1.2 Contact details of resource persons and institutions involved in the assessment and documentation of the Technology

Name of project which facilitated the documentation/ evaluation of the Technology (if relevant)

Book project: Making sense of research for sustainable land management (GLUES)

1.3 Conditions regarding the use of data documented through WOCAT

The compiler and key resource person(s) accept the conditions regarding the use of data documented through WOCAT:

Yes

1.4 Declaration on sustainability of the described Technology

Is the Technology described here problematic with regard to land degradation, so that it cannot be declared a sustainable land management technology?

No

2.1 Short description of the Technology

Definition of the Technology:

Tratamento de efluentes de piscicultura empregando macrófitas aquáticas (fitorremediação).

2.2 Detailed description of the Technology

Description:

A piscicultura, por utilizar remédios e uma grande quantidade de ração para alimentar os peixes, provoca impactos no ecossistema aquático pela introdução de nitrogênio, fósforo e resíduos dos remédios. Essa tecnologia utiliza plantas que, após extrair o contaminante da água, armazena-o em sua estrutura para tratamento subsequente, quando necessário, ou mesmo metabolizá-lo, podendo, em alguns casos, transformá-lo em produtos menos tóxicos ou mesmo inócuos. Uma das alternativas de descontaminação e melhoria ambiental é a fitorremediação, que é definida como uma técnica que utiliza plantas e suas microbiotas com a finalidade de remover, degradar ou isolar substâncias tóxicas do ambiente. As plantas usadas nessa técnica são macrófitas aquáticas. Dessa maneira, as plantas apresentam caracteristicas de vegetais terrestres e tem grande capacidade de adaptação a diversos tipos de ambiente. Além disso, um importante fator de acordo com a International Water Association, é a seleção das macrófitas aquáticas para realizar a fitorremediação, onde o critério de escolha de quais macrófitas serão utilizadas no sistema de tratamento é associado à disponibilidade de onde será implantado o sistema. No caso da Eichhornia crassipes, a maior parte dos sólidos em suspensão são removidos por sedimentação ou por adsorção no sistema radicular das plantas. A densa cobertura dessas plantas reduz os efeitos de mistura do vento, assim como minimiza a mistura térmica. A sombra produzida pelas plantas restringe o crescimento de algas e o sistema radicular previne o movimento horizontal do material. Dessa maneira, as partículas são removidas do esgoto e, em seguida, os microorganismos associados a plantas na rizosfera lentamente se decompõe. Muitos organismos podem ser usados na degradação, como bactérias, fungos ou plantas (biodegradação) e a eficiência de um ou de outro depende, em muitos casos, da estrutura molecular e da presença de enzimas que são ágeis em degradar o produto.

O Sistema Fígado Verde emprega plantas aquáticas com o objetivo de remover, transferir, estabilizar ou destruir elementos nocivos. Esta técnica pode ser empregada para a remoção de metais pesados, hidrocarbonetos de petróleo, agrotóxicos, cianotoxinas, explosivos, solventes clorados e subprodutos tóxicos da indústria. O viveiro é localizado nas margens do reservatório de Itaparica, que tem como principal finalidade a geração de energia elétrica. Existem dúzias de tanques escavados para criação de tilápia e tambaqui (colossoma macropomum) alevinos e juvenis. Além dos tanques, existem dúzias de tanques-rede instalados no reservatório para onde os peixes são mandados na fase adulta (período de engorda). Parte do esgoto dos tanques escavados são despejados em uma lagoa de estabilização, e a outra parte vai para o Sistema Fígado Verde. A poluição comeca nos tanques de peixe por causa da alimentação e da excreção dos peixes. A alimentação é rica em fósforo e nitrogênio e pode causar a eutrofização da água, se não for tratada. O Sistema Fígado Verde consiste em um tanque de grandes dimensões (100 m x 20 m x 2,0 m). O tanque foi subdividido em seis partes (em 2 partes, Eichhornia crassipes foram plantadas e nas outras 4 partes, Egeria densa foram plantadas, 25 mudas por metro quadrado). Uma rede de nylon foi colocada para isolar a E. crassipes da E. densa. Uma tela é colocada antes da entrada do tanque para impedir que haja entrada de algum peixe que venha dos viveiros. Tmabém pode-se colocar opcionalmente uma válvula de registro na tubulação de entrada para controlar a vazão de entrada. Deve ser realizado monitoramento periódico dos parâmetros físico-químicos e biológicos para controlar as variações ambientais. Por variações ambientais entendem-se variações locais e temporais dos parâmetros físico-quimicos e biológicos no Sistema Fígado Verde em relação aos nutrientes e parâmetros ambientais. Os parâmetros foram monitorados com uma sonda multiparamétrica OAKTON 650. Os parâmetros seguintes foram analisados in situ: temperatura do ar (ºC), temperatura da água (ºC), pH, salinidade (ppm), condutividade elétrica (µS.cm-1), total de sólidos dissolvidos (mg.L-1). No laboratório, total de fósforo Kjeldahl (µg.L-1), total de nitrogênio (µg.L-1), nitrito (mg.L-1), nitrato (mg.L-1), azoto amonical (mg.L-1), oxigênio dissolvido (mg.L-1), e turvação (NTU) foram analisadas. Fitoplânctons foram também coletados para relacionar com os parâmetros monitorados.

