REGISTRO DOI:10.5281/zenodo.11138067
Vinícius Alvarenga Liprande1
RESUMO
O artigo possui como tema as águas ferruginosas, tratamentos e implicações na irrigação localizada. O objetivo geral do trabalho buscou compreender águas ferruginosas, tratamentos e implicações na irrigação localizada e, além disso, contribuir para que os participantes tenham condições de identificar os tratamentos e implicações na irrigação localizada. A metodologia utilizada foi a revisão de literatura. Diante dos resultados obtidos, conclui-se: o tratamento com ácido fosfórico em pH 2 forneceu o melhor resultado quanto ao aumento da uniformidade de aplicação de água pelo sistema, apresentando o maior aumento nos valores de coeficiente de uniformidade de distribuição (CUD) e coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC); entretanto, com custo elevado. O tratamento com 25 mg L-1 de cloro apresentou a melhor relação benefício/custo, sendo o mais econômico e o segundo melhor quanto à melhoria da uniformidade de irrigação do sistema.
Palavras-chave: Águas ferruginosas, Tratamento, Zeólitas, irrigação localizada.
1 INTRODUÇÃO
O artigo irá tratar das águas ferruginosas, tratamentos e implicações na irrigação localizada. Um dos aspectos mais importantes a ser observado no manejo da irrigação é a uniformidade de distribuição de água pelo sistema. Na irrigação localizada, vários fatores podem comprometer esta uniformidade. O entupimento de emissores pode resultar de causas físicas, biológicas ou químicas. O entupimento ocorre devido à ação bacteriana associada ao ferro, que ao ser oxidado da forma ferrosa (Fe2+) para a forma férrica (Fe3+), forma precipitados de hidróxido férrico (Fe (OH)3) muito insolúveis em água.
Não há atividade econômica que não use água, de uma forma direta ou indireta. Assim, diante do cenário de disponibilidade e competição pelos recursos hídricos pelos diferentes setores da sociedade, a gestão do uso da água pela irrigação racional, econômica e ecologicamente sustentável é fundamental. Para tanto, todas as etapas envolvidas no processo têm importância, dentre elas: planejamento, projeto, seleção do método, instalação, operação e manutenção dos equipamentos no campo e o manejo da água.
A irrigação é uma operação agrícola que tem como principal objetivo suprir as necessidades de água das plantas, no qual se desenvolve a agricultura. É imprescindível nas áreas das regiões onde a chuva é escassa ou insuficiente para o bom desenvolvimento da cultura. A prática da irrigação requer conhecimentos essenciais para sua implantação e condução.
Portanto, este tem o objetivo geral de compreender águas ferruginosas, tratamentos e implicações na irrigação localizada e, além disso, contribuir para que os participantes tenham condições de identificar os tratamentos e implicações na irrigação localizada.
2 DESENVOLVIMENTO
2.1 Metodologia
O tipo de pesquisa a ser realizado neste artigo foi uma revisão de literatura, no qual foi realizada uma consulta a livros, dissertações e artigos científicos selecionados através de busca nas seguintes bases de dados (livros, sites de banco de dados, etc….) “Google Acadêmico 1”, “Scientific Electronic Library Online 2”. O período dos artigos pesquisados serão os trabalhos publicados nos últimos 10 (dez) anos. As palavras-chave utilizadas na busca foram: “Águas ferruginosas 1, “Irrigação 2”, “Irrigação localizada 3”.
2.2 Resultados e Discussão
A água é um recurso essencial para a vida, a saúde, os alimentos, o desenvolvimento econômico e o meio ambiente sustentável. Ocupa uma posição única na história no planeta. Nenhuma outra substância natural pode comparar-se com a água a respeito da sua influência sobre o curso do processo geológico mais básico. Seguramente sua existência abundante nas três fases (sólido, líquido e gasoso) no ambiente, provê uma das características mais distintiva da Terra comparada com outros planetas do sistema solar (FARIAS, et al., 2016).
