ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE) SUBSIDIANDO UMA ABORDAGEM INTERDISCIPLINAR

## ESTAÇÃO DE T TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE) SUBSIDIANDO UMA ABORDAGEM INTERDISCIPLINAR

## Nícolas Fernandes s Martins e Débora Coimbra

Faculdade de Ciências Integradas do Pontal - Universidade Federal de Uberlândia - Ituiutaba, MG/ nicolas.scp@itelefonica.com.br

## ReResumo

Concebemos e testamos uma intervenção de ensino abordando o tratamento do esgoto, numa escola pública de Educação Básica do município de Ituiutaba, MG. Seis turmas de estudantes de primeiro ano do do Ensino Médio (faixa etária de 14 a 16 anos) participaram de oito encontros fundamentatados nos três momentos pedagógicos de Delizoicov e Angotti (1990). Aspectos concernentes à Física (dinâmica de fluidos), à Química (decantação e reações) e à Biologia (im(importância de decompositores e meio ambiente) são elucidados através da construção e acompanhamento do funcionamento de uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), feita de material reciclável. No protótipo, inspirado no trabalho de Kondo e Rosa (2007) temos s quatro processos, executados em um decantador primário, uma caixa de gordura, um reator anaeróbio io ascendente e e um m decantador secundário. Nos dois primeiros encontros, o levantamento especificado no primeiro momento pedagógico foi realizado através de um questionário escrito e, na seqüência, de um diálogo abordando do as mesmas questões. No terceiro encontro, o protótipo foi montado. Quinze dias depois, nos quarto e quinto encontros, os estudantes realizaram uma observação detalhada registrada por escrito de cacada compartimento. Questionamentos foram lançados para que explorassem justificativas para suas observações. Uma discussão com o conjunto subsidiou a implementação de um afastamento crítico, culminando no segundo momento pedagógico. O terceiro momento pedadagógico foi realizado nos sexto e sétimo encontros, nos quais outras situações-p-problema foram abordadas e resolvidas dialogadamente. Finalizando, uma ocorreu avaliação individual escrita (pós-teste), no último encontro. Apesar dos fatores limitantes da prátitica, obtivemos resultados favoráveis à experiência educacional realizada. Pudemos observar, ainda, a importância de ambientes diferenciados para aulas nas quais os estudantes são estimulados a sair da passividade das aulas expositivas. Acabamos obtendo resultados muito mais amplos do que os esperados inicialmente.

Palavras -c -chave: Interdisciplinaridade, Tratamento de Resíduos , Fluidodinâmica, Ensino Médio

## Introdução

Atualmente, existe uma vasta literatura sobre interdisciplinaridade, sob enfoque pedagógico, epistemológico, curricular ou histórico social, entre outros (FERRARI, 2007). Os precursores do movimento, Japiassu (1976) e Fazenda (1979), apontam-na como solução à problemática fragmentação do saber , advinda da multiplicação de especializações.

No o ensino da Biologia, as Orientações Curriculares para o Ensino Médio sugerem como possibilidade de ação pedagógica a abordagem interdisciplinar dos conteúdos. Idealmente,

a interdisciplinaridade deve ser construída no contexto do projeto pedagógico da escola (SEB, 2008, 8, p. 36).

Explicitamente, entendendo a interdisciplinaridade como diálogo entre os profissionais que ministram as diversas disciplinas, tendo em vista a inter-r-relação dos conteúdos vinculados aos diversos campos do saber, essa abordagem tem em seu cerne o objetivo de tornar o currículo escolar significativo e consistente.

Segundo as Orientações Curriculares (2008), em direção a uma interdisciplinaridade sistêmica

professores de diferentes disciplinas e áreas podem descobrir conteúdos que pepermitam um trabalho conjunto. Podem, também, verificar como um mesmo conceito, processo ou fenômeno, é abordado nas diferentes disciplinas e investigar pontos em comum que podem ser explorados nas aulas. A idéia não é uniformizar, mas expor o aluno à multiplicidade de enfoques, informações e conhecimentos de forma que perceba que os conhecimentos de cada disciplina apresentam múltiplas interfaces, sendo capaz de inter-r-relacionar fenômenos, conceitos e processos, e de construir um pensamento orgânico (SEB, 2008, p. 37).

