E S T A Ç Ã O

BIOLÓGICADE TRATAMENTO DE

D E J E T O H U M A N O

MANUAL DE OPERAÇÂO

Unidade Gestora do Projeto (UGP):

Adaptado de:

CIP - Brasil. Catalogação-na-Fonte

Sindicato Nacional dos Editores de Livros, RJ.

E82Estação biológica de tratamento de dejeto humano: manual de construção/ organização Instituto Terra Brasilis; coordenação Valmir Fachini, Alice

de Cássia Ferreira da Silva; ilustração Ilaci César dos Santos. - BeloHorizonte, MG: Instituto Terra Brasilis; Brasília, DF: FBB: Ministério doTrabalho e Emprego, 2003

155p.: il. ; . - (Franquia social; v.1)

Inclui bibliografiaISBN 85-

1. Águas residuais - Estações de tratamento - Petrópolis (RJ). 2. Águasresiduais - Purificação - Tratamento biológico - Petrópolis (RJ).I. Fachini, Valmir, 1961-. II. Silva, Alice de Cássia Ferreira da, 1946-.III.Instituto Terra Brasilis. IV. Fundação Banco do Brasil. V. Brasil. Ministériodo Trabalho e Emprego. VI. Série.

03 - 0063. CDD 628.351CDU 628.35

10.01.03 15.01.03 002447

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HISTÓRICO DO PROJETO

APRESENTAÇÃO DO MANUAL

CONCEPÇÃO - PARA QUÊ E PARA QUEM

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HISTÓRICO DO PROJETO

O conceito de biossistemas para tratamento biológico de dejeto humano é

recente no Brasil. O primeiro projeto foi implantado no município de Silva Jardim,

RJ, em 1991 pelo Hamburger Umweltinstitut e.V., ONG alemã, sem fins lucrativos,

através de um acordo de cooperação técnica com a Prefeitura Municipal. O obje-

tivo foi desenvolver um projeto de reciclagem de nutrientes de biomassa e

limpeza de águas servidas do bairro Cidade Nova, formado por aproximadamente

1.000 pessoas.

Em 1993 foi fundado O Instituto Ambiental - OIA, organização não governamen-

tal brasileira, com sede em Petrópolis, que passou a gerir o primeiro projeto e a

desenvolver novos. Através de parceria com outras organizações, prefeituras,

comunidades e empresários, outros projetos foram surgindo.

A implantação de biodigestores de cúpula fixa, modelo chinês, foi adotada den-

tro dos biossistemas, em 1995, com a construção conjunta de estações, nas

cidades de Dongguan, na China; Petrópolis e Cabo Frio, no Brasil. Chengdu

Energy Environment International Corporation - CEEIC, Hamburger

Umweltinstitut - HUI e O Instituto Ambiental - OIA, concordaram em trocar infor-

mações técnicas para aperfeiçoar os biossistemas.

Outros biodigestores, também de modelos diferentes e com outros objetivos, foram

desenvolvidos no Brasil, anteriormente, em escolas e fazendas, inclusive um de

modelo chinês que foi construído na Granja do Torto, em Brasília, em 1979. A extin-

ta Embrater (Empresa Brasileira de Assistência Técnica e Extensão Rural) publicou

um manual que é utilizado, ainda hoje, na maioria dos Estados brasileiros, para as

áreas agrícolas. A Feema (Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente do

Rio de Janeiro) instalou, na Favela da Rocinha, em 1982, um biodigestor que opera

com lodo de dez casas e restos das cozinhas. A CETESB (Companhia Estadual de

Saneamento Básico de São Paulo) em sua série de manuais - Opções para trata-

mento de esgotos de pequenas comunidades - demonstra as vantagens do sistema,

as áreas e os volumes para o tratamento doméstico, por biodigestores. Em 1994, a

ONG Serviço de Educação e Organização Popular - Seop financiou a primeira repli-

cação do projeto de reciclagem de nutrientes de biomassa, na comunidade Sertão

de Carangola, a 12 km do centro de Petrópolis.

6

Este manual visa fornecer informações para a experiência prática de operação de

biossistemas para tratamento biológico de dejeto humano, utilizando biodigestores,

filtros, lagoas de oxigenação, peixes, plantas aquáticas, compostagem, cultivo e

cri ação de aves.

