a

típica face individual do direito subjetivo à assistência médica em caso de doença, até a

constatação da necessidade do direito do Estado ao desenvolvimento, personificada no

direito a um nível de vida adequado à manutenção da dignidade humana. (BRASIL,

Ministério da Saúde, 2003, p. 47)

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Ensaio

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políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental

e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.

e, acima de tudo, é um direito que necessita da intervenção do Estado, para

que seja utilizado com equidade e em pró do interesse público.

Art. 6º: São direitos sociais a educação, a saúde, a alimentação, o

trabalho, a de toda moradia, o lazer, a segurança, a previdência

social, a proteção à maternidade e à infância, a assistência aos

desamparados, na forma desta Constituição.

(grifo nosso) (BRASIL, 1988)

O direito à saúde possui mecanismos para exigir do Estado obras e

planejamento de políticas públicas para a devida prestação de saúde para o

serviço público, conforme o art. 196. Esse planejamento só decorre da

administração pública, pois se refere à forma de implementação que o

Estado dá à saúde, ou seja, o direito à saúde é parte instrumentalizada do

direito administrativo, porque apenas com o devido desenvolvimento na

gestão administrativa baseada no interesse público e nas leis que foram

desenvolvidas para execução dessas ações, pode se chegar a uma prestação

adequada do serviço.

Art. 196: A saúde é direito de todos e dever do Estado, garantido mediante

políticas sociais e econômicas que visem à redução do risco de doença e de

outros agravos e ao acesso universal igualitário às ações e serviços para sua

promoção, proteção e recuperação (BRASIL,1988).

Todo o embasamento legal existente para a execução da

administração pública objetiva a tutela da saúde e é matéria do Direito

Sanitário. A partir desse campo do conhecimento que se disciplina o

exercício da função sanitária dos entes públicos. O Direito Sanitário tem foco

voltado para a saúde pública, desse modo, sua finalidade central é

coordenar, gerenciar, criar respostas normativas a fim de dar garantias ao

seu propósito (DIAS, 2003).

O direito sanitário se interessa tanto pelo direito à saúde, enquanto

reivindicação de um direito humano, quanto pelo direito da saúde

pública: um conjunto de normas jurídicas que têm por objeto a

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Ensaio

MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e

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e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.

promoção, prevenção e recuperação da saúde de todos os indivíduos

que compõem o povo de determinado Estado, compreendendo,

portanto, ambos os ramos tradicionais em que se convencionou dividir

o direito: o público e o privado (BRASIL, 2003)

No contexto ambiental, a Política Nacional do Meio Ambiente de 1981

já previa a necessidade de atenção ao meio ambiente, o qual é compreendido

como o conjunto de condições, leis, influências e interações de ordem física,

química e biológica, que permite, abriga e rege a vida em todas as suas

formas. O direito ao meio ambiente, consolidado explicitamente, se encontra

no art. 225 da CRFB/88, que dispõe sobre o nexo causal entre o meio

ambiente ecologicamente equilibrado e a qualidade de vida.

O direito ao meio ambiente equilibrado não está no art. 5 da CRFB,

artigo que concentra os direitos fundamentais, todavia, para garantia da

saúde é essencial a qualidade ambiental.

Art. 225: Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente

equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia

qualidade de vida, impondo-se ao Poder Público e à coletividade o

dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras

gerações (BRASIL,1988).

A lei nº6.938/81 rege a Política Nacional do Meio Ambiente, a qual integra a

saúde ambiental ao ideal da dignidade da pessoa humana, art. 2º. O

princípio dignidade da pessoa humana é o fundamento, utilizado como guia

de interpretação da CRFB, previsto no art. 1, inciso III, que todas as outras

normas devem priorizar, sendo este o princípio fundamental do Estado.

Dessa forma, pela questão imprescindível e essencial para a natureza

humana, o princípio da dignidade possui uma relação direta com o meio

ambiente, o qual visa manter o ambiente equilibrado com a finalidade de

prover uma vida saudável e de qualidade para sociedade.

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MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e

políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental

e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.

Art 2º: A Política Nacional do Meio Ambiente tem por objetivo a

preservação, melhoria e recuperação da qualidade ambiental propícia

à vida, visando assegurar, no País, condições ao desenvolvimento

sócio-econômico, aos interesses da segurança nacional e à proteção da

dignidade da vida humana, atendidos os seguintes princípios.

(BRASIL,1981)

Art. 1º da CRFB/88- A república federativa do Brasil, formada pela

união indissolúvel dos estados e municípios e do distrito federal e

constitui-se em Estado democrático de Direito e tem como

fundamento:

III – dignidade da pessoa humana; (BRASIL,1988)

As diretrizes da Política Nacional do Meio Ambiente - PNMA foram

formuladas em normas e planos, destinados a orientar a ação dos Governos

da União, dos Estados, do Distrito Federal, dos Territórios e dos Municípios

no que se relaciona com a preservação da qualidade ambiental e

manutenção do equilíbrio ecológico, segundo os princípios estabelecidos no

art. 2º desta Lei. Todavia, está função do PNMA é regulada pela

Constituição, no art. 23:

Art. 23. É competência comum da União, dos Estados, do Distrito

Federal e Municípios:

VI - proteger o meio ambiente e combater a poluição em qualquer de

suas formas; (BRASIL, 1988)

Considerações finais

Além da constante monitorização da qualidade do ar e outras políticas

locais elementares (interpretação dos resultados, avaliação e gerenciamento

dos riscos), são necessárias políticas e ações de maior espectro de controle de

emissões, de incentivo às fontes energéticas limpas/sustentáveis, e, de

desenvolvimento tecnológico para redução de consumo.

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políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental

e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.

A cooperação entre países do MERCOSUL e a participação civil são

aspectos primordiais, pois abordam o problema da poluição com ele o é, local

e ao mesmo tempo, global. Devido à problemática da poluição na Europa,

criam-se grupos como Health and Environment Alliance (HEAL) e European

Respiratory Society (ERS) atuam ativamente na questão da poluição e das

políticas ambientais.

Apesar dos direitos fundamentais estabelecidos e de todo aparato

legal infraconstitucional existente no Brasil, a problemática da poluição

abrange uma dimensão muito maior, já que os poluentes além de serem

transportados a longas distâncias cruzando fronteiras; exercem efeitos

globais, afetando, sobretudo, em áreas mais sensíveis (do ponto de vista

socioeconômico, climático e biológico).

Além dos riscos à saúde, ressalta-se que a poluição pode provocar

impactos e alterações no ambiente (aquecimento global e outras alterações

climáticas), que podem provocar efeitos indiretos, como aumento de doenças

infecciosas, escassez de água potável, entre outros.

A definição de políticas com perspectivas significativas, devido aos

aspectos políticos, socioeconômicos e legais envolvidos; demanda

instrumentos que aumentem a efetividade das conferências internacionais e

maior adesão civil e dos representantes de cada país às metas e políticas

definidas.

A implementação do Programa de Registro de Emissão e

Transferência de Poluentes (RETP) ou Pollutant Release and Transfer

Register (PRTR) pelo Brasil é uma política promissora, e sob a perspectiva

mundial, pode mudar o rumo da poluição no planeta.

Referências

AZEVEDO, F.A.; CHASIN, A. A Ecotoxicologia na Análise do Risco Químico

(Caderno de Referência Ambiental). v. 16 , Salvador : CRA, 2004.

BRASIL. Constituição da República Federativa do Brasil de 1988.

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Ensaio

MATOS, Carlos E; ANDRADE, Roberta D. Toxicologia Ambiental: Aspectos toxicológicos e

políticos sobre a poluição do ar. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental

e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 75-89, Jun. 2013.

BRASIL. Lei nº 8.028, de 12 de abril de 1990. Dispõe sobre a organização da

Presidência da República e dos Ministérios, e dá outras providências.

BRASIL. Lei nº 6.938, de 31 de agosto de 1981. Dispõe sobre a Política

Nacional do Meio Ambiente, seus fins e mecanismos de formulação e

aplicação, e dá outras providências.

BRASIL, Resolução CONAMA nº 306, 5 de julho de 2002. Estabelece os

requisitos mínimos e o termo de referência para realização de auditorias

ambientais.

BRASIL, Ministério da Saúde. Direito Sanitário e Saúde Pública. Série E.

Legislação de Saúde. Brasília, 2003

BRASIL, Ministério da Saúde. Manual de direito sanitário com enfoque em

vigilância em saúde. 2ed. Brasília: Série E. Legislação de Saúde, 2006.

BURGAN, O.; SMARGIASSI, A.; PERRON, S.; KOZATSKI, T. Review:

Cardiovascular effects of sub-daily levels of ambient fine particles: a

systematic review. Environmental Health, v.9, n. 26, 2010.