Assumindo a interdisciplinaridade como pilar para o processo educativo, concebemos e testamos uma intervenção de ensino abordando o tratamento do esgoto, numa escola pública de EdEducaç ão Básica do município de Ituiutaba, MG. Aspectos concernentes à Física (dinâmica de fluidos), à Química (decantação e reações) e à Biologia (meio ambiente) são elucidados através da construção e acompanhamento do funcionamento de uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), feita de material reciclável. Inicialmente, os processos de cada etapa do protótipo são elucidados e, um acompanhamento periódico foi estabelecido, visando a otimização do tratamento .

## Estação de Tratamento de Esgoto

Numa estação de tratamento de esgoto, as águas residuais passam por vários prorocessos, com o objetivo de separar ou diminuir a quantidade da matéria poluente da água. Esses processos são muito importantes para diminuirmos os dejejetos lançados nos rios, pois estes ocasionam a a morte de organismos vivos da água , afetando rapidamente os peixes. Se o esgoto a céu aberto deságua em um rio, esse figurará como uma fonte enorme de matéria orgânica.

A Demanda Bioquímica de Oxigênio desse esgoto é considerada alta ou, em outras palavras, as águas do esgoto representarão um alto consumo de oxig 1ênio do rio, exatamente por serem ricas em matéria orgânica1 a1 . O esgoto bruruto ou despejo líquido é formado pelos dejetos domésticos e industriais que , quando lançados num manancial , contribuem para sua degradação, afetando sua qualidade. Para preservar r os rerecursos hídricos e evitar a contaminação da fração de água disponível,

a edificação e otimização de estações de tratamento de esgoto 2 são de fundamental importância (SCALIZE, SITA e LEITE, 2003) . O protótipo proposto por Kondo e Rosa (2007) possibilita a utilização de materiais recicláveis na construção de uma ETE . No protótipo temos quatro processos, executadas em decantador primário (Figura 1) , uma caixa de gordura (Figura 2), reator anaeróbio io ascendente (Figura 3) e um decantador secundário (Figura 4) .

Figura 1: Decantador primário.

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No decantador primário ocorre a deposição de partículas no fundo do decantador, r, por ação da força gravitacional . Na caixa de gordura, a deposição se dá em fases estratificadas, as quais podem ser diferenciadas por coloração.

Figura 2: : Caixa de Gordura

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A terceira etapa correresponde ao reator anaeróbio asascendente. Nele, ocorre o processo de degradação anaeróbica pela decomposição da matéria orgânica por bactérias metanogênicas. O lodo ativado, adquirido de estações de tratatamento de efluentes (esse material nos foi doado pela estação do município), ), possui essas bactérias, as quais, na ausência de oxigênio, produzem metano. Apresenta, também, bactérias aeróbicas , responsáveis pela produção do gás carbônico.

Figura 3: reator anaeróbio io ascendente.

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Na última etapa, ainda há deposição de matéria orgânica no decantador secundário. Nesse ponto, otimizamos o procedimento de Kondo e Rosa (2007) adicionando carvão ativado o (Figura 4). A água obtida no processo final, é imprópria para o consumo humano, no entanto, pode ser lançada no ambiente, com uma menor periculosidade. Na Figura 5, o protótipo completo está apresentado em teste anterior à intervenção de ensino.

Figura 4: : Decantador secundário.

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Figura 5: : Protótipo montado.

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## Metodologia

Delizoicov e Angotti (1990) traduzem a concepção freireana de educação na metodologia de três momentos pedagógicos. O processo de ensino-aprendizagem deve se iniciar com diálogos acerca da cultura primeira, de modo que a problematização inicial, primeiro momento pedagógico proposto, constitui uma investigação temática num processo dialógico. No presente trabalho, os questionamentos iniciais correspondentes a a reações anaeróbicas e de combustão e ainda aspectos da despoluição dos rios oportunizaram a realização levantamentos mais detalhados. Esse questionamento introdutório foi realizado com estudantes do Ciclo Básico Comum (primeiro ano do Ensino Médio) da E. E. Antonio de Souza Martins, situada no município de Ituiutaba, MG.

- O segundo momento pedagógico - - organização do conhecimento - consiste de um estudo sistemático dos conhecimentos necessários à compreensão ão do tema principal, através do estudo pormenorizado do experimento proposto . Conceitos como pressão, equação de Bernoulli, reações químicas e papel dos decompositores no reaproveitamento dos materiais foram abordados e elucidados .
- O terceiro momento pedagógico (aplicação do conhecimento), busca-a-s-se analisar a realidade problematizada inicialmente para a sua reinterpretação. Procurou -s -se aplicar os modelos estudados às às questões formuladas pelos estudantes. . Uma avaliação de lápis e papel encerrou as atividades desenvolvidas.