Ele quer ser um instrumento a mais para servir a todos que desejarem não mais

lançar esgotos, sem tratamento, nos córregos, rios e lagoas. A alternativa de

reaproveitamento energético do biogás torna-se um incentivo a mais, especial-

mente depois que os preços passaram a ser globalizados e não param de subir

(470% nos últimos oito anos). Os nutrientes presentes na água e no biossólido

(lodo que fica retido no fundo dos biodigestores e das lagoas) servem para fer-

tili zar e irrigar cultivos domiciliares, hortas comunitárias e produções comerciais.

Os nutrientes são "ouro" para a natureza e a sua reciclagem ajuda a preservar o

ambiente inteiro.

Possíveis usuários do manual e dos biossistemas são: municípios, associações de

bairros, pequenas comunida des, agroindústrias, agricultores familiares, fazen-

das, hotéis, restaurantes, agências multilaterais de desenvolvimento, agências

de assistência à agricultura, organizações ambientais, grupos de famílias ou indi-

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APRESENTAÇÃO DO MANUAL

viduais interess ados em proteger o ambiente e reduzir os riscos à saúde. Pesquisas

indicam que para cada R$ 1,00 gasto em saneamento, economiza-se R$ 4,00 nos

gastos com saúde pública.

A principal vantagem desta tecnologia é a flexibilidade. Os componentes são adap-

táveis à circunstâncias individuais. O tamanho das estações pode variar de poucos

metros quadrados, subter râneos, a muitos hectares, especialmente se voltado para

a produção integrada, em larga escala, de determinados produtos, como, por exem-

plo, arroz, peixe e patos.

A aplicação mais eficiente se dá nas regiões onde a luz solar é obtida por maior

número de horas/dia, onde as plantas crescem em taxas mais aceleradas. As

receitas advêm do uso do solo, de modo adequado, para a produção de alimentos;

da produção de mudas para a recuperação de áreas degradadas; da recuperação de

fert ili zantes; da produção de peixes e aves e da remuneração pela purificação da

água. Com a regulamentação da lei federal de recursos hídricos, poluidor que não

limpa a água que usa irá pagar, no mínimo, quatro vezes mais.

8

A concepção de biossistema implica uma mudança no conceito de modelo produ-

tivo. Deixa-se de lado a forma atual de produção, onde os resíduos são considera-

dos normais, e busca-se um sistema integrado, onde tudo pode ser reaproveitado

em um novo ciclo.

É a espécie humana buscando imitar os ciclos sustentáveis da natureza.

Não podemos imaginar alguém varrendo as folhas da floresta. Elas fazem parte

dos ciclos que mantém a floresta cada vez mais vigorosa. Os fungos se alimen-

tam das folhas e o que sobra vira substrato para outros organismos e microor-

ganismos. As bactérias também se alimentam e as minhocas as transformam

em excelente adubo para a floresta. A floresta produz muitos frutos que alimen-

tam os pássaros e os animais da terra. Todos deixam ali seus dejetos que aumen-

tam, ainda mais , os nutrientes e a vida na floresta.

Assim é o enfoque de biossistema para a nossa vida. Observando a natureza,

descobrimos que é possível organizar sistemas integrados em qualquer lugar que

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CONCEPÇÃO - PARA QUÊ E PARA QUEM?

estivermos. E tudo tem valor, inclusive os nossos dejetos. Eles não são, apenas,

sujeira, como muitas vezes nos fazem pensar. Nossos resíduos são ricos em nutri-

entes que o nosso organismo não conseguiu aproveitar e eles podem e devem ser

aproveitados por outros organismos que necessitam deles para viver. Ninguém é

auto-suficiente. Nós somos absolutamente interdependentes.