É necessário remover a biomassa macrófita periodicamente e limpar o filtro para eliminar o lodo e a vegetação transportada pelo fluxo vindo dos tanques de psicultura. Durante a época de seca, essa remoção pode ser feita a cada 15 dias, e durante a época de chuvas, deve ser feito de 30 em 30 dias. A remoção da biomassa é, em geral, a remoção de E. crassipes, incluindo suas raízes. A E. crassipes cresce muito rápido em áreas tropicais e cheias de nutrientes. Em Itacuruba, o período de chuvas é muito curto, então a maior parte do ano é de seca. Essa é a razão porque a remoção de plantas deve ser feita periodicamente. Cercar o viveiro evitará o pastoreio de animais. Deve-se ter uma periódica limpeza da seção de drenagem. O Sistema Fígado Verde, no nosso exemplo, recebe os efluentes dos viveiros de juvenis tilápias (Oreochromis niloticus), que carrega o restante da ração (rica em nitrogênio e fósforo), fezes, antibióticos, hormônios e proibiótico

A fitorremediação (Fito = planta e remediar = dar remédio, corrigir) é uma tecnologia emergente que utiliza várias plantas (vegetais) para degradar, extrair, conter ou imobilizar contaminantes em solos e águas. Esta tecnologia tem sido considerada como uma alternativa inovadora e de baixo custo à maioria das técnicas de tratamento já estabelecidas para áreas contaminadas, como biorreatores de membrana, reatores UASB (upflow anaerobic sludge blanket) e outros. O Sistema Fígado Verde pode ser vista como uma zona úmida construída, que pode ser usado tanto no tratamento de efluentes da psicultura quanto no tratamento de efluentes de indústrias. Em ambos os casos a metodologia adotada é a mesma. Pode(m) variar a(s) planta(s) empregada(s) dependendo do tipo de poluente que se deseje remover.
Em relação à remoção de nutrientes em sistemas de zonas úmidas construídas, diferentes espécies de macrófitas apresentam concentrações variadas em tecidos vegetais diferentes. Estas conclusões demonstram as diferenças fisiológicas entre as espécies vegetais em termos de captura e estoque de nutrientes, que deve ser levadas em consideração ao planejar o tratamento de efluentes com essas espécies.
Entretanto, para que esta tecnologia se torne eficiente e economicamente viável em escala comercial algumas limitações precisam ser superadas. Plantas ideais para a fitorremediação precisam: a) apresentar rápido crescimento; b) ter elevada produção de biomassa; c) possuir sistemas radiculares extensos; d) ser de fácil manejo/poda; e) tolerar e acumular certa concentração de metais-traço em partes que possam ser colhidas

2.3 Photos of the Technology

2.5 Country/ region/ locations where the Technology has been applied and which are covered by this assessment

2.6 Date of implementation

If precise year is not known, indicate approximate date:

• less than 10 years ago (recently)

2.7 Introduction of the Technology

Specify how the Technology was introduced:

• during experiments/ research

Comments (type of project, etc.):

Foi construido em 2013 no Brazil pela primeira vez. O cientista principal tem experiencia anterior, entre outras, em Koréa do Sul.