Nossa intervenção foi proposta em 8 8 encontros de 50 minutos cada, durante o segundo semestre de 2008. Nos dois primeiros , o levantamento especificado no primeiro momento pedagógico foi realizado através de questionário escrito e, na seqüência, de um diálogo abordando as mesmas questões. O questionário aplicado consta no Anexo I. No terceiro encontro, o protótipo foi montado por um dos autores, fornecendo -s -se noções gerais para o estudante. Desta forma, não se detalhava profundamente para que não se direcionasse excessivamente a observação , evitando assim, as concepções nas quais o laboratório é visto como uma mera constatação da teoria. Quinze dias depois, nos os quarto e quinto encontros, os estudantes realizaram uma observação detalhada registrada por escrito de tudo o que aconteceu em cada compartimento. Questionamentos foram lançados para que explorassem justificativas para suas observações. Uma discussão com o conjunto subsidiou a implementação de um afastamento crítico, culminando no segundo momento pedagógico. O terceiro momento pedagógico foi realizado nos sexto e sétimo o encontros, nos quais outras situações -problema foram abordadas e resolvidas dialogadamente. Finalizando, uma ocorreu avaliação individual escrita (pós-teste), no último encontro.

## Algumas Reflexões sobre o Desenvolvimento

- O questionário aplicado revelou que 92% dos estudantes apresentam uma visão naturalis ta de ambiente, segundo a qual, o papel do homem é exterior ao ambiente dito natural (o qual, geralmente, compreende a flora e a fauna), servindose do mesmo para a satisfação de suas necessidades. Mesmo havendo diversos movimentos reportados e analisados na literatura (SANTOS, 2006), essa visão ainda predomina, por uma série de fatores, desde a precariedade da formação de professores de ciêiências até o descompromisso histórico com as causas ambientais em prol da consolidação da pecuária extensivista, amplamente difundida na região.

Em torno de 60% dos estudantes manifestou o conhecimento da coleta seletiva, realizada há alguns anos no município, mas, em sua quase totalidade, observou -se a ignorância do que ocorre com o despejo líquido. Pudemos constatar também a superficialidade da noção de decomposição, uma vez que 89% dos estudantes descreveram a decomposição da matéria orgânica, sem aventar as possibilidades de decomposição química.

Todavia, o nosso instrumento não foi satisfatório para identificar o conhecimento prévio do estudante acerca dos conceitos físicos e químicos envolvidos. Sob esse aspecto, nossa fonte de informações foram conversas informais com os professores dessas disciplinas em relação ao planejamento e cronograma regulares.

Os questionamentos apresentados pelos estudantes ainda nesses dois primeiros encontros, os quais ocorriam sucessivamente para permitir uma alocação de tempo adequada para a resolução do questionário, foram indicativos das dúvidas que os mesmos apresentavam sobre a diluição do ar em água, sobre a produção de energia via fontes alternativas, biofertilizantes, efeito estufa, entre outros.

Com esse diagnóstico em mente, a montagem da estação foi realizada ainda no terceiro encontro. As atividades foram desenvolvidas pelo primeiro autor, atuando como professor, numa intervenção pontual. O trabalho foi inicialmente realizado com uma sala e, sistematicamente reelaborado para a aplicação junto às demais .

Em função do calendário escolar, quinze dias depois, nos quarto e quinto encontros, os estudantes realizaram uma observação detalhada registrada por Á çgp escrito de tudo o que aconteceu em cada compartimento. Água rica em matéria orgânica do início do processo foi alocada em provetas e colocada lado a lado com a água coletada do decantador secundário, para comparação. A escola possui seis microscópios óticos por iluminação natural (na verdade oito, mas dois sem condições de uso), utilizamos os mesmos para que os estudantes observassem o lodo ativado. Com o aumento de cento e cinqüenta vezes, foi possível observar a movimentação de um tipo de microorganismo, dos dezessete que o compõem. Os estudantes despenderam, em média, 30 minutos para as observações.