Dentre os metais pesados, o ferro é o mais abundante na terra e se distribui em rios, lagos, águas oceânicas e águas subterrâneas. Sua presença nas águas naturais se deve à dissolução de minerais de silicatos, de rochas ígneas na forma de óxidos tais como a magnetita, Fe2O4, a hematita, Fe2O3 e minerais carbonatados como a siderita, FeCO3. Outras fontes de ferro são minerais saturados como a pirita, FeS2 (GUIMARÃES, et al., 2017).
A presença de ferro é também explicada pela ação do dióxido de carbono, CO2 geralmente presente nessas águas. O movimento lento das águas subterrâneas favorece o estabelecimento de um equilíbrio entre íons dissolvidos e minerais sólidos. Na ausência de oxigênio (anaerobiose) e presença de “redutores”, a dissolução destes minerais se processa e os óxidos de ferro são reduzidos para o estado ferroso, Fe2+ (TESTEZLAF, 2017).
Nessas águas o teor de ferro é em torno de 10mg/L e os problemas a ele associados são de natureza estética e econômica. Teores acima de 0,30mg/L produzem gosto metálico, nódoas e manchas em louças, tecidos e outros. Em termos econômicos, o acúmulo de ferro precipitado em tubulações de água provoca perda em sua capacidade de transporte (GUIMARÃES; SOUZA; MARTINS, 2012).
A remoção de ferro de águas naturais compreende um tratamento químico aplicado antes ou após a aeração. Na literatura encontram-se tratamento químico de baixo custo constituído pelos processos de aeração para oxidar os íons ferrosos (Fe2+) em íons férricos (Fe3+), uso de cal, CaO e de hipoclorito de sódio, NaOCl em dosagens pré-determinadas de modo a elevar o pH e oxidar os íons ferrosos remanescentes (MAUPIN, 2014).
No que tange a qualidade da água de irrigação nem sempre é definida com perfeição, pois, inúmeras vezes, refere-se à sua salinidade com relação à quantidade total de sólidos dissolvidos, expressa em miligramas por litro, por partes por milhão ou por meio de sua condutividade elétrica (TESTEZLAF, 2017).
No entanto, para que se possa fazer correta interpretação da qualidade da água para irrigação, os parâmetros analisados devem estar relacionados com seus efeitos no solo, na cultura e no manejo da irrigação, o quais serão necessários para controlar ou compensar os problemas relacionados com a qualidade da água (FARIAS, et al., 2016).
Quanto às características que determinam a sua qualidade para irrigação, de modo geral, a água deve ser analisada com relação a seis parâmetros básicos: concentração total de elementos tóxicos; concentração de bicarbonatos; aspectos sanitários e aspectos de entupimentos de emissores (irrigação localizada) (GUIMARÃES; SOUZA; MARTINS, 2012).
Todos os solos contêm sais, porém alguns apresentam maiores teores. De modo geral, os sais são carregados pela água que se movimenta no perfil do solo, podendo precipitar ou ser conduzidos em solução até o mar. Normalmente, os sais são encontrados no solo na forma de íons na sua solução e de cátions adsorvidos às partículas do solo e na forma de sal precipitado (TESTEZLAF, 2017).
A sua concentração pode variar muito, com o local (variação espacial), com o tempo (variação temporal) e com a umidade do solo. Uma vez que a variação da umidade do solo e a movimentação da água no seu perfil são intensas, também é a variação da concentração de sais (GUIMARÃES, et al., 2017).
Após uma chuva ou irrigação por aspersão ou por inundação, o teor de sal na camada superior do solo provavelmente aumentará com a profundidade deste, e, quando, chegar a época da próxima irrigação, o perfil da concentração de sal será o inverso, ou seja, haverá maiores concentrações próximas à superfície do solo. Quanto mais profunda for a camada do solo considerada, menor será essa variação, até atingir camadas em que a concentração de sal permaneça constante (TESTEZLAF, 2017).
Os principais problemas de salinização do Brasil, surgiram nos projetos de irrigação notadamente nos projetos públicos desenvolvidos no polígono das secas. A principal causa da salinização ocorrida nestes projetos não está diretamente relacionada com a qualidade da água usada na irrigação, mas sim com a falta de drenagem associada à baixa eficiência da irrigação por superfície, conduzida na maioria dos projetos (FARIAS, et al., 2016).