3.1 Main purpose(s) of the Technology

• conserve ecosystem

3.2 Current land use type(s) where the Technology is applied

Comments:

O reservatório de Itaparica (hoje conhecida como reservatório Luiz Gonzaga), é localizada entre os estados de Pernambuco e da Bahia, na região chamada submédio da bacia de São Francisco. É parte do complexo hidrelétrico de Paulo Afonso, com os reservatórios de Moxotó, Paulo Afonso I, II, III, IV e Xingó. Foi construído em 1987, com a finalidade principal de geração de energia. Além disso, o reservatório tem múltiplos usos, como abastecimento público e industrial, irrigação, aquicultura, pecuária, navegação, turismo e lazer. Pode-se observar um uso inadequado em seus encontros, como perímetros de irrigação utilizando práticas inadequadas de agricultura, com agrotóxicos e ocupações irregulares despejando esgoto sem o devido tratamento diretamente no reservatório. Com a construção do reservatório de Itaparica, parte da população teve que ser removida para novas áreas urbanas localizadas nos arredores do reservatório.
A construção dos reservatórios interrompeu sistematicamente o fenômeno Piracema¹, afetando pescadores tradicionais que dependem diretamente da pesca para sobreviver. A aquicultura foi uma alternativa à escassez de peixes depois da construção dos reservatórios. As primeiras iniciativas de aquicultura aconteceram no município de Jatobá, em 1990. Gradualmente, nas cidades de Itacuruba, Petrolândia e Belém de São Francisco também surgiram atividades de aquicultura com pequenas associações. Hoje em dia existem dúzias dessas associações, formando um Arranjo Produtivo Local. A Companhia de Desenvolvimento do Vale de São Francisco e Parnaíba implantou sete estações de aquicultura para fornecer alevinos para reabastecer o reservatório. A eutrofização em reservatórios semiáridos apresenta um problema ambiental devido à redução do potencial hidrológico através de mudanças na qualidade da água, com prejuízo em todos os múltiplos usos e na manutenção da biota aquática. A região apresenta escassez de água tanto em quantidade quanto em qualidade por conta dos fatores climáticos, geológicos e pantropicais.

If land use has changed due to the implementation of the Technology, indicate land use before implementation of the Technology:

Grazing land: Ge: Extensive grazing land

3.3 Further information about land use

Water supply for the land on which the Technology is applied:

• mixed rainfed-irrigated

Number of growing seasons per year:

• 2

3.4 SLM group to which the Technology belongs

• surface water management (spring, river, lakes, sea)
• wetland protection/ management

3.5 Spread of the Technology

Specify the spread of the Technology:

• evenly spread over an area

If the Technology is evenly spread over an area, indicate approximate area covered:

• < 0.1 km2 (10 ha)

Comments:

O tanque tem 100m de comprimento por 20 de largura, e 1,70m de profundidade, mas a área pode ser maior em função do volume de efluente a ser tratado. A área todo comprehende também as tanques escavados para os peixes.

3.6 SLM measures comprising the Technology

Comments:

macofitas, espécies diferentes
em blocos

3.7 Main types of land degradation addressed by the Technology

Comments:

manejo do solo, desmatamento / remoção da vegetação natural (incl. incêndios florestais), exploração excessiva da vegetação para uso doméstico, pastagem excessiva, urbanização e infra-estrutura de desenvolvimento, descargas (contaminação ponto de água), sobre captação / retirada excessiva de água (para irrigação, indústria, etc.), mudança na temperatura, mudança de chuvas sazonais, secas, pressão populacional, pobreza / riqueza, insumos e infra-estrutura: (estradas, mercados, distribuição de pontos de água, outros, â € |), educação, acesso a serviços de conhecimento e de apoio, guerra e conflitos

Manejo da cultura (anual, perene, árvore / arbusto), atividades industriais e de mineração, liberação de poluentes transportados pelo ar (urbano / industryâ € |), perturbação do ciclo da água (infiltração / escoamento), Chuvas fortes / extremo (intensidade / quantidade), tempestades de vento / tempestades de poeira, inundações, outras causas naturais (avalanches, erupções vulcânicas, fluxos de lama, recursos naturais altamente suscetíveis, extremo topografia, etc.) especifique, posse de terra, disponibilidade de trabalho, governança / institucional

3.8 Prevention, reduction, or restoration of land degradation

Specify the goal of the Technology with regard to land degradation:

• reduce land degradation

4.1 Technical drawing of the Technology

4.2 Technical specifications/ explanations of technical drawing

O ponto P1 corresponde à captação da água que abastece os tanques dos viveiros. O ponto P2 recebe a descarga dos efluentes vindos de 10 viveiros de juvenis de tilápia (Oreochromis niloticus).
Location: Itacuruba. Pernambuco
Date: 2013

In blocks
Vegetative material: O: Outro
Number of plants per (ha): 250000
Other species: Egeria densa; Eichhornia crassipes

Dam/ pan/ pond
Depth of ditches/pits/dams (m): 1,7
Width of ditches/pits/dams (m): 20
Length of ditches/pits/dams (m): 100