Nos aproximadamente sessenta minutos restantes, o professor expôs os conteúdos envolvidos no funcionamento da estação. Em relação aos conteúdos de Física, os conceitos de fluxo laminar e e pressão o foram abordado e, então, a equação de Bernoulli foi obtida a partir da conservação de energia mecânica. O volume de cada um dos compartimentos foi calculado e, utilizando as alturas medidas, a velocidade do fluxo de água foi obtida do decantador primário para a caixa de gordura. Foi destacada a relevância dessa informação para evitar o transbordamento nessa etapa, uma vez que a referida caixa é aberta. Em relação aos conteúdos de química, a decantação e a combustão o foram analisadas, assim como se abordou as características do gás metano e do gás carbônico. Em relação aos conteúdos de biologia, os dezessete tipos de microorganismos presentes no lodo foram apresentados, com informações a respeito de sua classificação biológica e das doenças que os mesmos podem ocasionar.

Nos sexto e sétimo encontros, questões como a elaboração da tubulação de esgoto de uma casa e a falta de água em determinados períodos do ano, foram analisadas à luz da equação de Bernoulli. Nossas associações foram estabelecidas a partir da compreensão das múltiplas causas ou fatores que intervêm sobre a realidade, e trabalhadas segundo as linguagens necessárias para a constituição dos conhecimentos e da negociação de significados. . A interpretação dos dados encontrados em uma conta de água foi, também, delineada nesses encontros. Foi

destacada a relação entre a taxa de esgoto e o consumo de água. O registro realizado pelos estutudantes nos encontros anteriores foi retomado . Em relação à decantação, tanto a caracterização visual (homogeneidade, heterogeneidade, fases) quanto conceitos como gravidade e densidade foram unificados.

No último encontro, um teste de lápis e papel, coleletou informações sobre o protótipo montado e sobre a opinião dos estudantes acerca das atividades desenvolvidas. De modo geral, os mesmos manifestaram, em sua grande maioria, a importância dos aspectos ambientais e uma percepção da necessidade de uma multiplicidade de conhecimentos de diversas áreas para a compreensão do funcionamento da estação.

Apesar dos fatores limitantes da prática, obtivemos resultados favoráveis à experiência educacional realizada. A maioria absoluta dos estudantes declarou as aulas interessantes e úteis. Pudemos observar, ainda, a importância de ambientes diferenciados para aulas nas quais os estudantes são estimulados a sair da passividade das aulas expositivas. Acabamos obtendo resultados muito mais amplos do que os esperados inicialmente.

Os Parâmetros Curriculares Nacionais papara o Ensino Médio fazem referência explícita às disciplinas aqui abordadas: Física, Química e Biologia, propondo, entretanto, uma visão integradora das mesmas, a qual identifique a relação entre aquelas de u uma mesma área e entre as de áreas diversas. Com relação à Biologia,

os PCNEM apresentam um diálogo que não aprofunda suficientemente suas principais questões junto aos professores; o texto perde-s-se em exercícios de reflexão que são pouco efetivos quando aplicados em sala de aula. Os PCN+, propostos como orientações complementares aos PCNEM, apresentam um diálogo direto com os professores e os educadores, tornando menor a distância entre a proposição das idéias e sua execução (SEB, 2008, p. 16-17).

Discussões sobre interdisciplinaridade, quer seja em relação a sua origem epistemológica, quer seja em relação às abordagens metodológicas mais adequada , estão longe de um consenso . Definição ou metodologia referidas são menos relevantes do que concebê-la como alicerce para ações pedagógicas q que favoreçam o incremento de valores sociais como étic os, políticos, ideológicos, além dos científicos e disciplinares .

Um dos desafios colocados nesse início de século é a formação do indivíduo com uma intuição educada3 a3 e com raciocínio crítico. Mesmo diante da variedade de informações e posicionamentos propalados cocotidianamente pela mídia impressa, digital e televisual, a população, embora sujeita a toda sorte de propagandas e campanhas, tem poucos subsídios para opinar sobre temas polêmicos e que podem interferir diretamente em suas condições de vida, como o uso de transgênicos, a clonagem, a reprodução assistida e, menos exótico mas não menos importante, o tratamento de resíduos líquidos e sólidos . A lista de exemplos é interminável, e vai desde problemas domésticos até aqueles que atingem toda a a população. O ensino básico, particularmente em nível médio, deveria nortear o posicionamento do estudante e do cidadão frente a essas e outras questões.

