As águas residuais podem salvar os lençóis freáticos dos Emirados Árabes Unidos?

Can wastewater save the United Arab Emirates’ groundwater?

Os Emirados Árabes Unidos (EAU), região hiperárida, têm um suprimento de água subterrânea que está diminuindo rapidamente, e essa água está se tornando cada vez mais salina. Com pouquíssima recarga e irrigação, que compreende 75% do uso da água subterrânea, os recursos hídricos naturais dessa região estão desaparecendo rapidamente.

A Dra. Wafa Al Yamani trabalhou para a Agência Ambiental de Abu Dhabi, que contratou a Plant and Food Research na Nova Zelândia para investigar o uso de efluentes de esgoto tratados e água subterrânea para irrigar as florestas desérticas ao longo de suas rodovias.

As florestas do deserto

Os Emirados Árabes Unidos dessalinizam toda a água de suas cidades, portanto, o efluente de esgoto tratado terciariamente dessas cidades poderia ser um recurso viável, substituindo parte da água subterrânea para irrigação das florestas do deserto. Essas florestas prestam uma ampla gama de serviços ecossistêmicos, desde a estabilização da areia ao longo de todas as rodovias dos Emirados Árabes Unidos até o abrigo de uma grande quantidade de biodiversidade. Há também uma associação cultural com as florestas. O governante original dos Emirados Árabes Unidos, Sheikh Zayed, iniciou um programa na década de 1970 para "tornar o deserto mais verde", de modo que a população vê as florestas do deserto como um legado de seu fundador.

Medição do uso da água

A Dra. Al Yamani e seu orientador de doutorado, Dr. Brent Clothier, tinham o objetivo de minimizar o uso de água subterrânea e maximizar o valor, quantificando as necessidades de irrigação das cinco espécies mais importantes de florestas do deserto dos Emirados Árabes Unidos. Eles também queriam determinar o impacto do efluente de esgoto tratado no crescimento e na saúde da floresta. Eles usaram os Mini Infiltrômetros de Disco METER para examinar o funcionamento do sistema de irrigação por gotejamento. O Dr. Clothier diz: "Esses solos têm condutividades hidráulicas entre 2 e 5 metros por hora. São areias desérticas altamente permeáveis. Podemos descobrir a largura do bulbo (a área molhada sob um gotejador de irrigação) e a profundidade que a água percorrerá usando um infiltrômetro para observar as propriedades hidráulicas do solo."

Saiba mais sobre os instrumentos de condutividade hidráulica de campo METER

O Dr. Clothier também desenvolveu um software para prever o movimento da água radialmente, com a profundidade e com o tempo em que os gotejadores estão ligados. Ele comenta: "Agora temos uma configuração de dois gotejadores por árvore e usaremos isso no futuro para modelar como as árvores estão absorvendo água da zona da raiz".

Os cientistas usaram um método de pulso de calor para medir o uso da água pelas árvores, comparando o fluxo de seiva com a demanda evaporativa (ETo). Eles usaram a Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR) para medir a umidade do solo (conteúdo de água) e desenvolveram um "bastão de luz" usando sensores de luz para detectar a área de sombra das árvores para medir a área foliar das árvores a fim de prever o fator de cultivo que permitirá a previsão do uso de água das árvores a partir da ETo.

A photo of a mini disk infiltrometer

Infiltrômetros preveem o comportamento do gotejador

A Dra. Al Yamani e sua equipe usaram o que chamam de "método da cabeça dupla de Ankeny" para avaliação do local com os Mini Disk Infiltrometers, e conseguiram usá-lo para prever o comportamento do gotejador. Eles começam com a cabeça a -60 mm, fazem uma série de medições para medir a infiltração constante e repetem o processo a -5 mm. Eles usam essas medições para resolver a equação de Woodings, que tem duas incógnitas: condutividade hidráulica saturada e capilaridade.

 

O Dr. Clothier diz: "Fizemos isso em dois cabeçotes e podemos usar a equação de Woodings para resolver a inclinação da curva de condutividade exponencial. Assim, posso prever, com o tempo, o movimento da frente de umedecimento para longe do gotejador. Isso tem sido muito útil para calcular o volume de solo que estamos molhando. Ele nos diz se devemos ter um ou dois gotejadores. Nessa floresta, achamos que podemos usar dois gotejadores porque, se a irrigação durar duas horas, o raio da frente úmida será de 20 cm e a profundidade será de cerca de 40 cm, o que é um volume de água suficiente para as raízes das árvores." O Dr. Clothier diz que eles também construíram um pequeno dique ao redor dos gotejadores para que pudessem conter a água dentro da zona de gotejamento em caso de hidrofobicidade ou areia irregular.

O efluente tratado resolve os problemas de salinidade

Historicamente, os Emirados Árabes Unidos bombeavam seus efluentes de esgoto para o Golfo Pérsico, mas, recentemente, houve uma mudança no sentido de considerá-los um recurso hídrico valioso, não apenas para a floresta do deserto, mas para a irrigação de plantações de frutas e tamareiras. O Dr. Clothier diz: "Quando começamos a obter nossos resultados, percebemos que estávamos irrigando com água subterrânea de alta salinidade, cerca de 10 dS/m, e que o efluente de esgoto tratado tinha apenas 0,5 dS/m. Essa foi uma descoberta importante porque, com a água subterrânea de alta salinidade, é preciso irrigar em excesso para manter uma fração de lixiviação de sal. No entanto, quando aplicamos o efluente de esgoto tratado, vemos imediatamente uma resposta nas árvores porque ele tem 1/20 da carga de sal."

O Dr. Clothier observou que há um problema com o fato de as árvores responderem tão bem aos efluentes de esgoto. O efluente de esgoto tratado faz com que as árvores cresçam mais alto e mais rápido, portanto, se o serviço de ecossistema que você deseja da floresta do deserto é que ela tenha de 4 a 6 metros de altura, isso se torna um problema. Ele acrescenta: "Na verdade, esse é um problema positivo, porque agora podemos induzir a irrigação deficitária, criando assim um recurso maior de efluente de esgoto tratado para irrigar muito mais florestas".

Qual é o futuro?

O Dr. Clothier diz que eles começaram com um estudo piloto nos Emirados Árabes Unidos em 2014, e foi tão bem-sucedido que acabaram com dois projetos de quatro anos totalmente financiados, um sobre efluentes de esgoto tratados e outro investigando a irrigação de tamareiras. Ele diz que eles têm mais 3 anos e meio de trabalho nos Emirados Árabes Unidos nesses projetos e, no final, seu objetivo é desenvolver um modelo para irrigação florestal e gerenciamento da salinidade do solo, além de desenvolver a capacidade de medição e modelagem dos impactos da irrigação na silvicultura sustentável. Recentemente, eles desenvolveram um protótipo de uma ferramenta computadorizada de suporte à decisão para irrigação, que fornecerá orientação sobre irrigação sustentável para otimizar o uso da água. A ferramenta de suporte leva em conta a necessidade de manter a lixiviação de sal, e os registros reais de irrigação podem ser inseridos para permitir o uso em tempo real.

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