Wall/ barrier
Depth of ditches/pits/dams (m): 1,7
Width of ditches/pits/dams (m): ca 0,3
Length of ditches/pits/dams (m): ca 15

Construction material (other): tubos, valvulas
Specification of dams/ pans/ ponds: Capacity 3400m3
Dimensions of spillways: ca 100m

4.3 General information regarding the calculation of inputs and costs

other/ national currency (specify):

Real (R$)

Indicate exchange rate from USD to local currency (if relevant): 1 USD =:

3.17

4.4 Establishment activities

	Activity	Type of measure	Timing
1.	Escavar e stabilizar paredes	Structural
2.	Colocar 5 barreiras	Structural
3.	Cercar	Structural
4.	Colocar as macrofitas	Vegetative

4.5 Costs and inputs needed for establishment

	Specify input	Unit	Quantity	Costs per Unit	Total costs per input	% of costs borne by land users
Equipment	Caminhão para remoção da terra		1.0	126.38	126.38	100.0
Construction material	Mourão (com cimento)		1.0	473.93	473.93	100.0
Construction material	Arame-farpado		1.0	315.96	315.96	100.0
Construction material	Terraplenagem		1.0	252.76	252.76	100.0
Total costs for establishment of the Technology					1169.03

4.6 Maintenance/ recurrent activities

	Activity	Type of measure	Timing/ frequency
1.	Trocar as macrofitas	Vegetative

4.7 Costs and inputs needed for maintenance/ recurrent activities (per year)

	Specify input	Unit	Quantity	Costs per Unit	Total costs per input	% of costs borne by land users
Labour			1.0	63.96	63.96	100.0
Equipment	Tela de nylon		1.0	15.8	15.8	100.0
Other	Limpeza do terreno		1.0	315.96	315.96	100.0
Total costs for maintenance of the Technology					395.72

5.1 Climate

5.2 Topography

5.3 Soils

5.4 Water availability and quality

5.5 Biodiversity

5.6 Characteristics of land users applying the Technology

5.7 Average area of land owned or leased by land users applying the Technology

5.8 Land ownership, land use rights, and water use rights

Land ownership:

• individual, not titled
• individual, titled

Land use rights:

• individual

• precia cadastro e outorga; grande usuário paga

• precia cadastro e outorga; grande usuário paga

5.9 Access to services and infrastructure

6.1 On-site impacts the Technology has shown

Socio-economic impacts

Water availability and quality

Other socio-economic impacts

Socio-cultural impacts

Ecological impacts

Water cycle/ runoff

Other ecological impacts

6.4 Cost-benefit analysis

How do the benefits compare with the establishment costs (from land users’ perspective)?

How do the benefits compare with the maintenance/ recurrent costs (from land users' perspective)?

6.7 Strengths/ advantages/ opportunities of the Technology

Strengths/ advantages/ opportunities in the land user’s view
No caso o controle do governo seria forte, a tecnologia ajudaria cumprir as regras.

Strengths/ advantages/ opportunities in the compiler’s or other key resource person’s view
Dentre as vantagens de adoção da técnica Green Liver estão o baixo custo, rapidez de construção e relativamente fácil operação.
Achamos uma vantagem o sistema utilizar processos naturais para a purificação de água.

6.8 Weaknesses/ disadvantages/ risks of the Technology and ways of overcoming them

Weaknesses/ disadvantages/ risks in the land user’s view	How can they be overcome?
Aumenta os custos por conta da mão-de-obra.

Weaknesses/ disadvantages/ risks in the compiler’s or other key resource person’s view	How can they be overcome?
A necessidade de fazer o manejo das plantas e desobstrução de alguma tubulação.	Para isto necessita de mão-de-obra de pelo menos um trabalhador que monitore o sistema periodicamente e faça a manutenção.

7.1 Methods/ sources of information

7.2 References to available publications

Title, author, year, ISBN:

Pflugmacher, S., Kühn, S., Lee, S.-H., Choi, J.-W., Baik, S., Kwon, K.-S., Contardo-Jara, V., 2015. Green Liver Systems® for water purification: Using the phytoremediation potential of aquatic macrophytes for the removal of different cyanobacterial toxins from water. AJPS 06 (09), 1607–1618. doi:10.4236/ajps.2015.69161.Nimptsch, J., Wiegand, C., Pflugmacher, S., 2008. Cyanobacterial toxin elimination via bioaccumulation of MC-LR in aquatic macrophytes: An application of the “Green Liver Concept”. Environ. Sci. Technol. 42 (22), 8552–8557. doi:10.1021/es8010404.