Atualmente o mercado oferece inúmeras formas para o tratamento biológico de esgotos, efluentes industriais e domésticos. Umas delas é através do Reator UASB, uma tecnologia baseada na decomposição anaeróbia da matéria orgânica. Consiste em uma coluna de escoamento ascendente, composta de uma zona de digestão, outra de sedimentação, e o dispositivo separador de fases gás-sólido-líquido. O esgoto aflui ao reator e após ser distribuído pelo seu fundo, segue uma trajetória ascendente, desde a sua parte mais baixa, até encontrar a manta de lodo. Após a mistura, a biodegradação e a digestão anaeróbia do conteúdo orgânico, tendo como subproduto a geração de gases metano, carbônico e sulfídrico.
Ainda em escoamento ascendente, e através de passagens definidas pela estrutura dos dispositivos de coleta de gases e de sedimentação, o esgoto alcança a zona de sedimentação. A manutenção de um leito de sólidos em suspensão constitui a manta de lodo, e em função do fluxo contínuo e ascendente de esgotos, nesta é que ocorre a decomposição do substrato orgânico pela ação de organismos anaeróbios.
Paulo de Lamo, gerente da Paques Brasil explica que esses reatores foram desenvolvidos na Holanda, Universidade de Wageningen, na década de 70 pela equipe do Prof. Gatze Lettinga, que viabilizaram técnica e economicamente o tratamento de efluentes industriais com elevados potenciais de poluição na forma orgânica (altos valores para os parâmetros DQO e DBO).
Durante as pesquisas notaram que a flora mista bacteriana presente, responsável pelo processo biológico de conversão dos poluentes em metano e CO₂, se desenvolveu de forma aglomerada, dando origem a grânulos com diâmetros de 0,5 – 3 mm e com boa sedimentabilidade de maneira que não eram arrastados para fora do reator e sim permaneciam dentro e ativos. Dessa maneira conseguiram desatrelar o tempo de crescimento microbiano do tempo de detenção hidráulico dos efluentes no reator. Com isso os equipamentos ficaram mais compactos e competitivos.
São também considerados reatores de alta taxa, pois trabalham com taxas de carregamentos orgânicos de até 15 kg DQO/m³ reator dia e baixos tempos de detenção hidráulica
(t < 6 horas). Removem de 70 – 90% da carga orgânica biodegradável poluente presente nos efluentes. "É uma ótima alternativa aos tradicionais processos aeróbios de lodos ativados, altamente difundidos em todo o mundo por apresentarem boa confiabilidade e boa eficiência, que demandam insumos escassos e caros – energia elétrica – e geram como subproduto uma enorme quantidade de lodos biológicos excedentes que devem ser enviados a aterros sanitários", ressalta Paulo.
Os processos aeróbios normalmente demandam 1 kwh (fornecimento de ar/oxigênio) para tratar um kg de matéria orgânica e geram 0,50 kg de lodos excedentes. Portanto para solucionar um problema gastam muita energia elétrica e transferem 50% do problema para degradação em aterros sanitários. O tratamento anaeróbio (na ausência de ar/oxigênio) em reatores UASB economiza 80% da energia elétrica, gera 80% menos de lodo biológico excedente.
Além disso, produzem gás metano (CH₄), rico em energia, que pode ser utilizado para geração de energia elétrica em motores estacionários ou queimado em caldeiras para geração de vapor. Também podem ser instalados como pré-tratamento sendo seguidos por pós-tratamento aeróbio para alcançar os parâmetros de qualidade final cada vez mais restritos e exigidos pelos órgãos de controle ambiental.