DIAS, H. P. Direito Sanitário. Brasília: ANVISA, 2003.

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EWING, S. A. CHRISTENSEN, J. N.; [Et al.]. Pb Isotopes as an Indicator of

the Asian Contribution to Particulate Air Pollution in Urban California.

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HEAL - Health and Environment Alliance. THE UNPAID HEALTH BILL:

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Disponível em: <http://www.env-

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Mundial de Saúde. Preâmbulo. Genebra, 1946.

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Artigo original

ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas

fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de

Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.

Produção mais limpa nas fontes geradoras de

poluição da indústria de açúcar e álcool.

Alessandra Silva da Rosa Engenheira ambiental com especialização em Química ambiental

pelas faculdades Oswaldo Cruz.

Camila Pereira Savi Martins Engenheira ambiental formada pelas Faculdades Oswaldo Cruz.

Atua no Depto de geotecnia e Meio Ambiente da Planservi

Engenharia.

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Artigo original

ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas

fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de

Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.

Resumo

Uma das mais antigas culturas da humanidade, a cana-de-açúcar está

presente na economia brasileira desde o começo da colonização. Hoje em

pleno século XXI podemos constatar sua grande importância para o

crescimento econômico. No entanto, é grande o volume de resíduos gerados e

o uso de Recursos Naturais (principalmente de água) utilizados nos

processos de uma usina de cana-de-açúcar. O presente trabalho tem como

princípio básico sugerir medidas de produção mais limpa na indústria

sucroálcooleira, para isso avaliaremos os processos nas usinas, bem como os

problemas ambientais ocasionados pelos resíduos produzidos, e por fim

daremos uma alternativa de como economizar água no processo industrial e

sua viabilidade.

Palavras-chave: Produção mais limpa, setor sucroálcooleiro, cana-de-

açúcar, indústria de açúcar e álcool.

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ROSA, Alessandra Silva da; MARTINS, Camila Pereira Savi. Produção mais limpa nas

fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de

Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.

Abstract

One of the oldest cultures of humanity, the sugar cane culture is

present in the Brazilian economy since the beginning of its colonization.

Today in the twentieth first century is noticeable its great importance to the

economical growth. However, it is great the quantity of residues created,

and the use of natural resources (mainly water) used at the process in a

sugar cane factory. The present work has as principle to apply cleaner

production means, which are possible, at the sugar cane industry for we

shall evaluate the processes at the factories, as well as the environment

problems caused by the residues possibly produced, and at last, we shall

give an alternative means to save water at industrial processes and its

viability.

Key-words: Cleaner production. The sugar cane industry.Sugar

cane.Alcohol and sugar industry.

Introdução

A cana-de-açúcar é uma planta que pertence ao gênero Saccharum L.,

da família Poaceae, representada pelo milho, sorgo, arroz e muitas outras.

As principais características dessa família são a forma da inflorescência

(espiga), o crescimento do caule em colmos, e as folhas com lâminas de sílica

em suas bordas e bainha aberta. É uma das culturas agrícolas mais

importantes do mundo tropical, gerando centenas de milhares de empregos

diretos, sendo ela importante fonte de renda e desenvolvimento. O interior

paulista, principal produtor mundial de cana-de-açúcar.

A principal característica da indústria canavieira é a expansão

através do latifúndio, resultado da alta concentração de terras nas mãos de

poucos proprietários, normalmente conseguida através da incorporação de

pequenas propriedades, gerando por sua vez êxodo rural. Geralmente, as

plantações ocupam vastas áreas contíguas, isolando e/ou suprimindo as

poucas reservas de matas restantes, estando muitas vezes ligadas ao

desmatamento de nascentes ou sobre áreas de mananciais. Os problemas

com as queimadas praticadas anteriormente ao corte para a retirada das

folhas secas são uma constante nas reclamações de problemas respiratórios

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fontes geradoras de poluição da indústria de açúcar e álcool. RevInter Revista Intertox de

Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.

nas cidades circundadas por essa monocultura. Ademais, o retorno social da

agroindústria como um todo, é mais pernicioso que benéfico para a maioria

da população.

No Brasil, a agroindústria da cana-de-açúcar tem adotado políticas de

preservação ambiental que são exemplos mundiais na agricultura, embora

nessas políticas não estejam contemplados os problemas decorrentes da

expansão acelerada sobre vastas regiões e o prejuízo decorrente da

substituição da agricultura variada de pequenas propriedades pela

monocultura. Já existem diversas usinas brasileiras que comercializam

crédito de carbono, dada a eficiência ambiental.

Este trabalho tem como objetivo avaliar os processos industriais de

uma usina de álcool e açúcar, assim como os impactos ambientais

ocasionados pelos resíduos produzidos nesses processos, de forma a

identificar medidas de Produção mais Limpa.

Processo industrial

O processo de fabricação de açúcar e álcool visa, sinteticamente, à

extração do caldo contido na cana, seu preparo e concentração, chegado aos

vários tipos de açúcares conhecidos, como: demerara, mascavo, cristal,

refinado, líquido, VHP, etc. O mesmo caldo, preparado de forma específica,

resulta, através da fermentação microbiológica, com posterior destilação, no

álcool etílico, fornecido nas opções: anidro ou hidratado. Dentro desse

processo de fabricação, podemos classificar uma usina de açúcar como uma

indústria de extração, uma vez que o açúcar já é produzido pela natureza,

através da cana, sendo ele somente concentrado no processo, nas suas várias

modalidades. Já a indústria do álcool, pelo processo que passa, é classificada

como uma indústria de transformação, cabendo esse papel à fermentação

biológica alcoólica (Figura 1).

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Figura 1. Fluxograma da produção de açúcar e álcool

A quantidade de cana pesada e o ART1 (Açúcar Redutor Total fornece

a quantidade de açúcar total: sacarose, frutose e glucose existentes na cana,

em porcentagem) medido são as variáveis que fornecem a quantidade de

açúcar que entrou na usina. Até a descarga, incidem como perda

indeterminada aquelas derivadas da queda de cana e pisoteio por caminhões

e máquinas que operam no pátio de descarregamento, esmagamento em

garras e cabos dos equipamentos de descarga e perda por decomposição da

sacarose devido ao tempo de espera. A perda significativa e conhecida nessa

fase é aquela que ocorre no processo de limpeza da cana, processo este

necessário quando a quantidade de impurezas minerais carregadas junto

com a cana atinge valor prejudicial ao processo de fabricação. A Figura 2

ilustra o fluxo de massa de energia que cruza o volume de controle,

qualitativamente.

COLHEITA

RECEPÇÃO DA CANA

ESMAGAMENTO / MOAGEM

CALDO / EXTRAÍDO

BAGAÇOGER. VAPOR

TRATAMENTO QUÍMICO

AQUECIMENTO

DECANTAÇÃO

CALDO CLARIFICADO

EVAPORAÇÃO

XAROPE

COZIMENTO

MASSA

CRISTALIZADOR

CENTRIFUGAÇÃO

SECAGEM

ENSAQUE

TRATAMENTO QUÍMICO

AQUECIMENTO

DECANTAÇÃO

CALDO CLARIFICADO

MOSTO

FERMENTAÇÃO

VINHO

CENTRÍFUGA SEPARAD.

DESTILAÇÃO

ÁLCOOL

LODO

FILTRO

TORTA

LEVEDO

VINHAÇA

CUBA TRAT.

MEL

FERMENT.

LODO

FILTRO

TORTA

MEL

CRISTAL.

ÁGUA COND.

Indústria de extração Indústria de transformação

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Figura 2. Fluxo de massa e energia de processo industrial. (Fonte: Minerva,

2004)

Um volume de controle na fase de recepção de cana é esquematizado

na figura 3. Note que a massa de cana está pulverizada nos componentes

que a compõe, sendo a massa de sólidos insolúveis representando os demais.

INDÚSTRIA

ÁGUA:

•Lavagem da cana

•Usos do processo

•Outros casos

RESÍDUO LÍQUIDO:

•Água residuais

•Vinhaça/flegmaça

•Perdas de açúcar, etc.

MATÉRIA PRIMA:

•Cana

•Impurezas minerais

•Impurezas vegetais

Produtos:

•Açúcar

•Álcool anidro e hidrat.

•Energia elétrica

•Levedura

RESÍDUO SÓLIDO:

•Bagaço

•Torta de filtro

•Impurezas minerais

•Cinzas

•Sucatas

•Perdas de açúcar, etc.

RESIDUO GASOSO:

•Gases da combustão

•Vapor d’água

•Vapores diversos

•Particulados, etc.

