Qualquer pessoa que mora em Okinawa, uma ilha subtropical no Japão, tem uma apreciação da intensidade de sua indústria de suinocultura. As fazendas têm um grande efeito na economia e na cultura da ilha. De acordo com o Gabinete do Governo do Japão, a partir de 2018, havia mais de 225, 000 porcos em Okinawa. A carne de porco é um alimento básico na dieta local e é encontrada em muitos pratos em restaurantes tradicionais. Mas a presença das fazendas de porcos tem outro, menos bem-vindo, impacto - o tipo de odor. Dirija por algumas áreas particularmente cheias de fazendas com as janelas do carro abaixadas e você certamente se arrependerá.

Esse cheiro é, pelo menos em parte, causada por um subproduto da suinocultura. Em Okinawa, grandes quantidades de águas residuais são produzidas pelas fazendas. Agora, pesquisadores da Unidade de Sistemas Biológicos da Universidade de Pós-Graduação do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) criaram um novo sistema para tratar essas águas residuais, que eles testaram com sucesso em uma fazenda de suínos local em Okinawa.

"Nosso novo sistema usa duas câmaras diferentes, "explicou a Dra. Anna Prokhorova, autor principal de um artigo publicado recentemente em Tecnologia Bioresource . "Em uma câmara, águas residuais suínas em plena força são tratadas para a remoção de odores, patógenos, e matéria orgânica, enquanto na outra câmara, O excesso de nitrato e fosfato é removido das águas residuais que já foram tratadas pelo sistema de aeração tradicional. Para o melhor de nosso conhecimento, este é o primeiro sistema a tratar com sucesso dois tipos diferentes de águas residuais ao mesmo tempo. "

Este é um forte contraste com o sistema de aeração tradicional atualmente utilizado pelos agricultores, que trata principalmente a matéria orgânica das águas residuais e também converte o amônio presente em nitrato, mas não trata o nitrato posteriormente. No Japão, o limite de descarga de nitrato para a indústria pecuária em breve será reduzido para um quinto do nível atual (que hoje está em 500 miligramas de nitrato-nitrogênio por litro) para ficar em linha com outras indústrias. Mais de 35% das fazendas em Okinawa provavelmente excederão essa mudança iminente.

"Isso é uma grande preocupação porque a contaminação por nitrato pode ter impactos desastrosos na saúde humana e no meio ambiente, "disse a Dra. Mami Kainuma, líder do grupo na Unidade de Sistemas Biológicos. “Quando o nitrato é ingerido por pessoas, é convertido em nitrito, que afeta a capacidade do sangue de transportar oxigênio e pode levar à metemoglobinemia ou à síndrome do bebê azul. "

Esse novo sistema contou com a existência de uma rica comunidade de bactérias para iniciar o processo. Na primeira câmara - a câmara do ânodo - as bactérias reagiram com as moléculas orgânicas presentes, liberando elétrons no processo. Esses elétrons foram então transferidos para a segunda câmara - a câmara do cátodo - por meio dos eletrodos. A câmara catódica continha águas residuais que já haviam passado pelo processo de aeração e, portanto, apresentavam altos níveis de nitrato. As bactérias na superfície da câmara catódica aceitam esses elétrons e os usam para alimentar a conversão de nitrato em nitrogênio. A vantagem desse sistema é que a remoção do nitrato pode ocorrer em águas residuárias com baixo teor de matéria orgânica, como a água já aerada.

Depois de testar com sucesso este sistema no laboratório, os pesquisadores montaram um experimento piloto inicial em uma das fazendas de suínos no Centro de Pesquisa de Pecuária e Pastagem da Prefeitura de Okinawa, trabalhando com o Centro de Ciência Ambiental da Prefeitura de Okinawa e Okidoyaku. Lá, eles tiveram acesso ao tanque de aeração e água residual bruta. O projeto foi financiado pelo Governo da Prefeitura de Okinawa e monitorado por mais de um ano. Devido ao papel integral desempenhado pelas comunidades bacterianas, os pesquisadores também analisaram quais espécies estavam presentes, como a composição da comunidade mudou ao longo do tempo, e quais espécies foram responsáveis ​​por cada etapa.

O experimento de longo prazo mostrou que as bactérias removedoras de nitrato dominantes eram aquelas que podem receber elétrons para crescer. Durante o tratamento, sua atividade foi estimulada pelo potencial aplicado ao eletrodo em uma faixa de -0,4 V - -0,6 V, o que levou a um tratamento mais eficiente das águas residuais. Essas comunidades bacterianas cresceram mais de 60% no total na câmara catódica, e continuou a exibir forte atividade, levando a uma alta taxa de redução de nitrato. Outra grande vantagem era que, como a matéria orgânica e, em particular, os ácidos graxos voláteis foram degradados em águas residuais brutas, o cheiro diminuiu, e o número de patógenos reduzido.

“Estamos muito felizes com os resultados até agora. É muito mais eficiente do que esperávamos, "disse o Dr. Prokhorova." Este sistema é escalonável, baixo custo, fácil de montar, e baixa manutenção. Estamos esperançosos de que, nos próximos anos, será utilizado por agricultores em Okinawa e outros locais com problemas semelhantes, como as comunidades rurais no Japão continental e no sudeste da Ásia. "