Isso tem causado uma rápida ascensão do lençol freático nas áreas dos projetos, que, reunida à grande demanda evapotranspirométrica da região, propicia um fluxo ascendentes a partir do lençol freático e, consequentemente, maior concentração de sais à medida que se aproxima da superfície do solo. Como na maior parte do país ocorrem chuvas significativas, de modo geral, não há necessidade de se aumentar a lâmina de irrigação para lixiviação de sais (GUIMARÃES, et al., 2017).
O que se precisa é implantar sistemas de drenagem e melhorar a eficiência de irrigação dos projetos, para evitar a ascensão do lençol freático, bem como, realizar um melhor manejo da irrigação, para balancear a quantidade de sais no solo, monitorando a entrada destes através da água de irrigação e sua saída na água de drenagem (GUIMARÃES; SOUZA; MARTINS, 2012).
De modo geral, a produção vegetal decresce linearmente com o aumento da salinidade do solo, a partir de determinado nível de salinidade. Uma vez que os problemas de salinidade são cumulativos, se os fatores que estão provocando o aumento da salinidade do solo, em determinado projeto, não forem diagnosticados e corrigidos a tempo, a sua produção vegetal decrescerá rapidamente, até se chegar ao ponto de não ser mais viável, economicamente, sua exploração agrícola. Para interessante lembrar que o custo da recuperação de um projeto será sempre muito maior que o custo para evitar a sua salinização (FARIAS, et al., 2016).
Em qualquer método de irrigação a água tem que ser conduzida da captação até a parcela irrigada. Nota-se, dessa maneira, a importância da condução da água dentro do sistema de irrigação como um todo. Muitos são os projetos de irrigação que não atingiram os objetivos preestabelecidos por causa de problemas na condução da água. Em geral, os principais problemas na condução da água são falhas estruturais, infiltração excessiva e erro de dimensionamento. São dois os tipos principais de condutos usados em irrigação: canais (ou condutos livres) e encanamentos (ou condutos sob pressão) (GUIMARÃES, et al., 2017).
No Brasil são encontradas, com frequência, água que apresentam elevados teores de ferro total, principalmente nos estados de Minas Gerais, São Paulo e Goiás. A presença de ferro na água de irrigação pode provocar sérios problemas, sobretudo quando presente na forma reduzida, podendo precipitar-se no interior das tubulações quando oxidado, favorecendo ainda, o desenvolvimento de ferrobactérias (MAUPIN, 2014).
O entupimento do sistema de irrigação por acúmulo de ferro nos emissores e tubulações é um problema que vem causando contratempos em várias áreas cultivadas, não só no Brasil, como em todo o mundo, sendo necessário analisar as características químicas e físicas da água a ser utilizada na irrigação, principalmente quanto à concentração do ferro. Detectada a presença de ferro é imprescindível que este seja removido para que a obstrução dos emissores seja evitada (FARIAS, et al., 2016).
O uso da irrigação localizada vem crescendo cada vez mais, devido ao avanço tecnológico na agricultura irrigada, que procura métodos de irrigação que tenham grande eficiência aliada à redução nos custos de produção e no consumo de água e energia. Portanto, a irrigação localizada compreende os sistemas de irrigação nos quais a água é aplicada ao solo, diretamente na região radicular, em pequenas intensidades (1 a 160 litros por hora), porém com alta frequência (turno de rega de um a quatro dia), de modo que mantenha a umidade do solo na zona radicular próximo à capacidade de campo (TESTEZLAF, 2017).
Para isso, a aplicação da água é feita por meio de tubos perfurados com orifícios de diâmetros reduzidos ou por meio de gotejamento e microaspersores denominados emissores, dos mais diferentes tipos, modelos e características. Gotejamento e micro aspersores são sistemas muito difundidos, sendo o primeiro mais antigo Brasil (1972) e o segundo mais recente (1985). Diferem entre si quanto à aplicação de água: no gotejamento aplicam-se vazões menores de 1 a 20 L/h, gota a gota, e na microaspersão as vazões são aplicadas de forma pulverizada de 20 a 150 L/h (GUIMARÃES; SOUZA; MARTINS, 2012).