INSUMOS:

•Ácido Sulfúrico

•Enxofre

•Cal

•Antibiótico

•Antiespumante

•Etileno Glicol

•Fermento (levedura)

•Materiais Diversos, etc.

ENERGIA:

•Elétrica

•Química, etc.

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Figura 3. Balanço de ART na fase de recepção de cana.

Na extração é importante destacar a embebição e a diferença entre os

tipos de caldos extraídos pela moenda (espargimento de água sobre a cana

moída). Para isso observe a figura 4. O caldo primário, como pode ser

visualizado pela figura, é aquele extraído do primeiro terno isoladamente e o

secundário, aquele extraído do segundo, sendo acumulado a ele o caldo dos

demais ternos, mais a embebição. O caldo misto, por sua vez, é a mistura

dos dois.

Figura 4. Esquema de extração de caldo de moenda de seis ternos. (Fonte: Minerva, 2004)

Nesta fase ocorre a perda na extração, propriamente dita, que é

resultante da incapacidade da moenda em extrair o total de açúcar da cana,

e a perda indeterminada, resultante de decomposição da sacarose, atividade

BALANÇA

PCTS

EQUIP. RECEPÇÃO

Capac. Recep. (t/h)

Volume de água

de lavagem que

entra (L/h)

MASSA DA CANA pcts (t/h)

•Massa água pcts

•Massa fibra pcts

•Massa sol. sol. parc pcts

•Massa ART pcts

•Massa impur. miner.pcts

MASSA DA CANA 2 (t/h)

•Massa água 2•Massa fibra 2

•Massa sol. sol. parc 2

•Massa ART 2•Massa impur. miner. 2

Impur. mir.

Extraídas

(kg/t.h)

Perda

Indeterm. 1(%)

Perda com

lavagem

(%)

Volume de

água

lavagem

que sai

(L/h)

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microbiológica e vazamentos em geral. O volume de controle esquematizado

na figura 5 mostra o equilíbrio de massa.

Figura 5. Balanço de ART na fase de extração. (Fonte: Minerva, 2004)

A clarificação visa à obtenção de um caldo livre de impurezas. Para

esse objetivo estão envolvidas as etapas de peneiramento, tratamento

químico, aquecimento, decantação e filtragem do caldo, conforme pode ser

visualizado pela Figura 6. Para a clarificação é adicionada cal, na forma de

leite de cal, e, portanto, um volume determinado de água se junta ao

processo.

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Figura 6. Balanço de ART na fase de clarificação do caldo.

A maioria das usinas não possui um método para medir a sua vazão,

sendo adicionada água à cal, de maneira empírica, até obter suspensão

visualmente estabilizada. Porém, a quantidade de cal utilizada é

precisamente conhecida, podendo ser atrelada à quantidade de cana moída

ou à quantidade de açúcar produzido. De acordo com Cesar & Delgado

(1977), a massa de água para completar a reação química para “extinção” e

obtenção de uma suspensão grosseira de cal é da ordem de 3,5 vezes a massa

de cal. Portanto, a massa de cal é um dado de entrada do simulador.

O mesmo acontece com o volume do fluxo de água existente na torta

de filtro. A torta de filtro é um subproduto do processo, fruto da filtragem do

lodo decantado durante a clarificação do caldo. Essa água, por conter açúcar,

deve ser retirada da torta de filtro e retornar ao processo. Ela é determinada

em função de outras duas variáveis: fluxo de massa da torta, que

normalmente é medida em tonelada/ hora, e umidade da torta, que é medida

por amostragem.

Essas duas variáveis também fazem parte dos dados de entrada do

simulador. Outra variável que adiciona volume ao caldo é a água de

embebição do lodo (impurezas retiradas pelos equipamentos de decantação)

como agente facilitador de filtragem. Ela normalmente é conhecida ou

estimada e entra na simulação como um dado primário.

As perdas de açúcar envolvidas, aqui, estão relacionadas ao arraste

pela torta de filtro e pela perda indeterminada que tem origem nas mesmas

causas da evaporação.

O caldo primário é mais rico em ART que o secundário, ou misto,

sendo, assim, mais apropriado para a fabricação do açúcar, uma vez que,

para sua fabricação, é necessário promover a concentração (elevar o Brix)

desse ART ao longo das fases seguintes, porém, nem sempre ele é

direcionado exclusivamente para esse fim. Assim, para determinação do

balanço de ART é necessário definir qual tipo de caldo será utilizado na

fabricação do açúcar ou do álcool.

Outra definição estratégica a ser tomada é a prioridade de fabricação

– álcool ou açúcar – quando a quantidade de caldo não for suficiente para

lotar ambos os processos, ou mesmo um deles isoladamente. Porém, variação

na qualidade ou no fornecimento da matéria prima e problemas operacionais

alteram esse equilíbrio. Nestes cenários as estratégias ficam assim

classificadas:

A – Prioridade 1: Fabricação de açúcar (destinar o caldo prioritariamente

para o processo de fabricação de açúcar e o restante, se houver, para o

processo do álcool) Neste caso há duas opções de escolha de caldo para ser

utilizado no processo de açúcar: primário e misto. Apesar de ser uma opção,

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a escolha de caldo secundário para a fabricação de açúcar não é comumente

utilizada e não será considerada.

A.1 – Opção 1: Caldo primário para a fabricação do açúcar Se o caldo

escolhido for o primário é necessário tornar consistente a quantidade de

caldo primário extraído e a capacidade dos equipamentos de fabricação de

açúcar à frente da moenda. Entretanto, os equipamentos de fases diferentes

operam com produtos de concentração e volume diferentes que devem ser

ajustados, relativamente, ao volume e à concentração do caldo da fase de

clarificação. Essa operação é chamada de capacidade ajustada, e a

consistência deve ser feita para a menor capacidade máxima de

processamento ajustada, denominada ca e dada em m3/h. Ela fornece dois

cenários.

Na fase de evaporação do caldo observa-se perda indeterminada

associada, principalmente, à decomposição da sacarose devido a

temperaturas elevadas. As perdas que podem ser quantificadas estão

ligadas ao multi-jato, que é um equipamento utilizado para promover a

formação de autovácuo nos evaporadores, formação esta necessária para

realizar a evaporação em temperaturas mais baixas. Esses equipamentos

utilizam injeção de água para formação do autovácuo, e ela acaba por

arrastar alguma quantidade de açúcar nesse processo.

O caldo, nesta fase, sofre a maior variação de massa de todo o

processo industrial. Ele parte da condição de clarificado para a condição de

xarope, nome usado para o caldo concentrado na saída da evaporação, como

pode ser visualizado na figura 7.

Figura 7. Balanço de ART na fase de evaporação. (Fonte: Minerva, 2004)

Nos processos de cozimento, cristalização, centrifugação e secagem a

perda de açúcar envolvida é semelhante àquelas que ocorrem na evaporação,

ou seja, perdas indeterminadas por decomposição da sacarose devido a

temperaturas elevadas e as perdas por arraste no multi-jato (equipamento

semelhante e com a mesma finalidade do multi-jato da evaporação), que, por

outro lado, podem ser quantificadas.

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Nesta fase, porém, outra perda significativa e que normalmente é

incluída nas indeterminadas, devido à sua difícil obtenção, é a perda que

ocorre na operação de secagem.

O açúcar sai do processo com certa umidade e, antes da

armazenagem, é necessária a secagem, que se processa por fluxo de ar seco e

quente sobre ele. A perda se dá pelo arraste do açúcar pelo fluxo de ar. A

minimização dessa perda é realizada pela “lavagem” do ar que retorna ao

processo. A construção da fronteira imaginária para a realização do

equilíbrio de massa é mostrada pela figura 8.

Figura 8. Balanço de ART nas fases de cozimento, cristalização, centrifugação. e

secagem.(Fonte: Minerva, 2004)

O balanço de ART para o processo do álcool, neste trabalho, parte da

fase de fermentação, uma vez que a recepção, extração e, com algumas

considerações, também a clarificação do caldo são fases realizadas para

obtenção do caldo para ambos os processos e já foram demonstradas

anteriormente.

As perdas provenientes do processo de preparo do mosto, fermentação

e centrifugação estão associadas a questões químicas, mecânicas e

microbiológicas, assim como nas demais partes de uma usina, porém o efeito

desta última é muito significativo nesta fase, pelo fato de a fermentação ser

um processo biológico.

Como perda química pode-se destacar a morte de levedura por

variações no pHdo tratamento químico. A perda, neste caso, deve-se à

necessidade de reprodução da levedura para atingir a quantidade normal

novamente, com conseqüente consumo de energia (ART).