Uma idéia-chave para esta visão é a de não esperar que a terra produza cada vez

mais, sem a nossa colaboração. Nós devemos aprender a fazer mais com o que a

terra já produz, afirma Gunter Poulle. Bill Mollison, grande especialista em

Permacultura diz que cada ação nossa deveria proporcionar, aos menos, outras três,

em cadeia. Assim, por exemplo, se plantamos uma árvore que produz frutos durante

todo o ano, podemos nos alimentar dela, criar galinhas que vão se hospedar junto à

planta e se alimentar dos frutos que caírem ao chão. As galinhas irão produzir ovos

e carne para nos alimentar e, ainda, irão fertilizar o solo com seus dejetos, permitin-

do-nos produzir verduras e legumes. Ou, então, se construímos um lago para criar

patos, consorciados com peixes que vão se alimentar das algas produzidas pelos

dejetos dos patos que as cultivam muito bem, pois seu esterco é colonizado por

algas, imediatamente. A água deste lago, ri ca em nutrientes, po de ser utilizada para

produzir arroz orgânico, e, assim, cada nova ação estará produzindo várias outras,

sem impactar o ambiente.

10

Outra chave dos biossistemas é a utilização total das matérias-primas, acompanhadas

do uso de energias renováveis que podem vir da biomassa, do ar ou do sol. É comum,

ainda hoje, para se produzir um objeto, usar menos de 10% da matéria-prima original

necessária e o restante dela virar resíduo que é descartado, sem agregar nenhum

valor. Por exemplo, para produzir mos um litro de cerveja, gastamos entre 10 e 20 litros

de água. E o que se faz depois com toda esta água? Se fosse aplicado à água o con-

ceito de biossistema, ela seria toda tratada, e recuperada para novos ciclos de pro-

dução que poderiam incluir piscicultura, rizipiscicultura, cultivos aquapônicos de flo-

res e, por fim, teria os nutrientes reciclados em novos ciclos produtivos. O mesmo vai

ocorrer com a cevada e o resíduo sólido, no caso da produção de cervejas. Se os resí-

duos de um determinado tipo de produto não servem para nada, deve-se questionar a

fabricação deste produto, pois ele vai impactar o ambiente e tornar a vida insusten-

tável.

11

Cada família ou cada comunidade que cuidar adequadamente dos seus resíduos,

está cooperando para salvar o planeta, a partir do lugar onde mora. O planeta é

ainda a única casa comum para todos.

20

21

Tipo de resíduos tratados

No biodigestor que estamos descrevendo, são tratados resíduos orgânicos.

Assim, é importante observ ar se existe, no local,

manipulação de tintas, por pequenas oficinas, e

para onde estes resíduos inorgânicos estão

indo. Tintas são compostas por metais pesados.

Os metais pesados são cumulativos e extrema-

mente prejudiciais à s aúde humana. Se eles vão

para o biodigestor ficam retidos no biossólido e,

quando este biossólido é usado para fertilizar,

contamina o solo, as águas e as plantas que

crescerem neste solo. As pessoas que se alimentam destas plantas estarão sendo

contaminadas por esses metais. Por isso, esse é um tipo de resíduo que não deve ir

para a rede de esgoto.

14

Outro fator que se deve observar e que deve

fazer parte da pesquisa é o número de animais

existentes na comunidade . Há exemplos de

áreas urbanas com maior número de cães, gatos,

porcos e galinhas, do que de seres humanos.

Estes animais precisam ser computados,

porque seus resíduos irão para a estação

de tratamento. Os dejetos dos porcos pos-

suem uma carga orgânica superior aos

dejetos das pessoas, ou seja, poluem ainda mais e, também, são transmissores de

doenças que afetam a saúde da população, quando não tratados adequadamente.

15

Havendo áreas disponíveis, o efluente pode ser reciclado no biossistema completo,

formado por lagoas de oxigenação, peixes, plantas aquáticas, compostagem e cul-

tivos. Não havendo área, o efluente é devolvido à rede de águas. Havendo pequenas

áreas no entorno da casa, o morador pode reciclar o efluente no subsolo, cultivan-

do plantas para consumo e ornamentação. Existem plantas capazes de absorver

grandes quantidades de água. Elas lançam estas águas na atmosfera, pela evapo-

transpiração.

16

17

BIODIGESTOR

Entrada

Gargalo

Biossólido

Biogás

ÁGUA

LAGOAS

PISCICULTURA

PLANTAS AQUÁTICAS

COMPOSTEIRA

REDES

GE

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BIODIGESTOR

Entrada

No biodigestor, dois pontos requerem observação: a caixa de entrada desarenadora

e o gradeamento.