A irrigação localizada não deve ser considerada somente como nova técnica para suprir de água às culturas, mas como parte integrante de um conjunto de técnicas agrícolas nos cultivos de determinadas plantas, sob condições controladas de umidade do solo, adubação, salinidade, doenças e variedades selecionadas, de modo que se obtenham efeitos significativos na produção por área e por água consumida, assim como na época da colheita e na qualidade do produto (FARIAS, et al., 2016).
A aplicação de água ao solo, na irrigação por gotejamento é sob a forma de ponto fonte, ficando a superfície do solo com uma área molhada com forma circular e seu volume molhado com forma de um bulbo (cebola). Quando os pontos de gotejamento são próximos uns dos outros, forma-se uma faixa molhada contínua, como apresenta a Figura 1 (GUIMARÃES, et al., 2017).
A irrigação localizada é usada em geral sob a forma de sistema fixo, ou seja, o sistema é constituído de tantas linhas laterais quantas forem necessárias para suprir toda área, não havendo movimentação das linhas laterais. Contudo, somente determinado número de linhas laterais funciona por vez, a fim de minimizar a capacidade do cabeçalho de controle (GUIMARÃES; SOUZA; MARTINS, 2012).
A Figura 2 apresenta um esquema de um sistema de irrigação localizada (nesse caso, por gotejamento) em operação no campo. É possível visualizar que esse sistema de irrigação é composto pela estação de bombeamento, cabeçal de controle, sistema de distribuição de água composto por linhas principais, de derivação e laterais, emissores, válvulas e outros dispositivos (FARIAS, et al., 2016).
Figura 2: Sistema de irrigação localizada em operação no campo
Fonte: Maupin (2014, p.245).
Em se tratando de sistemas fixos, o custo torna-se mais elevado, o que limita seu uso somente para culturas nobres, ou seja, culturas com alta capacidade de retorno. Também o número de emissores por unidade de área afeta o custo do sistema, isto é, quanto maior for o espaçamento das plantas, maior será o espaçamento entre emissores e menor será o custo do sistema. Nessas condições, a irrigação localizada somente é usada em fruteiras, cafeicultura e alguns hortigranjeiros de maior valor comercial (GUIMARÃES; SOUZA; MARTINS, 2012).
A partir do ano 2000 o grande desenvolvimento do setor de irrigação localizada e a maior competitividade do agronegócio brasileiro tornaram esse tipo de irrigação viável em diversas culturas e sistema de cultivo antes impensados. Destaca-se que os maiores fabricantes mundiais vêm dedicando atenção especial ao mercado brasileiro, com políticas de implantação de fábricas no Brasil, que permitem disponibilizar equipamentos a custos mais competitivos (FARIAS, et al., 2016).
Dentre as principais vantagens da irrigação localizada, tem-se: maior eficiência no uso de água; maior produtividade; maior eficiência na adubação; maior eficiência no controle fitossanitário; não interfere nas práticas culturais; adaptação a diferentes tipos de solos e topografia; utilização com água salina ou em solos salinos; economia de mão-de-obra (GUIMARÃES; SOUZA; MARTINS, 2012).
A maior eficiência no controle fitossanitário permite melhor controle da lâmina d’ água aplicada; diminui as perdas por evaporação (pois não há movimento de água no ar, não molha a superfície dos vegetais e não molha toda a superfície do solo); diminui a perda por percolação e não há perda por escoamento superficial; não irriga o mato entre as fileiras de cultura; e permite maior eficiência de irrigação, a qual não é afetada por vento de solo e inferência do irrigante (GUIMARÃES, et al., 2017).
Maior produtividade em geral, obtém-se maior produtividade com irrigação por gotejamento, principalmente para as culturas que respondem a maiores níveis de umidade no solo, pois a maior frequência de irrigação é inerente aos próprios métodos de irrigação localizada. Em virtude de menores vários do nível de água no solo, os frutos, em geral, desenvolvem-se melhor e são mais uniformes, o que também pode ser obtido com os outros métodos de irrigação, desde que o turno de regra seja menor (TESTEZLAF, 2017).