Por perdas mecânicas observam-se aquelas ligadas à eficiência da

torre de “lavagem” do CO2 (produto da fermentação alcoólica), em separar o

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álcool, eficiência da centrifugação na separação do fermento dos demais

componentes, perdas em lavagens de dornas e possíveis vazamentos em

equipamentos em geral. As perdas microbiológicas devem-se as variações na

viabilidade da própria levedura, fugindo ao equilíbrio entre produção de

álcool e consumo “biológico” de energia e a presença de outros

microrganismos que interagem e afetam negativamente o processo de

fermentação. De todas essas perdas, a única que pode ser quantificada é a

perda na fermentação, ficando as demais na categoria indeterminada.

Neste ponto do processo é necessário verificar se os equipamentos

desta fase e da fase de destilação têm capacidade para processar o total de

mosto/vinho. Caso não tenha, há a opção de limitar a quantidade de mel

proveniente do açúcar a ser adicionado ao caldo, armazenando o restante em

tanques para ser processado numa eventual parada da moagem.

Se a armazenagem do mel não for suficiente para equilibrar a

capacidade de processamento dos equipamentos ou, ainda, não for de

interesse, então é necessário diminuir a moagem de cana.

Essa ação de armazenar, ou não, está ligada ao fator regulador de

mel-frm. Fator regulador de mel maior que 1 significa que há folga na

capacidade dos equipamentos; e menor que 1 significa que é necessário

armazenar mel. Esse fator é mostrado no simulador. Uma fronteira

imaginária ao redor das fases de preparo do mosto, fermentação e

centrifugação são mostradas pela figura 9.

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Figura 9. Fluxograma balanço de massa genérico de uma usina de açúcar e álcool. (Fonte:

Minerva, 2004)

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As perdas envolvidas na destilação são, praticamente, todas

determinadas. Elas ocorrem pela presença de resíduos de álcool na vinhaça

e flegmaça, resíduos estes não separados dos demais componentes durante o

processo de destilação, por “desvios” na operação dos equipamentos. A figura

10 mostra o equilíbrio de massa desta fase. Os produtos da destilaria são o

álcool anidro e hidratado.

Figura 10. Novo Fluxograma balanço de massa genérico de uma usina de açúcar e

álcool (Fonte: Minerva, 2004)

O álcool anidro é produzido na coluna C da destilaria, a partir do

álcool hidratado. Portanto, o volume de álcool anidro produzido tem valor

que varia de “zero” até um valor máximo, que pode ser a capacidade máxima

de produção da coluna C ou o volume total de álcool hidratado.

A quantidade produzida está limitada a esses fatores e, dentro deles,

o simulador permite a escolha da quantidade desejável através do fator de

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conversão de álcool hidratado em anidro – Fha. A escolha das quantidades

está ligada, na prática, a fatores operacionais ou econômicos, tendo um

campo na planilha para o seu lançamento.

Aspectos ambientais do processo industrial

A cultura da cana-de-açúcar é praticada em mais de 80 países no

mundo (ÚNICA, 2005), com variações nos períodos e técnicas de cultivo

dependendo de condições locais. É caracterizada como uma cultura de

altíssima eficiência de fotossíntese (portanto, com grande produção de

biomassa por unidade de área).

No Brasil é cultivada principalmente em grandes áreas no Nordeste e

Centro-Sul, com destaque para São Paulo com 60% da produção nacional.

São usados cinco ou seis cortes antes da reforma do canavial, e o período de

safra é de seis ou sete meses. Todo o processo de produção é intensivo em

mão-de-obra, especialmente a colheita; o avanço de mecanização tem

reduzido o número de empregos (por unidade de produção) e também a sua

sazonalidade. A cultura utiliza fertilizantes e defensivos agrícolas

moderadamente e recicla todos os efluentes industriais da produção de

etanol e açúcar como insumos para a lavoura. A prática da queima do

canavial antes da colheita (retirando as folhas para facilitar o corte) está

sendo gradualmente reduzida, com restrições ambientais e de segurança em

algumas áreas, mas ainda é dominante.

Após a colheita, a cana de açúcar é transportada em caminhões, bi-

caminhões ou treminhões, para o processamento na usina. A operação

integrada de corte, carregamento e transporte têm evoluído muito para

evitar compactação do solo agrícola e para reduzir custos, com sistemas de

grande capacidade, dentro dos limites legais das estradas.

Os colmos de cana são processados para produzir etanol e açúcar.

Parte da cana é lavada para retirar impurezas minerais (a cana de colheita

manual, apenas) apesar de que ainda existem algumas usinas que misturam

a cana colhida manualmente com a colhida mecanicamente na lavagem, o

que ocasiona um maior gasto de água. Um sistema de extração (no Brasil,

quase exclusivamente moagem: a cana é picada, desfibrada e passa por uma

série de moendas) separa o caldo, contendo a sacarose, da fibra (bagaço).

Para a produção de açúcar, o caldo é limpo (decantação e filtro prensa,

retirando um resíduo, a torta de filtro), concentrado e cristalizado. Uma

parte dos açúcares não cristalizados e impurezas (melaço) são separadas; no

Brasil este mel residual é em geral muito mais rico em açúcar, evitando-se o

estágio final na cristalização e usando o mel, em mistura com caldo, como

insumo para a fermentação. Esta mistura é levada à concentração adequada

e fermentada com leveduras; os sistemas na maioria são do tipo fed-batch,

com reciclo da levedura, mas há processos contínuos. O vinho resultante é

destilado, produzindo álcool (hidratado ou anidro) e deixando como resíduo a

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vinhaça (a água da cana e a adicionada na moagem, matéria orgânica, e

minerais importantes, como o potássio, que vieram com a cana).

Toda a energia para o processamento (elétrica; mecânica, no

acionamento de algumas bombas, ventiladores e das moendas; térmica, para

os processos de concentração do caldo e destilação) é suprida hoje por um

sistema de co-geração que usa somente o bagaço como fonte energética; a

usina é auto-suficiente, e em geral por ter excedentes de energia. Como

principal insumo químico, é empregada a soda cáustica (NaOH) para

lavagem de pisos e equipamentos e na produção de álcool neutro. Algumas

Usinas estão substituindo as caldeiras antigas, de baixa pressão (22 bar),

por equipamentos modernos (60 a70 bar)

Os processos industriais têm como resíduos a vinhaça, a torta de filtro

e as cinzas das caldeiras de bagaço. São totalmente reciclados para a

lavoura: a vinhaça na forma líquida, como fertirrigação; a torta

transportada em caminhões, como adubo. Os processos industriais utilizam

água (captada de rios e poços) em várias operações; há uma intensa

reutilização, visando reduzir a captação e o nível do despejo tratado.

Impactos no meio ambiente

Os impactos no meio ambiente consideram a cultura da cana, o

processamento industrial e o uso final. Incluem os efeitos na qualidade do ar

e no clima global, no uso do solo e biodiversidade, na conservação do solo,

nos recursos hídricos e o uso de defensivos e fertilizantes. Estes impactos

podem ser positivos ou negativos; em alguns casos a indústria da cana tem

resultados muito importantes, como na redução de emissões de gases de

efeito estufa (GEE) e na recuperação de solos agrícolas. A legislação

ambiental (incluindo restrições ao uso do solo) é avançada no Brasil.

A cana-de-açúcar é matéria-prima de grande flexibilidade. Com ela é

possível produzir açúcar e álcool de vários tipos; fabricar bebidas como

cachaça, rum e vodka e gerar eletricidade a partir do bagaço via álcool-

química. Da cana se aproveita absolutamente tudo: bagaço, méis, torta e

resíduos de colheita.

Do bagaço, obtêm-se bagaço hidrolisado para alimentação animal,

diversos tipos de papéis, fármacos e produtos como o furfurol, de alta

reatividade, para a síntese de compostos orgânicos, com grande número de

aplicações na indústria química e farmacêutica.

Do melaço, além do álcool usado como combustível, bebida, e na

indústria química, farmacêutica e de cosméticos, extraem-se levedura, mel,

ácido cítrico, ácido lático, glutamato monossódico e desenvolve-se a chamada

álcoolquímica – as várias alternativas de transformação oferecidas pelo

álcool etílico ou etanol.

Do etanol podem ser fabricados polietileno, estireno, cetona,

acetaldeído, poliestireno, ácido acético, éter, acetona e toda a gama de

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produtos que se extraem do petróleo. Seu variado uso inclui a fabricação de

fibras sintéticas, pinturas, vernizes, vasilhames, tubos, solventes,

plastificantes, etc.

Dos resíduos, utilizam-se a vinhaça e o vinhoto como fertilizantes.

Existem ainda outros derivados: dextrana, xantan, sorbitol, glicerol, cera

refinada de torta, antifúngicos, etc.