Funcionamento e principais aplicações
Thais de Oliveira Bueno, engenheira da Alphenz, explica que os reatores UASB são projetados para degradar a matéria orgânica (DBO) sem a presença de oxigênio. As bactérias que se desenvolvem dentro do reator UASB utilizam a matéria orgânica presente nos efluentes como alimento para o seu crescimento, promovendo a degradação dos contaminantes. O processo biológico é desenvolvido pela ação de uma flora mista de bactérias anaeróbias acidogênicas e metanogênicas que convertem a matéria orgânica poluente presente nos efluentes primeiramente em ácidos orgânicos voláteis (acidogênese) e também hidrogênio e CO₂. Depois pela conversão desses produtos em metano (CH₄) e gás carbônico (CO₂) (metanogênese). Todo processo ocorre na ausência de oxigênio molecular e dentro de um tanque especialmente projetado.
São formados por um tanque, com um sistema de distribuição de efluentes no fundo e um sistema trifásico para separação de sólido/líquido/gás na parte superior. Dentro do tanque é previamente inoculada uma quantidade suficiente de lodo anaeróbio na forma de grânulos. Os efluentes (líquidos) entram pelo fundo do tanque onde são distribuídos e em fluxo ascendente tomam contato com o lodo anaeróbio (sólido) que vai converter a matéria orgânica poluente em biogás rico em metano (gás). No topo do tanque deve ser instalado um sistema de separação das três fases (sólido/liquido/gás) de forma a conseguir com que o efluente tratado saia por um lado, o biogás saia por outro lado e o lodo anaeróbio (sólido) seja retido no interior do tanque.
De acordo com Paulo para o bom desenvolvimento do tratamento biológico anaeróbio de efluentes utilizando reatores UASB são requeridos algumas características dos efluentes e dos reatores UASB.

Características dos efluentes
- Relação DQO/DBO < 3 – que demonstra o bom nível de biodegradabilidade.
- PH entre 6,5 – 7,2 - efluentes podem ser corrigidos/adequados até esses valores utilizando-se agentes alcalinos ou ácidos
- Temperatura entre 24 – 38°C (operando na faixa mesofílica, normalmente escolhida para operar com os reatores UASB).
- Concentração de óleos e graxas (< 70 mg/l) - concentrações maiores causam arraste das bactérias para fora do reator anaeróbio.
- Sólidos suspensos totais (< 500 mg/l) – sólidos em grandes quantidades prejudicam o desenvolvimento da flora microbiana.
- Relação DQO/SO₄ > 10 – uma vez que sulfatos (reduzidos a sulfetos em condições anaeróbias) são potenciais inibidores da flora bacteriana.
"Além das condições acima descritas aconselha-se (para efluentes menos conhecidos) executar em laboratório: testes de biodegradabilidade anaeróbia que indiquem a aplicabilidade do processo. São testes simples que não demandam equipamentos / técnicas sofisticadas. Para confirmação da viabilidade técnica da adoção do reator anaeróbio UASB (para efluentes menos conhecidos) validar eficiência de remoção de matéria orgânica e o consumo de insumos, também recomenda-se executar testes contínuos em planta piloto", completa o representante da Paques.

Características dos equipamentos
- Reator UASB: são formados por um tanque com um sistema de distribuição de efluentes no fundo, um sistema de separação trifásico na parte superior.
- Tanque reator: pode ser cilíndrico, retangular ou quadrado, executado em concreto ou chapa metálica de aço carbono (em ambos os casos exige-se uma boa impermeabilização/revestimento interno com material adequado (poliuretano elastomérico) uma vez que o ambiente anaeróbio é bastante agressivo - compostos de enxofre e ácidos orgânicos voláteis principalmente na parte superior do reator).
- Sistema de distribuição de efluentes no fundo do reator: deve ser projetado/executado de forma que consiga o melhor contato entre os efluentes e os microrganismos presentes no reator anaeróbio. São conhecidas diversas patentes sobre distribuidores de fundo em reator UASB.
- Sistema trifásico de separação (sol/líq/gás): instalado na parte superior do tanque. É sem dúvida o principal acessório de um reator anaeróbio UASB, pois seu desenho/projeto propiciará o melhor dimensionamento do tanque/reator. São normalmente construídos em materiais não sujeitos a corrosão (plástico de engenharia – polipropileno) ou eventualmente em concreto ou fibra de vidro para os reatores UASB menos engenheirados e normalmente utilizados para o tratamento de esgoto doméstico. Materiais metálicos devem ser evitados. Também existem patentes em vigor de diferentes tipos de separadores trifásicos para reatores UASB.
- Tubulações internas de coletas de efluente tratado, biogás e amostras: tubulações internas que preferencialmente devem ser fabricadas em plástico de engenharia – PEAD, PP).
Podem ser aplicados em todo o mundo para o tratamento de efluentes que atendam os requisitos acima descritos: fabricas de bebidas (cervejas, refrigerantes, sucos de frutas), alimentos (amidos, glicose, batatas, doces, balas, chocolates, gelatina, café solúvel, aditivos, laticínios), papel e celulose, usinas de açúcar/destilarias de etanol, químicas/petroquímicas, enzimas e esgoto doméstico. "São instalados reatores UASB como pré-tratamento (remoção de 80-90% da carga poluidora) em novas estações de tratamento de efluentes e também para ampliação de capacidade de plantas aeróbias existentes", completa Paulo.