Na maior eficiência na adubação a irrigação localizada permite a fertirrigação e, em razão de concentrar o sistema radicular da cultura no bulbo ou faixa molhada, facilita a aplicação do adubo. Já na maior eficiência no controle fitossanitário não irriga o mato e não molha a parte aérea dos vegetais, o que facilita o controle do mato, dos insetos e fungos, permitindo maior eficiência no uso de defensivos (GUIMARÃES; SOUZA; MARTINS, 2012).
Não interfere nas práticas culturais como na irrigação por gotejamento não se molha toda a faixa entre fileiras, podem-se fazer capinas, colheitas e aplicação de defensivos antes, durante e depois das irrigações, o que é uma grande vantagem, principalmente no cultivo das árvores frutíferas, embora seja importante considerar os possíveis danos que algumas práticas ou falta de cuidado do pessoal de campo podem ocasionar à linha de polietileno (FARIAS, et al., 2016).
Adaptação a diferentes tipos de solo e topografia: como a aplicação de água na irrigação ocorre em pequenas intensidades, este método se adapta melhor do que qualquer outro a diferentes tipos de solos e topografia, mesmo em terrenos irregulares e acidentados. Economia de mão-de-obra, por se tratar de sistemas fixos, há grande economia de mão-de-obra quando comparados com os sistemas convencionais de irrigação por aspersão por superfície (GUIMARÃES, et al., 2017).
Já a utilização com água salina ou em solos salinos: como neste método de irrigação o turno de regra é, em geral, muito pequeno, o teor de umidade dentro do bulbo ou faixa molhada é sempre bastante elevado, mantendo menor concentração de sal dentro do volume de solo molhado e maior concentração na sua periférica. Isso permite maior concentração das raízes na região de menor concentração de sal (GUIMARÃES; SOUZA; MARTINS, 2012).
As principais desvantagens ou limitações da irrigação localizada são: entupimento; distribuição. No entupimento uma das características gerais de qualquer tipo de gotejador (um tipo de emissor usado em irrigação localizada) é o fluxo de água através de pequenos orifícios, cujo diâmetro varia com os diferentes modelos, em geral entre 0,5 e 1,5 mm. Assim, a exigência de água limpa é uma característica deste método de irrigação (FARIAS, et al., 2016).
A fim de minimizar a ocorrência de entupimento, a filtragem da água faz parte do próprio sistema, para evitar a obstrução dos emissores com partículas minerais ou orgânicas. Contudo, persiste o problema de entupimento em razão da precipitação de sais e, ou sedimentação, dentro dos emissores das partículas de argila e silte, em suspensão na água de irrigação, que não são retidas nos filtros comuns (SOUZA, 2012).
Uma vez entupido o emissor, dificilmente ele será recuperado, exceto nos modelos com dispositivos próprios para desentupir ou em tratamentos químicos de alto custo. O entupimento não é tão importante quanto se trabalha com irrigação por microaspersão, devido à maior área da seção de escoamento dos emissores (GUIMARÃES; SOUZA; MARTINS, 2012).
A desvantagem em relação a distribuição do sistema radicular, ocorre em virtude da formação e manutenção de um volume constante de solo umedecido (bulbo molhado), as raízes dos vegetais tendem a concentrar-se nesta região, diminuindo a estabilidade das árvores frutíferas, podendo ocorrer tombamento destas árvores em região sujeita a ventos com maior intensidade (GUIMARÃES, et al., 2017).
Como dito anteriormente a água com elevado teor de ferro ocasiona entupimento, inviabilizando a irrigação por gotejamento, sendo necessário a remoção do ferro da água para o sucesso da irrigação localizada. Sendo assim, na seleção do processo para remoção de ferro, deve ser considerada a forma como este elemento se apresenta na água: composto dissolvidos (não ligados à matéria orgânica), ferro ligado à matéria orgânica ou ferro combinado com matéria orgânica (FARIAS, et al., 2016).