No início, esta manutenção tem que ser, no mínimo, semanal. Se o volume de mate-

riais sólidos for elevado demais, terá que haver maior conscientização da comu-

nidade para não comprometer o sistema. Todo o lixo sólido deve ser retirado com

ancinho e colocado num recipiente que fica exposto ao sol até que tudo esteja bem

seco e possa ser descartado. Outro ponto frágil do biodigestor é o lançamento de

água limpa na rede de esgoto. Esta terá que ser interrompida. Do contrário, o biodi-

gestor não irá funcionar, além de se estar contaminando água limpa. A comunidade

irá pensar que o biodigestor foi construído com defeito.

Um acordo com os moradores pode evitar que haja lançamento de águas não poluí-

das na rede. Entretanto, com a mudança de moradores novos para a comunidade há

sempre a possibilidade deste problema retornar. Quando for impossível o controle

através das conversas com as pessoas da comunidade é possível instalar uma caixa

de lodo antes da entrada do biodigestor, para fazer esta separação da água antes

dela entrar no biodigestor. Isto aumentará custos e a manutenção terá que ser mais

18

cuidadosa. Semanalmente, será descar-

regado o lodo no biodigestor, pelo

responsável.

19

Custos

Costumava-se dizer que os biodigestores eram baratos para se construir, mas caros

para operar. O uso de biodigestores no tratamento de dejetos humanos inverteu esta

premissa: A cada descarga que é dada de um sanitário, a manutenção está sendo

feita sem nenhum esforço extra. A descarga nova que entra no biodigestor mexe o

lodo que está no fundo, ajuda a liberar as bolhas de gás que sobem mais rapidamente

para a cúpula, para o uso cotidiano na cozinha. No modelo tradicional de biodigestor

da agricultura, era necessário homogeneizar os dejetos animais com água antes de

enviar ao biodigestor como também utilizar um equipamento para fazer pressão e

revolver o fundo do biodigestor.

O Instituto Ambiental utiliza o biodigestor composto por:

• caixa de entrada desarenadora e gradeada;

• digestor composto por fundo côncavo, domo cilíndrico, cúpula côncava

e gargalo;

• caixa de compensação;

• filtro.

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Gargalo do Biodigestor

É neste gargalo que está instalada a saída do gás. Ele deve ficar sempre com água

na superfície, entre a saída do gás e a tampa externa. Isto se faz necessário para

manter a umidade da cúpula e evitar efeitos de dilatação e possíveis rachaduras.

21

Tam bém serve para verificação de vazamento de biogás, pela tampa. Se isto acon-

tecer, vão ser observadas bolhas saindo pelo local do vazamento. Neste caso, o

vazamento deve ser reparado com o mesmo material, argila peneirada e cal na pro-

porção 1/1.

Se houver necessidade, a tampa do biogás pode ser removida. Antes, porém, é

necessário deixar sair todo o biogás. Inicia-se a retirada do material de vedação,

pelo lugar onde estiver ocorrendo o vazamento. Quando ele estiver todo removido,

desloca-se a tampa e põe-se do lado. Neste momento, ainda não se deve ficar sobre

o biodigestor, muito próximo da saída. Depois de um dia aberto, pode-se fazer os

reparos, a limpeza e voltar a vedar.

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Biossólido

Outra manutenção de rotina do biodigestor é a retirada do biossólido. Esta é feita a

cada dois a quatro anos, para equipamentos que variem de 100 a 200 pessoas, com

tamanhos entre cinco e quinze metros cúbicos. Quanto mais tempo o biodigestor

fica sem manutenç ão para retirada de biossólido, melhor é o funcionamento, na pro-

dução do metano. Mas há um ponto em que, se não for feita a manutenção, o

próprio biodigestor começa a lançar biossólido para fora e, a partir daí, perde-se

este poderoso fertilizante. O biossólido, ao ser removido, deve ser depositado em

uma caixa para ser desidratado ao sol, antes do seu uso como fertilizante.