A cana-de-açúcar gera, portanto, assim como o petróleo, incontável

número de produtos, de fermento a herbicidas e inseticidas, com importante

diferencial: são biodegradáveis e não ofensivos ao meio ambiente.

A produção atual de álcool no mundo é da ordem de 35 bilhões de

litros, dos quais 60% destinam-se ao uso combustível. O Brasil e os Estados

Unidos são os principais produtores e consumidores (UNICA, 2007).

O mercado possui enorme potencial de expansão, graças a fatores

como o combate mundial ao efeito estufa e à poluição local, que levou à

substituição de aditivos tóxicos na gasolina; a valorização da segurança

energética, buscando-se autonomia pela diversificação das fontes de energia

utilizadas; o incremento da atividade agrícola, que permite a criação de

empregos e a descentralização econômica.

A comunidade científica afirma que o petróleo já inaugurou seu

período de depleção, caracterizado por demanda muito superior às reservas

existentes. Isso abre caminho para que a energia limpa e renovável de fontes

como a biomassa da cana-de-açúcar e outros vegetais se transforme em um

dos principais energéticos do século 21.

Razões econômicas (economia de divisas) e sociais (geração de

empregos) inspiraram a utilização do álcool como combustível no Brasil, mas

sua sustentabilidade também se baseia na contribuição para a melhoria do

meio ambiente: combustível limpo, o álcool tornou-se grande aliado na luta

contra a degradação ambiental, principalmente nos grandes centros

urbanos.

O Brasil já colhe os frutos ambientais do seu uso em larga escala.

Estudo publicado pela Confederação Nacional da Indústria, em 1990, que

comparou cenários de utilização de combustíveis na Região Metropolitana de

São Paulo, concluiu que o melhor cenário para a redução de emissões seria o

uso exclusivo do álcool em toda a frota; o pior, o uso de gasolina pura. Na

faixa intermediária, situaram-se os cenários de frota operando

exclusivamente com gasolina contendo 22% de etanol e, em posição

ambientalmente mais favorável, o mix da frota circulante em 1989,

composto por 51% de veículos com 22% de etanol na gasolina e 49% de

veículos a álcool puro.

O maior diferencial ambiental do álcool está na origem renovável. É

extraído da biomassa da cana-de-açúcar, com reconhecido potencial para

seqüestrar carbono da atmosfera, o que lhe confere grande importância no

combate global ao efeito estufa.

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Os impactos ao meio ambiente estão sendo ignorados pelos que

defendem a substituição do petróleo pelo álcool combustível como uma

medida para redução do aquecimento global. Um dos processos de produção

mais comuns é a queima da palha do canavial, para facilitar o corte manual

e aumentar a produtividade do cortador de cana. Essa prática reduz custos

de transporte e aumenta a eficiência das moendas nas usinas. No entanto, a

queima libera gás carbônico, ozônio, gases de nitrogênio e de enxofre

(responsáveis pelas chuvas ácidas) e provoca perdas significativas de

nutrientes para as plantas, além de facilitar o aparecimento de ervas

daninhas e a erosão. Como opção às queimadas, responsáveis por boa parte

das mortes dos cortadores por meio da inalação de gases cancerígenos, a

mecanização pode ser extremamente prejudicial ao solo, pois o comprime,

não permitindo a entrada de oxigênio. Apesar da grande importância das

queimadas, abordaremos neste trabalho somente os impactos do processo

industrial.

O processo nas indústrias de açúcar e álcool é feito com uso intenso de

água, energia térmica e eletromecânica que provém da queima do bagaço

nas caldeiras. São empregados reativos químicos e biológicos como: soda

cáustica, cal, ácidos e leveduras. Como resultados do processo, são

produzidos: açúcar, álcool, proteínas de levedura, além de resíduos sólidos,

líquidos e gasosos.

Nas imediações da usina há intensa movimentação de caminhões que

transportam matérias- e resíduos. Dependendo das características de

ocupação dos arredores, bem como a inexistência de anéis viários nas

proximidades de pequenosnúcleos urbanos e comunidades rurais afastadas,

tal movimentação de caminhões pode gerar emissões de ruídos e vibrações,

causando incômodos e danos aos moradores. Igualmente, tem-se verificado

grande emissão de poeiras, que causam problemas respiratórios nessas

pessoas.

Os efluentes do processo industrial da cana-de-açúcar também

prejudicam a natureza. Sem o devido tratamento, os dejetos lançados nos

rios comprometem a sobrevivência de diversos seres aquáticos "Hoje, nem os

mananciais dos rios preservados", atesta Aristides dos Santos, da Federação

dos Trabalhadores na Agricultura de Pernambuco (Fetape). Ele afirma que

praticamente toda a Mata Atlântica nordestina foi dizimada pelos donos dos

canaviais. "Na entre safra, queremos que o governo do Estado de

Pernambuco, comece a trabalhar nas áreas de mananciais com os

trabalhadores desempregados em atividades de proteção ambiental",

completa.

Além disso, como toda monocultura, a plantação da cana em larga

escala diminui a diversidade biológica e empobrece o solo. Tabela 1 - Principais resíduos da produção de açúcar e álcool.

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Fonte: SALLES (1993); Bichara e P. Filho (1991)

Nas usinas mais antigas e localizadas distantes das áreas urbanas,

era comum o uso de valas para descarte de resíduos sólidos domésticos, de

escritório, entulhos de construção civil, podas de árvores, restos de estopas,

graxas e embalagens de óleos. Essas áreas também eram empregadas como

locais de retirada indiscriminada de solo, deposição temporária de material

orgânico (cinzas, fuligens, lodos gerados pela lavagem de cana, material de

limpeza dos tanques de vinhaça, etc.). A degradação ambiental cessa, a

partir do momento em que estes locais são empregados para

armazenamento temporário e compostagem orgânica das cinzas, da fuligem

e da torta de filtro; e os resíduos sólidos são destinados corretamente.

A poluição do ar nas usinas pode ser causada, basicamente, pela

queima do bagaço nas caldeiras, pelas emissões de gases nas torres de

destilação e dornas de fermentação. Mas existem equipamentos de controle

dessas emissões que se usados podem amenizar o problema, o que poderá

ser compreendida como uma medida de produção mais limpa e gestão

ambiental.

Toda demanda de energia térmica, elétrica e mecânica de uma usina,

é suprida a partir da queima do bagaço nas caldeiras, para a geração de

vapor. Essa queima gera como principais poluentes do ar: material

particulado (MP), monóxido e dióxido de carbono eóxidos de nitrogênio. O

MP está associado basicamente ao residual de cinzas e fuligens.

Devido a sua cor escura, causa incômodos nas residências devido a

sua precipitação e provoca efeitos estéticos indesejáveis. Já se esse material

for inalado pode penetrar nos pulmões e diminuir a capacidade respiratória.

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Já os óxidos de nitrogênio na presença de radiação solar e de compostos

orgânicos voláteis (VOC’s) podem gerar ozônio.

As caldeiras com tecnologias modernas são fabricadas para limitar a

temperatura dos gases, gerando quantidades menores de nitrogênio.

Para as caldeiras providas de lavadores de gases a USEPA (United

StatesEnvironmental Protection) adota como referência os seguintes fatores

de emissão: 0,7 Kg de MP/tb e 0,6 Kg de NOx/tb. A Resolução CONAMA nº

382 (2006) fixou em 200 mg/Nm3 e 350 mg/Nm3 as concentrações para MP e

óxidos de nitrogênio, respectivamente.

No Estado de São Paulo, continua em vigor o Artigo 31, Inciso I, do

Decreto Estadual 8.468/76 que exige que o grau de enegrecimento das

emissões gasosas não ultrapasse o Padrão I da Escala de Ringelman, apesar

desta prática ser pouco comum, pois não é eficiente devido à intensa

evaporação de água.

Podem ocorrer problemas com armazenamento do bagaço nas usinas

que não implantaram o sistema de co-geração ou até mesmo naquelas que

têm essa prática, mas não utilizam todo o volume desse bagaço gerado, pois

devido o armazenamento ser ao ar livre sem proteção das chuvas e ventos,

pode ocorrer suspensão de partículas e causar danos á saúde dos

funcionários. Esse particulado pode provocar sérios problemas respiratórios

e deposição nas áreas comuns da empresa causando efeitos estéticos

indesejados.

As emissões de dióxido de carbono, aldeídos, álcool e

ciclohexanoprovenientes dos processos de fermentação e destilação

provocam cheiros tão fortes, que são sentidos nas dependências externas da

destilaria.

A poluição do solo na indústria de açúcar e álcool pode ser bem danosa

ao meio ambiente. Esta poluição pode ser causada pelos resíduos gerados no

processo (torta de filtro e vinhaça), se os mesmos não forem tratados

corretamente já que eles têm uma grande carga de metais pesados.