Vantagens de desvantagens
Para Thais as principais vantagens do uso desses reatores seriam o menor consumo de energia elétrica, pois não precisam de sistemas de aeração; redução no volume de geração de lodo, redução no consumo de produtos químicos para desidratação, menor necessidade de equipamentos, pois o UASB não possui equipamentos eletromecânicos, diferente dos decantadores primários, adensadores e digestores de lodos ativados convencional, menor área de construção. E como desvantagem a representante destaca que em alguns casos existe a possibilidade de geração de maus odores, porém controláveis.
"Nesse processo a eficiência de remoção de matéria orgânica está limitada a 80-90%. Os parâmetros cada vez mais restritos atualmente solicitados pelos órgãos de controle ambiental têm exigido eficiências maiores que 90% o que obriga que após o anaeróbio se faça uma pequena complementação com um processo aeróbio, alem disso o processo anaeróbio é mais sensível à presença de substâncias tóxicas e a falhas operacionais, sendo sua recuperação mais demorada que os processos aeróbios convencionais", completa Paulo da Paques.
O representante ressalta ainda que essa era uma desvantagem considerável quando não havia no mercado disponibilidade de lodo anaeróbio excedente para uma possível recomposição da massa dentro do reator após um problema operacional. Hoje existe essa disponibilidade em todo território nacional, possibilitando recuperações rápidas de reatores anaeróbios UASB.

Manutenção e cuidados
A manutenção dos reatores UASB depende bastante dos tipos de materiais utilizados na fabricação do corpo (tanque) e principalmente dos separadores sólido/líquido/gás interno, instalados na parte superior do reator, zona mais passível de corrosão. De acordo com Paulo o ideal seria fabricar:
- Corpo (tanque) em concreto armado, aberto (sem cobertura em concreto) e com as paredes revestidas com poliuretano elastomérico no mínimo 1,5 metros desde o topo; Tubulação interna (distribuição da alimentação no fundo, coleta de efluente tratado, biogás e amostras) utilizando tubulações em PEAD (polietileno de alta densidade).
- Separadores trifásicos (sólido/ líquido/ gás) na forma de módulos, em plástico de engenharia (polipropileno), com tampas do mesmo material.
- Cobertura superior com tampas em material não passível de corrosão e que permitam caminhar sobre elas.
"A mais importante e principal manutenção do reator UASB consiste em retirar o excesso de lodo (camada de bactérias que se desenvolvem no fundo do reator e são responsáveis pelo tratamento) de tempos em tempos, para manter a biota em concentrações próprias para o tratamento", enfatiza Thais.
Para a representante da Alphenz o mercado deste segmento esta em constante crescimento. A tecnologia do reator UASB está consagrada no mercado e é preferência dos especialistas da área. A venda de reatores anaeróbios UASB está diretamente atrelada ao crescimento do país e a expansão do segmento industrial.
"Até 2013 tivemos bons negócios que apresentaram queda em 2014. Esperamos um 2015 mais promissor nesse segmento. No segmento de saneamento básico (tratamento de esgoto doméstico – com recursos de programas governamentais como PAC, Água Limpa) nossas vendas de reatores anaeróbios cresceram no ano de 2014. Podemos afirmar que nos últimos 20 anos a implantação de reatores anaeróbios UASB cresceu de maneira exponencial, atingindo indústrias espalhadas nos cinco continentes" completa Paulo.

Contato das empresas:
Alphenz: www.grupoalphenz.com.br
Paques Brasil: www.paques.com.br