23

Biogás

O biogás é removido por uma tubulação, instalada diretamente na tampa de

pressão da abóbada, e conduzido para

a cozinha, onde será utilizado em um

fogão a biogás. Quando o volume de

gás for maior, e isto ocorre especial-

mente em indústrias ou criações de

animais, outros usos são recomenda-

dos para a sua conversão em energia.

A manutenção mais corrente é a

remoção da água que se forma na tubulação do biogás, utilizando um compressor.

Caixas de passagem, com diâmetros maiores, permitirão a remoção da água. Filtros

para remoção do ácido sulfídrico poderão ser instalados, utilizando-se pedaços de

ferro envelhecido (enferrujado) dentro de um equipamento por onde o biogás tenha

que passar. De tempo em tempo, há necessidade de troca do material que perderá

toda a ferrugem. Este mesmo material, se ficar exposto ao ar para ser oxidado nova-

mente, pode ser, outra vez, usado no filtro.

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As estações convencionais de tratamento costumam queimar o

biogás no próprio local da estação. Como já afirmamos anterior-

mente, o biogás é uma fonte de energia oriunda da biomassa

disponível. Aprender a usá-lo é contribuir para melhorar a quali-

dade do ambiente, economizar energia, proteger os recursos natu-

rais e permitir que o gás natural, oriundo de biomassa fossilizada,

seja utilizado por mais tempo. Do contrário, com o aumento do

consumo de energia, bem antes do que imagi-

namos, as reservas naturais poderão acabar.

Hoje, sabe-se que, se os demais habitantes do

planeta consumissem tanto quanto os ameri-

canos, seriam necessárias quatro terras para

serem exploradas. Eles representam 5%

dos habitantes da terra e

consomem 43% da ener-

gia produzida.

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ÁGUA

A água pode ter vários usos: fertilizar o solo por infiltração, cultivar peixes, após

processo de oxigenação por algas, prover o crescimento de plantas aquáticas para

remoção de nutrientes, cultivar aquapônicos, devolver o excedente de volta aos rios.

MANUTENÇÃO DAS LAGOAS

Como qualquer outra construção, o biossistema necessita de cuidados, especial-

mente das estruturas construídas em alvenaria. Se a água passar para partes não

suficientemente impermeabilizadas da alvenaria, esta pode sofrer danos muito rápi-

dos. Por isso, todo cuidado é pouco. Nos canais que ligam um tanque ao outro, quan-

do não se utiliza ferragem nas estruturas, pode haver rachaduras no concreto que

permitirão a infiltração da água. Elas precisam ser reparadas, antes que processos

de erosão maiores se formem. Cuidados especiais com as bordas dos tanques tam-

bém são necessários. O movimento das águas, pelo vento, faz iniciar pequenos

processos de erosão que, se não cuidados a tempo, comprometem os diques. Uma

boa maneira de se evitar isto é protegendo com algum material impermeável, colo-

cado entre a água e a borda do dique, de forma que a água não toque a parte supe-

rior do dique. No sistema de lagoas, a principal operação é manter o fluxo da água

estável.

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PISCICULTURA

O tanque de peixes requer cu idados especiais, que seguem as necessidades

requer idas pelas espécies que estiverem sendo cultivadas:

• Quando se cultiva carpa capim, nas bordas do tanque é coerente cultivar

plantas que possam alimentá-las, tais como capim napie e batatas, cujos

baraços crescerão na direção da água e servirão como alimento, sem

que haja necessidade do operador executar esta tarefa.

• O mesmo ocorre com o cultivo de capuchinha.

• Tilápias - alimentam-se de algas que

crescem naturalmente, não necessitando

nenhum trabalho extra.

• Curimatãs - crescem e se alimentam

de resíduos depositados no fundo do

tanque.

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PLANTAS AQUÁTICAS

Ainda no sistema de lagoas, as macrófitas precisam ser recolhi-

das, para uso diário na alimentação de aves e peixes. Quando esta

atividade é insuficiente para dar vazão à produção das plantas,

então, o que sobra pode ser depositado na composteira, para

ser convertido em adubo e utilizado nos

cultivos normais do biossistema.