A torta de filtro é um lodo gerado na clarificação do caldo da cana,

onde geralmente são empregadas várias substâncias químicas. Para cada

tonelada de cana moída obtém-se aproximadamente 25 Kg de torta de filtro.

Antes da destinação final esse resíduo é acumulado temporariamente em

áreas a céu aberto, diretamente sobre o solo. Seu destino final é a adubação

da cana.

A torta de filtro apresenta alta DBO (Demanda Bioquímica de

Oxigênio), devido à grande concentração de metais como: ferro, alumínio,

zinco, manganês, etc. em conjunto com suas características orgânicas,

podem causar poluição se percolado em direção aos corpos de água.

Ramalho e Amaral (2001, p. 126) identificam o aumento da

concentração de metais pesados em solos que recebem adubação com torta

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de filtro e um grande risco de contaminação do lençol freático, uma vez que

os metais não são absorvidos pelas plantas e tendem a percolar.

A vinhaça ou vinhoto é o resíduo líquido gerado no processo de

destilação do álcool. Cada litro de álcool gera de 10,3 a 11,9 litros de

vinhaça, que apresenta: temperatura elevada: pH ácido; corrosividade; alto

teor de potássio; significativas quantidades de nitrogênio, fósforo, sulfatos e

cloretos. O seu despejo nos rios e lagos provocam eutrofização e morte dos

peixes.

Desde a década de 70, a vinhaça é destinada no solo, mas muitas

usinas não fazem esta destinação corretamente, pois deixam grandes

concentrações desse resíduo acumulando durante dias, e fazem essa

distribuição em caminhões, o que resulta na exalação de fortes odores e

proliferação de moscas. Dado a sua riqueza em potássio, matéria orgânica e

teor de água, passou a ser aplicada na lavoura, com grande sucesso

econômico.

Para tanto, normalmente, as empresas utilizam canais sem

revestimento para conduzir o líquido em pontos convenientes, onde através

do método de aspersão do tipo montagem direta, é aplicada nos canaviais.

Em geral as destilarias dispõem de canal principal ou mestre, de onde o

líquido é distribuído a outros canais, denominados secundários, a partir dos

quais é aplicado por aspersão.

A vinhaça é produzida e utilizada durante toda a safra canavieira,

que em geral vai de maio a dezembro. Durante esse período, e por anos e

anos de aplicação a infiltração do líquido pode atingir o lençol freático e

causar problemas de contaminação.

Se a vinhaça não for destinada corretamente (dentro dos níveis de

concentração permitidos), sua disposição no solo pode ser considerada

potencialmente poluidora devido às concentrações de soda cáustica usada

nos processos, o que resulta no acúmulo de sódio no solo.

Em 2005, a CETESB, por meio da Norma Técnica P4.231,

estabeleceram regras para a aplicação da vinhaça no solo agrícola e

restrições nas proximidades de núcleos urbanos, áreas de preservação

permanente, exigindo impermeabilização de canais e reservatórios de

acumulação.

Vê-se, que a destinação tanto da torta de filtro, quanto da vinhaça no

solo, como fertilizante e composto orgânico, carece de leis mais rígidas no

que se refere às concentrações recomendadas para não contaminar o solo e

as águas subterrâneas.

Geralmente, as usinas adotam a prática da fertirrigação, para a

disposição no solo, dos efluentes líquidos gerados no processo, que são

agregados à vinhaça. Assim é feito com as águas geradas no processo de

fabricação do açúcar, as resultantes da lavagem de pisos, equipamentos e

lavadores de gases.

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Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 2, p. 90-125, Jun. 2013.

Na maioria dos países produtores de açúcar, já existem normas de

controle de efluentes líquidos que estabelecem limite da quantidade de

orgânicos, entre 15 e 60 mg/L de DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio),

com exceção da Índia, onde o limite é de 100 mg/L (Purchase, 1996). Nestes

países, o tratamento dos efluentes é realizado por meio de lagoas

anaeróbicas e aeróbicas.

O lançamento de efluentes líquidos nos corpos de água, sem devido

tratamento, e o lançamento de águas sem o devido resfriamento, pode

acarretar na mortandade da fauna aquática. Antigamente, essa prática era

comum. Por meio das Portarias 323/78 e 158/80, o extinto Ministério do

Interior proibiu qualquer tipo de lançamento de águas residuárias de usinas

de açúcar em corpos de água.

A qualidade dos corpos de água também é afetada pelo carreamento

de sujeiras depositadas nas vias de circulação das usinas quando chove.

As atividades de uma usina de açúcar e álcool implicam em grande

potencial de riscos e perigos às pessoas e ao patrimônio da empresa. Pois

nas usinas há grande demanda de produtos perigosos, álcool, melaço e

vinhaça (todos com potencial de combustão) que são armazenados em

grandes quantidades. Os processos implicam na geração de vapor a altas

temperaturas e pressões. Portanto, decorre nessas empresas grande

potencial de incêndios e acidentes com danos que podem comprometer a

saúde e segurança das pessoas e a qualidade do meio ambiente.

Portanto, é essencial a adoção de um Plano de Gerenciamento de

emergências. Mas apesar da legislação exigir a prevenção e combate a

incêndios nas instalações industriais, muitas usinas não cumprem

integralmente essas normas.

Alternativas de produção mais limpa

As considerações sobre poluição ambiental evoluíram nas últimas

décadas de análises pontuais sobre a degradação mais evidente no meio

ambiente (poluição das águas, poluição do ar e desmatamento) para uma

visão abrangente, incluindo relações socioeconômicas e culturais, e

biodiversidade, por exemplo. No Brasil esta mudança aparece na legislação

ambiental com a resolução CONAMA nº 01/1986, impondo a necessidade da

elaboração de Estudo de Impacto Ambiental (EIA) e respectivo Relatório de

Impacto ambiental (RIMA) para a obtenção de licença para atividades que

possam alterar significativamente o meio ambiente. Essa legislação é

aplicada a todos os projetos de empreendimentos no setor de açúcar e álcool,

o que ajuda muito na conscientização dos empreendedores da indústria de

açúcar e álcool, no sentido de adequarem seus processos visando o cuidado

com o meio ambiente, o que torna esta, uma medida de produção mais

limpa. A legislação no Brasil tem uma forte dinâmica e as Licenças de

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Operação devem ser renovadas a cada dois ou três anos, nos casos de usinas

ou destilarias.

O setor sucroálcooleiro no Brasil é reconhecido hoje pelos benefícios

ambientais do uso do etanol como substituição de combustível fóssil; da

produção de açúcar com uso exclusivo de combustível renovável; do início do

uso do potencial de produção de excedentes de energia elétrica. Por outro

lado sua relação com o meio ambiente, melhorando sua posição como

“produto limpo com produção limpa”, pode caminhar além do atendimento

às exigências legais, buscando a melhoria ambiental contínua do processo de

produção. Isto será uma imposição até em função da sua situação como o

produtor mais competitivo internacionalmente (MACEDO, 2005).

A tendência normal da legislação ambiental é tornar-se cada vez mais

restritiva; áreas importantes, e onde a evolução dos produtores já é sentida,

incluem o controle de efluentes e a racionalização do uso da água.

Na agroindústria da cana, custos de produção favoráveis no Brasil e o

suprimento de energia do bagaço tornam a sacarose muito atraente para

dezenas de produtos; já são produzidos no Brasil o sorbibol, aminoácidos,

ácidos orgânicos e extratos de leveduras.

Plásticos e outros artigos de grande volume (incluindo derivados do etanol)

poderão ser introduzidos nos próximos anos.

O uso do etanol (puro ou em mistura) tem levado a melhorias

consideráveis na qualidade do ar nos centros urbanos, decorrentes da

eliminação dos compostos de chumbo na gasolina e do enxofre, e das

reduções nas emissões de CO e na reatividade e toxicidade de compostos

orgânicos emitidos. O controle dos efeitos indesejáveis das queimadas

(sujeira e riscos de acidentes) está ocorrendo eficientemente de maneira

progressiva, dentro da legislação vigente.

No setor de cana-de-açúcar, a relação entre a energia renovável

produzida e a energia fóssil usada é de 8,3 na produção de etanol. A

conseqüência é um extraordinário desempenho do setor, evitando emissões

de GEE equivalentes a 13% das emissões de todo o setor de energia no

Brasil (base 1994).

O Brasil tem a maior disponibilidade de água do mundo, e o uso da

irrigação agrícola é relativamente pequeno; a cultura da cana-de-açúcar

praticamente não é irrigada. A captação de água para o processo industrial

tem sido reduzida substantivamente nos últimos anos, com re-utilização

cada vez maior (Tabela 2). Os tratamentos são suficientes, em São Paulo,

para garantir a qualidade da água retornada. O tratamento adequado das

áreas de proteção ambiental referentes a matas ciliares teve grande

evolução, e poderá constituir-se em poderoso auxiliar também na proteção

da biodiversidade.