A concepção adaptativa de laboratório didático4 o4 permeou os três momentos pedagógicos implementados em nossa intervenção. Segundo Arruda, Martins e Laburú, as atividades de um laboratório segundo essa concepção consistiriam em

- 1) exploração da parte fenomenológica do paradigma, o que poderia envolver a construção de equipamentos;
- 2) produção de fatos que se ajustem com precisão a determinadas conseqüências do paradigma;
- 3) a articulação da teoria através da determinação de constantes físicas características, a descoberta de leis empíricas e medições em geral;
- 4) ou ainda, a resolução de uma anomalia, ou seja, de uma situação em que os conhecimentos prévios do estudante não estão funcionando, o que exigiria a construção de novos óculos teóricos, para permitir enxergar o experimento de uma outra maneira.(ARRUDA, SILVA e LABURÚ, 2001, p. 105 -106).

Nesse sentido, a construção da ETE com os estudantes atende aos dois primeiros pressupostos e a articulação teórica do encontro seguinte, assim como a posterior resolução de situações-problema aos dois últimos. A articulação entre nossa proposta e as orientações curriculares oficiais é também evidenciada na prova do Exame Nacional do Ensino Médio de 2008, na qual figura uma questãtão sobre biodigestores anaeróbios, associados à produção de energrgia. O alcance e os limites da metodologia e da linguagem, permeando todo o processo de ensinoaprendizagem ora implementado, norteou o constante repensar das atividades e das dinâmicas, enriquecendo a troca e a sistematização do conhecimento, edificando nesses educandos valores formativos, instrumentais e científicos.

## Referências Bibliográficas

ARRUDA, Sérgio de M.; SILVA, Marcos R.; LABURÚ, Carlos E.; Laboratório Didático de Física a partir de uma Perspectiva Kuhniana. Investigações em Ensino de Ciências, v. 6 6 (1), p. 97-106, 2001

DELIZOICOV, Demétrio; ANGOTTI, José André; M Metodologia do Ensino de Ciências. São Paulo: Cortez Editora, 1990.

FAZENDA, Ivani; Integração e interdisciplinaridade no ensino brasileiro: efetividade ou ideologia. São Paulo: Loyola, 1979.

FERRARI, Elza de Lima; Interdisciplinaridade: um estudo de possibilidades e obstáculos emergentes do discurso de educadores do Ciclo II do Ensino Fundamental (Tese de Doutorado, São Paulo, 2007).

JAPIASSU, H. Interdisciplinaridade e patologia do Saber. Rio de Janeiro: Imago, 1976.

KONDO, Márcia M.; ROSA, Vinicius A. M.; P Protótipo de Reator Anaeróbio: tratamento de esgoto doméstico nas escolas. Química Nova na Escola, no. 2 26, p. 33 -36, 2007.

SCALIZE, Paulo Sergio; SITA, Wagner; LEITE, Wellington C. de A. A. Desempenho de uma Estação de Tratamento de Esgoto pelo Processo de Lodos Ativados

Operando por Batelada. In: VII Exposição de Experiências Municipais em Saneamento, 2003, Santo André - - - SP. 33a. Assembléia Nacional da ASSEMAE, 2003. p. 1-9.

SANTOS, A Antotonio Netos Ferreira dos; A A Tecnologia Hidropônica como Prática Pedagógica na Construção da Concepção de Ambiente (Dissertação de Mestrado, Uberlândia, 2006).

SOUZA CRUZ, Sonia Maria S. C; A Aprendizagem Centrada em Eventos: Uma Experiência do Enfoque Ciência, Tecnologia e Sociedade no Ensino Fundamental (Tese de Doutorado, Florianópolis, 2001).

SEB Secretaria de Educação Básica; Orientações Curriculares para o Ensino Médio. Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília, 2008.

## ANEXO I

- 1. O que v você entende por meio ambiente?
- 2. Para você, o que significa desenvolvimento sustentável?
- 3. O que acontece com o lixo depois que ele sai de sua casa? Explique.
- 4. E em relação aos dejetos líquidos? O que você acredita que aconteça com esse tipo de material descartado?
- 5. Na sua opinião, o que significa decomposição?
- 6. O que você pensa ser necessário para que a decomposição ocorra?
- 7. O que você pensa a respeito da possibilidade de término dos recursos hídricos?
- 8. Quais as possibilidades que você conhece sobre tratamento de e água? Descreva.
- 9. Quais as possibilidades que você conhece sobre tratamento de esgoto? Descreva.