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COMPOSTEIRA

Uma vez por semana todo material é removido para melhorar o composto e torná-lo

mais homogêneo. Após 45 dias, o composto fica pronto para ser utilizado na fertiliza-

ção de solo. O composto não deve ficar muito úmido nem muito seco. O ponto ideal é

quando, apertado na mão, não sobra água escorrendo por entre os dedos. Quando se

abre a mão, o composto fica no formato da mão e não se desmancha. Se estiver com

muita água, não vai se estabilizar e, se estiver muito seco, vai desmanchar.

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REDES

A manutenção das redes pode significar muito trabalho extra, independente do

dimensionamento da tubulação, se a população tiver o hábito de descartar lixos na

rede de esgoto. Uma boa maneira de evitar entupimento, por sólidos, é construir

uma pequena caixa de passagem, com gradeamento, em cada residência. Isto vai

possibilitar, à fa mília, enxergar o que ela está depositando na rede, sem transferir

para terceiros esta responsabilidade.

De qualquer maneira, devem ser instaladas caixas de inspeção, em todas as curvas,

para permitir manutenção.

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Quando são poucas casas ligadas ao sistema de tratamento, a manutenção pode

ser feita pela família que recebe os benefícios do biossistema. Se uma comunidade

inteira está sendo tratada, a melhor maneira de se evitar "jogo de empurra" é con-

tratar uma pessoa da comunidade, que fará a manutenção, e ratear a despesa entre

os moradores. Se a companhia de saneamento cobra tarifa pelo fornecimento da

água e não trata o esgoto, em tese, ela é responsável pelo resíduo, água contami-

nada, subproduto da água que a companhia vende aos moradores, beneficiando-se

com lucros. Ela deve manter a operação do sistema. Se o município ou o estado são

os responsáveis diretos pelo fornecimento de água potável, também são respon-

sáveis pelo tratamento e disposição correta dos resíduos. Se os moradores estão

cuidando sozinhos, cabe ao município e ao estado apoiar os moradores que estão

sendo responsáveis pelo cuidado do ambiente onde moram.

Muitos equipamentos de tratamento instalados pelo Brasil afora estão sem fun-

cionar por falta de manutenção. A falta de gradeamento e caixas desarenadoras,

em pequenas estações, têm facilitado a obstrução, por lixo e areia acumulados,

impedindo completamente o seu funcionamento. Até mesmo as grandes estações

convencionais ficam muitos meses inoperantes por falta de equipamentos, espe-

cialmente quando estes são importados e demoram a chegar ao local da estação.

Daí, a importância de serem instalados sistemas simples e funcionais, que a própria

população é capaz de aprender a gerir. Com isto, mais postos de trabalho são gera-

dos, ao mesmo tempo em que o nosso ambiente é melhor cuidado.

31

SISTEMAS IMPLANTADOS - Bacia do Rio Guandu - Município de Rio Claro - Lídice 2009

Comunidade Quilombola Alto da Serra

UNIDADE 2 -Saneamento de Suínos

UNIDADE 1 - Saneamento de Humanos

Localidade/Bairro Várzea do Inhame

Corte Lateral

Planta Baixa

Os BSI são um bom exemplo de como superar esta

realidade podendo contribuir significativamente

para limitar a poluição das águas, reciclar os nutri-

entes para o solo, produzir alimentos com menor

custo e aumentar a oferta de energias renováveis

(Fachini, 1992).

G. ILBERTO PEREIRACoordenador do Projeto Produtores de Água e Floresta

Este manual foi produzido visando promover a capacitação

dos beneficiários das unidades de Biossistemas construídas

no ano de 2009 pelo Projeto Produtores de Água e Floresta.

Esta atividade - SANEAMENTO RURAL - compõe a iniciativa

de desenvolvimento de um mecanismo mais efetivo para a

conservação e restauração dos recursos hídricos no estado

do Rio de Janeiro, visto que a realidade atual é de extrema

deficiência de alternativas baratas, eficientes e adaptadas às

realidades rurais que constituem a maioria esmagadora dos

territórios das bacias e manaciais hidrográficos.

Concluímos, portanto, uma oportunidade e um instru-

mento para o saneamento e para a conservação dos

ambientes rurais de nossas bacias hidrográficas.

Agradeço profundamente aos parceiros, produtores

e instituições, que possibilitaram a materialização

desta experiência.