A água entra nas usinas com a cana (cerca de 70% do peso dos colmos)

e com a captação para usos na indústria. A água captada é usada em vários

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processos, com níveis diferentes de reutilização; uma parcela é devolvida

para os cursos de água, após os tratamentos necessários, e outra parte é

destinada, juntamente com a vinhaça, à fertirrigação.

A diferença entre a água captada e a água lançada é a água

consumida internamente (processos e distribuição no campo) (NETO, Centro

de Tecnologia Canavieira, 2005).

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Tabela 2 - Usos da água (valores médios) em usinas com destilaria anexa

Fonte: Única (2005)

Quanto aos efluentes e sua carga orgânica, o levantamento feito em

1995 em 34 usinas indicou uma carga orgânica remanescente de 0,199 Kg

DBO5 / t cana, que comparada com estimativas do potencial poluidor na

mesma época representava uma eficiência de 98,4 %. Notar que a

fertirrigação da lavoura da cana-de-açúcar é o grande canal de disposição

desta matéria orgânica, com vantagens ambientais e econômicas (Única,

2005).

Os principais efluentes e os seus sistemas de tratamento são:

• Água de lavagem de cana: 180 a 500 mg/l de DBO5 e alta concentração de

sólidos. Tratada com decantação (lagoas) e lagoas de estabilização, para o

caso de lançamento em corpos d’água. Na reutilização, o tratamento consiste

em decantação e correção do pH entre 9 e 10.

• Águas dos multijatos e condensadores barométricos: baixo potencial com

tanques aspersores ou torres para resfriamento, com recirculação ou

lançamento.

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• Águas de resfriamento de dornas e de condensadores de álcool: alta

temperatura (~ 50°C). Tratamento com torres de resfriamentos ou tanques

aspersores para retorno ou lançamento.

• Vinhaça e águas residuárias: grande volume e carga orgânica (10,85/l de

álcool, com cerca de 175g DBO5 / l de álcool). A vinhaça é aplicada na

lavoura de cana conjuntamente com as águas residuárias (lavagem de pisos,

purgas de circuitos fechados, sobra de condensados), promovendo a

fertirrigação com aproveitamento dos nutrientes.

O Banco Mundial faz exigências quanto ao máximo de concentração

de poluentes nos efluentes, como mostra a tabela 3. Além de recomendar,

como medida de prevenção, a redução da vazão de efluentes até 1,3 m3/tc,

com tendência a atingir o nível de 0,9 m3/tc, implementando a recirculação

da água. Tabela 3 Exigências do Banco Mundial para efluentes líquidos de Usinas

açucareiras

Fonte: Word Bank (1997)

Oportunidades de Produção mais Limpas (P+L)

1. Economia de água, dispensando o processo de lavagem da cana-de-açúcar

através da eliminação da despalha com fogo (reduzindo a aderência de terra

e pedregulhos) e da remoção a seco de parte das impurezas;

2. Conhecer melhor os resíduos gerados na empresa, iniciando um processo

de implementação de segregação dos resíduos sólidos, separando-os

conforme as normas relativas à coleta seletiva e segregação de resíduos

sólidos. Este procedimento permite e facilita a reciclagem de materiais, o

que deverá contribuir para reduzir o consumo de materiais na natureza;

3. Capacitar melhor os profissionais em cada uma de suas funções,

promovendo cursos de aperfeiçoamento profissional para acompanhar a

freqüente evolução tecnológica do setor. E promover um profissional

especializado no setor de manutenção da empresa, visando sempre o bom

andamento dos processos e a qualidade na manutenção de equipamentos;

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4. Desenvolvimento de novas variedades, cada vez mais adaptadas ao clima,

tipo de solo e sistema de corte (manual ou mecanizado) e cada vez mais

resistentes a pragas e com maior concentração de sacarose;

5. Uso de insumos modernos, melhoria do sistema de transporte e

mecanização da lavoura;

6. Melhoria na extração do caldo e diminuição de perdas no processo;

7. Melhorar processos de planejamento e controle;

8. Menor uso de produtos químicos no processo indústrial de fabricação de

açúcar e álcool;

9. Inovações tecnológicas nos processos de produção;

10. Gerenciamento da produção;

11. Co-geração de energia elétrica;

12. Separação da cana colhida mecanicamente, da colhida manualmente

quando da lavagem, evitando assim, o alto consumo de água, pois a cana

colhida manualmente é bem mais suja do que a da colheita mecanizada;

13. Educação ambiental para todos os colaboradores, fornecedores e até

mesmo os profissionais terceirizados da usina;

14. Implantação de anéis viários e pavimentação de estradas e vias de

circulação, evitando assim ruídos e poeiras, ocasionados pelos caminhões

que circulam no entorno da usina;

15. Segregação de todas as águas residuárias para tratá-las separadamente

da vinhaça, por meio da técnica de lodos ativados e posterior retorno aos

corpos d’água adjacentes, dentro dos padrões legais;

16. Técnicas de reuso das águas:

17. Retorno de condensáveis;

18. Implementação de limpeza a seco da cana;

19. Macro medição do consumo de água;

20. Desassoreamento das represas de captação;

21. Implantação de calhas nas coberturas dos prédios, pavimentação e

construção de galerias de águas pluviais, tanques de acúmulo e dissipação

das águas das chuvas que atingem as áreas de circulação de máquinas e

caminhões;

22. Uso da vinhaça como fertilizante dentro dos padrões permitidos, visando

não poluir o solo e as águas subterrâneas, pois seu uso adequado repõe

nutrientes ao solo, aumenta a produtividade agrícola, eleva o pH do solo,

aumenta o poder de retenção de água, aumenta a população microbiana e

melhora a estrutura do solo;

23. Aproveitamento da palha para geração de energia;

24. Compactação e Impermeabilização com geomembrana de Polietileno de

Alta densidade (PEAD) das áreas de compostagem ao ar livre para evitar a

contaminação do solo e das águas subterrâneas por resíduos de torta de

filtro;

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25. Emprego de lavadores de gases para controlar as cinzas, fuligens e

óxidos de nitrogênio gerados na queima do bagaço nas caldeiras;

Amostragens de chaminés acompanhadas pela CETESB, em 2006,

revelaram que é possível atingir concentração de material particulado em

caldeira de 150 tv/h, provida de lavador Venturi de até 120 mg/Nm3. No fim

da safra, entretanto, desgastes dos lavadores, falta de água, muitas vezes

causam perda de eficiência na retenção dos poluentes.

26. Troca das caldeiras antigas pelas modernas;

27. Monitoramento das chaminés, por meio de opacímetros, para verificar o

grau de enegrecimento das emissões gasosas;

28. Cobertura do bagaço que fica depositado no pátio da usina, evitando a

suspensão de MP;

29. Toda usina deve ter Plano de Gerenciamento de Emergências;

30. Economia de Insumos e matérias-prima;

Viabilidade

Hoje em dia, é evidente a necessidade de implementação de um

Programa de Produção mais limpa nas indústrias, principalmente as do

setor sucroálcooleiro devido ao grande volume de resíduos gerados nos

processos da usina, resíduos esses que podem ser aproveitados com o uso de

novas técnicas e tecnologias para melhoria da empresa, tanto no setor

econômico como para minimizar os impactos causados ao meio ambiente.

O grande avanço da cana-de-açúcar, devido ao seu grande potencial

bioenergético, deve servir de exemplo para o cuidado com o meio ambiente,

já que apesar desse potencial, o setor também pode causar impactos no meio

ambiente se não administrado e gerenciado de maneira a diminuir e evitar

desperdícios, aproveitando melhor a matéria prima e os insumos de

produção, estimulando o desenvolvimento sustentável e promovendo

economia e lucratividade para a usina.

A tabela 4 demonstra algumas das várias maneiras de se introduzir

um programa de produção mais limpa na indústria de açúcar e álcool.