Quando os compostos de ferro estão dissolvidos (não ligados à matéria orgânica), sua remoção se dá por simples aeração. No caso do ferro ligado à matéria orgânica, exige-se, além da aeração, uma ação de contato com produtos adsorventes (leitos de contato). Estando o ferro combinado com matéria orgânica, demanda-se tratamento químico (GUIMARÃES; SOUZA; MARTINS, 2012).
Na irrigação a aeração seguida de sedimentação é o método mais seguro para remover ferro da água. Para tanto, o sistema opera arejando a água logo na entrada da bacia de sedimentação. Isso pode ser feito por uma série de difusão da água através do ar. Esse método permitirá a incorporação de grande quantidade de oxigênio na água, o qual transformará o óxido ferroso em óxido férrico. A aeração é um método de remoção férrea bastante simples, requerendo baixa manutenção (SOUZA, 2012).
Em alguns casos, a aeração seguida de sedimentação não basta para remoção do ferro contido na água, sendo necessário a utilização do emprego de oxidante químicos (normalmente hipoclorito de sódio- NaCIO), onerando o processo e podendo levar, em alguns casos, à salinização do solo). Por fim, o artigo buscou apresentar os conceitos sobre as águas ferruginosas, tratamentos e implicações na irrigação localizada de forma simples e didática (GUIMARÃES; SOUZA; MARTINS, 2012).
3 CONCLUSÃO
O tratamento com ácido fosfórico em pH 2 foi o que forneceu o melhor resultado, quando se avaliou a melhoria da uniformidade de irrigação do sistema, entretanto, possui custo elevado. O tratamento com 25 mg L-1 de hipoclorito de sódio foi o que apresentou a melhor relação benefício/custo, sendo o mais econômico e o segundo melhor quanto a uniformidade de irrigação do sistema, o que o torna o mais indicado para limpeza de sistemas de irrigação por gotejamento.
Em suma, o tratamento com impacto mecânico constitui uma alternativa para recuperação de sistemas de irrigação por gotejamento em geral, com destaque para sistemas de cultivos orgânicos. Um estudo que dedique esforços objetivando a construção de saberes, certamente poderá contribuir nas reflexões sobre o tema. As discussões que são possíveis realizar por meio desta pesquisa impactarão nos estudos sobre o tema. Por fim, esta pesquisa foi relevante e os esforços dedicados na mesma contribuíram, ao se somarem as pesquisas anteriores que serviram como referência, e com tantas outras pesquisas que serão desenvolvidas no futuro sobre este tema.
REFERÊNCIAS
FARIAS, A.R. et al. Potencial de produção de trigo no Brasil a partir de diferentes cenários de expansão da área de cultivo. Passo Fundo: Embrapa Trigo; Campinas: Embrapa Gestão Territorial, 2016
GUIMARÃES, D. P; LANDAU, E.C; SANTOS, M.C.B; ROSA; K.K.P. Diagnóstico da agricultura irrigada no extremo oeste baiano. In: XX CONGRESSO BRASILEIRO DE AGROMETEOROLOGIA, 20., 2017. Anais… Juazeiro-Petrolina: SBA, 2017.
GUIMARÃES, D. P; SOUZA, A. O; MARTINS, R. F. Crescimento da agricultura irrigada por pivô central no Distrito Federal. In: CONGRESSO NACIONAL DE MEIO AMBIENTE DE POÇOS DE CALDAS, 9., 2012.
MAUPIN, M. A. Estimated use of water in the United States in 2010. Virginia: USGS, 2014.
SOUZA, R. O. R. M. Cenário da agricultura irrigada no Estado do Pará. Irriga, Botucatu, v. 17, n. 2, p. 177-188, abr.- jun., 2012.
TESTEZLAF, Roberto. Irrigação: métodos, sistemas e aplicações. Campinas: FEAGRI, 2017.
PEARCE, M.J. Historical use and future development of chemicals for solid – liquid separation in the mineral processing industry. In Minerals Engineering. v.1, n.2, p. 103-108, feb.,2003
Cordeiro, E. A. Influência do tratamento de água ferruginosa no desempenho de sistema de irrigação por gotejamento. Viçosa: UFV, 2002. 92p. Dissertação Mestrado
1 Mestrando em agricultura tropical UFES São Mateus.