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Tabela 4– Exemplos de medidas de Produção mais Limpa

REJEITO ORIGEM COMPOSIÇÃO REDUÇÃO REÚSO/RECICLAGEM

Água de lavagem da

cana

-Lavagem da cana antes

da moagem;

-Teores consideráveis de

sacarose, principalmente

no caso de despalha da

cana com fogo;

-Matéria vegetal, terra e

pedregulhos aderidos;

-Eliminação da despalha

com fogo reduz aderência

de terra e pedregulhos,

podendo haver dispensa

de lavagem;

-Realização da lavagem

em mesa separada

daquela onde ocorre o

desfibramento (evita

perda de bagacilho

aderido);

-Redução vazão de água

usada, através da

remoção a seco de parte

das impurezas;

-Reciclagem no processo de embebição

(permite recuperação de parte da sacarose

diluída);

-Reciclagem no processo de lavagem

(necessário tratamento para remoção de

sólidos grosseiros e resíduos sedimentáveis, e

eventualmente para remoção de substâncias

orgânicas solúveis);

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REJEITO ORIGEM COMPOSIÇÃO REDUÇÃO REÚSO/RECICLAGEM

Água dos

condensadores

barométricos e água

condensada nos

evaporadores

-Concentração do caldo; -Água contendo açúcares,

arrastados em gotículas;

-Redução perda do xarope:

Redução da velocidade do

fluxo;

Redução da temperatura

da água de condensação;

-Recuperação do xarope:

Uso de obstáculos que

diminuam o arraste

(separadores e

recuperadores de arraste);

Aumento da altura dos

evaporadores;

-Reciclagem da água no próprio processo

(cuidado com teor de açúcar);

-Reciclagem no processo, mas em outra

etapa, como:

Embebição da cana;

Lavagem do mel após cristalização do açúcar;

Geração de vapor;

Lavagem de filtros;

Preparo de solução para caleagem (na

clarificação);

Bagaço -Moagem da cana e

extração do caldo;

-Celulose, com teor de

umidade de 40-60%;

-Cogeração energia elétrica;

-Obtenção de composto-uso como adubo;

-Produção de ração animal;

-Produção de aglomerados;

-Produção de celulose;

Torta de Filtração

-Filtração do lodo

gerado na clarificação;

-Resíduos solúveis e

insolúveis da calagem;

-Rico em fosfatos;

-Uso como condicionador do solo;

-Produção de ração animal;

REJEITO ORIGEM COMPOSIÇÃO REDUÇÃO REÚSO/RECICLAGEM

Água de remoção de

incrustações

-Remoção química (soda

ou solução ac.clorídrico)

de sais, na concentração

do caldo (volume

reduzido);

-Variam muito, mas

predomínio de fosfatos,

sílica, sulfatos,

carbonatos e oxalatos;

-Pelo elevado teor de fosfato e pequena

quantidade, incorporação ao vinhoto para uso

como fertilizante;

-Uso como complemento da atividade em

tratamento biológico de efluentes;

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Água da lavagem das

dornas

-Lavagem dos

recipientes de

fermentação, p/

obtenção do álcool

(volume reduzido);

-Semelhante ao vinhoto,

mas bem mais diluído

(cerca de 20% de vinhoto);

-Uso como fertilizante (observar taxa de

aplicação em função à composição e do tipo

de solo);

Vinhoto

-Resíduos da destilação

do melaço fermentado

(para obtenção do

álcool);

-Alta DBO e DQO;

-Uso como fertilizante (observar taxa de

aplicação em função à composição e do tipo

de solo);

Melaço -Fabricação de açúcar; -Alta DBO (~90.000mg/l); -Praticamente todo usado

na produção do álcool;

-Produção álcool;

-Fabricação levedura;

Ponta da cana -Corte da cana para

moagem;

-Alimento animal;

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De acordo com a figura 11 (fluxograma de balanço de massa genérico

de usina de açúcar e álcool) e a Tabela 4 (exemplos de medidas de P+L),

propomos como exemplo, a implementação de medida para economia de

água.

Em um primeiro momento vamos priorizar a economia de água,

dispensando o processo de lavagem da cana-de-açúcar através da eliminação

da despalha com fogo (reduzindo a aderência de terra e pedregulhos) e da

remoção a seco de parte das impurezas.

Assim logo de início conseguiremos economizar 5000m3 de água.

Figura 11. Fluxograma balanço de massa genérico de uma usina de açúcar e

álcool. (Fonte: Minerva, 2004)

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Para demonstrar a viabilidade da Implantação de um programa de

P+L em uma usina de açúcar e álcool, podemos tomar como exemplo a

economia de água, dispensando o processo de lavagem de cana-de-açúcar,

através da eliminação da despalha com fogo (reduzindo a aderência de terra

e pedregulhos) e da remoção a seco de parte das impurezas.

Assim, logo de início, apenas tomando essa medida, de acordo de

acordo com a Figura 9 (fluxograma de balanço de massa genérico de usina

de açúcar e álcool) e a Tabela 4 (exemplos de medidas de P+L),

conseguiremos economizar 5000m3 de água.

Com o aumento da mecanização da colheita e a diminuição da prática

de queima prévia da palha dos canaviais, cresce significativamente a

quantidade de palhiço (folhas, ponteiros e frações de colmos e raízes) que

seguem para as indústrias. E a quantidade de resíduos minerais que

acompanham a cana crua também aumenta. Para evitar grandes perdas de

sacarose no processo industrial, é preciso separar essas impurezas, isso

poderá ser feito através do sistema de limpeza a seco que poderá ser

instalado logo no descarregamento de cana na entrada da usina. Trata-se de

uma solução já adotada por algumas usinas, com bons resultados. Parte

destas unidades separam e mandam para a lavoura a terra e a palha

recolhida, já outras separam a palha da terra e passam-na pela moenda. No

entanto o ideal seria a utilização da palha como combustível suplementar

para as caldeiras de bagaço, possibilitando um aumento de geração de

energia excedente que poderá ser vendida.

Quando passamos a conhecer melhor os resíduos gerados seja em uma

usina, ou em qualquer outra empresa, poderemos iniciar um processo de

implementação de segregação de resíduos sólidos, separando-os conforme as

normas relativas à coleta seletiva.

Este procedimento permite e facilita a reciclagem de materiais, o que

deverá contribuir para reduzir o acúmulo de resíduos na natureza.

Assim sendo, nota-se que com a adoção de somente três medidas de

produção mais limpa já podemos economizar e obter maior lucratividade, o

que pode gerar maior produtividade. Sem contar na grande contribuição e

cuidado com natureza e os Recursos Naturais

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Figura 12. Novo Fluxograma balanço de massa genérico de uma usina de açúcar e

álcool Fonte: CESTESB (2002)

Conclusão

Diante do cenário de mudanças climáticas e do aquecimento global, é

sabido que o mundo reconhece a necessidade da redução dos Gases de Efeito

Estufa (GEE). E sabe-se também que devido à este cenário, busca-se cada

vez mais energias alternativas, principalmente no setor de biocombustíveis.

O Brasil é muito rico em se tratando dessas energias.

Dentre as diversas formas de energia renováveis existentes em nosso

país, há uma que está sempre em pauta no mundo inteiro, a produção de

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açúcar, álcool e energia a partir da cana-de-açúcar, com destaque para São

Paulo com 60% da produção nacional.

Apesar da cana-de-açúcar ser de origem renovável – e contribuir com

impactos positivos para o meio ambiente, como por exemplo: seqüestro de

carbono contribuindo com a redução dos GEE (Gases de Efeito Estufa); a

conservação do solo; o uso mínimo de agrotóxicos; a grande capacidade

energética do bagaço, as características favoráveis do etanol como

combustível alternativo; -sabemos que a indústria sucroálcooleira também é

grande geradora de resíduos que tendem a impactar o meio ambiente.

Diante disto e ante as mudanças climáticas que se apresentam,

trilhar o caminho do equilíbrio entre a economia e a preservação da

qualidade ambiental, deve ser ponto de partida do setor sucroálcooleiro para

minimizar os impactos ambientais negativos causados nos seus processos.

A implantação da produção mais limpa na indústria de cana-de-

açúcar é uma ferramenta eficiente na gestão desses impactos, pois é uma

estratégia ambiental preventiva e integral que envolve processos, produtos e

serviços de maneira que se previnam ou reduzam os riscos de curto ou longo

prazo para o ser humano e o meio ambiente.

A economia de água é um bom exemplo de medida de P+L, já que o

setor utiliza muito esse recurso natural em vias de escassez. Com certeza a

economia de água poderá resultar em lucros para as indústrias

sucroálcooleiras, e esse lucro poderá ser revertido em maiores investimentos

em equipamentos, novas tecnologias, treinamento de pessoal e até mesmo

monitoramento para avaliação do desempenho ambiental.

Portanto, concluímos que a produção mais limpa é um instrumento

eficiente que tende a aprimorar os meios de produção, levando à economia

de matérias-primas e insumos, redução da geração de resíduos e diminuição

do uso de produtos tóxicos no setor.

Os bicombustíveis são uma alternativa para as fontes fósseis de

energia, se produzidos de maneira sustentável, já que a prática de uma

política ambientalmente saudável é essencial e de fundamental importância

para a evolução de um desenvolvimento sustentável com qualidade de vida.

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