COMPARAÇÃO ENTRE O TRATAMENTO BIOLÓGICO E FOTO- QUÍMICO DO EFLUENTE DA INDÚSTRIA DE PRODUÇÃO TÊXTIL

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1 XXIX ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO. COMPARAÇÃO ENTRE O TRATAMENTO BIOLÓGICO E FOTO- QUÍMICO DO EFLUENTE DA INDÚSTRIA DE PRODUÇÃO TÊXTIL Jorge Marcos Rosa (UNINOVE) jotarosa@hotmail.com Patrícia Alves de Oliveira (UNINOVE) patrícia.alves@fci.com Salomon Mony Levy (UNINOVE) salomon@uninove.br Elesandro Antonio Baptista (UNINOVE) elesandro@elesandroab.eng.br José Carlos Curvelo Santana (UNINOVE) jccurvelo@uninove.br Neste trabalho foi feita a decomposição biológica e foto-química de um efluente da indústria do ramo têxtil. O efluente foi preparado no laboratório de forma à simular a composição real em indústria. Utilizou-se microorganismos capturado doo leito do rio Capibaribe em Recife - PE para degradação biológica do corante, em biorreatores em escala laboratorial. A água oxigenada em um reator com luz ultravioleta foi usada para a degradação foto-química do efluente. Após a realização dos experimentos, observou-se que o processo biológico atingiu uma eficiência próxima de 90%, enquanto que o fotoquímico atingiu 100% de eficiência. O processo foto-químico permitiu o reuso da água em novos processos de tingimento, pois não deixou resíduos tóxicos na água tratada. Palavras-chaves: Biodegradação, fotoquímica, corantes, luz ultravioleta, efluente têxtil, ph.

2 1. Introdução Todos os processos industriais produzem efluentes sejam eles sólidos, líquidos ou gasosos, em maior ou menor quantidade, tornando-se imprescindível o seu tratamento, de modo que obedeçam aos padrões ambientais estabelecidos pela legislação, mais especificamente as Resoluções Nº 020 de 1986 e Nº 274 de 2000 do Conama (1986 e 2000). Segundo Conchon (1999), a indústria têxtil representa um extraordinário valor econômicosocial, absorvendo expressiva quantidade de mão de obra e gerando divisas. No Brasil, há cerca de indústrias têxteis, assim distribuídas: 11 % de grande porte; 21 % de pequeno; e 68 % como micro-empresas. O setor têxtil brasileiro ocupa o 5º lugar em empregos diretos e o 6 o em faturamento. Os efluentes líquidos da indústria têxtil, quando não tratados, são altamente poluidores, devido a presença de diversos compostos químicos utilizados na confecção do tecido. Entretanto, os principais contaminantes dos efluentes têxteis são os corantes utilizados no tingimento do tecido, pois a grande variedade de corantes que são utilizados nestes produtos para proporcionar variedade de cores gera uma complexidade destes efluentes, conferindo uma alta demanda biológica de oxigênio (DBO) e alteração na cor do corpo receptor. Em Zanoni e Carneiro (2001), foi estimado que, no processo de tingimento, pelo menos 20% dos corantes têxteis sejam descartados em efluentes, devido à perdas ocorridas durante o processo de fixação da tintura às fibras. A remoção desses compostos dos rejeitos industriais é um dos grandes problemas ambientais enfrentados pelo setor têxtil. Sobretudo considerando que os corantes não pertencem a uma mesma classe de compostos químicos, mas englobam diversas substâncias com grupos funcionais diferenciados, com grande variedade na reatividade, solubilidade, volatilidade, estabilidade, entre outros, que por sua vez, requerem métodos específicos para identificação, quantificação e degradação. Ainda segundo Zanoni e Carneiro (2001) o não tratamento destes efluentes pode causar sérios ricos ao meio ambiente e, conseqüentemente, a toda a cadeia produtiva, sendo importante que os órgãos de fiscalização tenham uma atuação permanente, evitando assim problemas para a população que entra em contato com as áreas contaminadas. O tratamento dos efluentes da indústria têxtil torna-se mais complicado pelo uso rotineiro de vários outros produtos químicos de composição diversificada, como por exemplo: umectantes, antiespumantes, eletrólitos, dispersante, controladores de ph, estabilizantes, entre outros, durante o processo de tingimento. Diante desta problemática ambiental, é que neste trabalho pretende-se simular o tratamento de um efluente da indústria têxtil, contendo o corante, por um método biológico e um método foto-químico. 2. Material e Métodos 2.1. Material Solução 1,0 mol/l de ácido acético/acetato de sódio; solução 1,0 mol/l de bicarbonato/carbonato de sódio; corante azul de remazol, cloreto e carbonato de sódio; tensoativo; dispersante; peróxido de hidrogênio 35%; hidróxido de sódio 50 ºBé; metassilicato 2

3 de sódio; água bi-filtrada para o preparo das soluções; tecido de ½ malha de Algodão 100% e fio cardado 30/1 Ne Obtenção dos microorganismos e corantes Uma bactéria, proveniente do leito do Rio Capibaribe (Recife PE), nas proximidades de uma indústria têxtil, foi doado pelo Laboratório de Processos de Separação da Faculdade de Engenharia Química da UNICAMP (Campinas SP). E corante azul de Remazol foi doado pelo Departamento de Engenharia Química da UFS (São Cristóvão SE) Tratamento biológico Sob sistema de fluxo descontínuo, em escala de laboratório, em frascos de fermentação com volume total de 10 ml foram montados. Nestes, a solução simuladora do efluente da indústria têxtil (Corante azul de Remazol) foi tratado por microorganismos do leito do rio Capibaribe (Recife PE). Como estes microorganismos não sobrevivem a ph extremos (abaixo de 3 e acima de 11) trabalhou-se entre os ph 5 e 9. O meio foi composto por nutrientes inorgânicos (fósforo, potássio, sódio; cloreto, cálcio; amônio, sulfato e ferro) e orgânico (corante a 0,1 g/l e glicose a 1,5%), de acordo com a composição apresentada em Correia et al. (2006); Eweis et al. (1999); Zanoni e Carneiro (2001); Lima et al. (2001) e Reguly (1996). Após dois dias de processo, quando se observou a descoloração das amostras, o material foi centrifugado (para evitar o efeito dos microorganismos na análise) e analisado em espectrofotômetro Tratamento fotoquímico do efluente: O efluente acima citado foi novamente preparado nos 7,0; 9,0 e 11,0 na tentativa de simular o efluente na indústria têxtil. Este efluente foi posto em um reator tubular, com 1 L de volume total e duas lâmpadas de ultravioleta de 6 w acopladas, para fornecer energia ao processo e em seguida, adicionou-se 1,0 ml de H 2 O 2. As amostras passaram cerca de 90 em reação para depois serem analisadas em espectrofotômetro (ROSA, 2008) Cálculo da eficiência da descoloração Uma curva de calibração da concentração do corante versus a sua absorbância foi preparada a 600 nm num espectrofotômetro modelo SP 1105, da ADAMO. A absorbância inicial (Abs o ) e final (Abs f ) nos reatores foram medidas para avaliar a eficiência do processo, usando-se a equação 1 (CORREIA et al., 2006). Abso Eficiência (%) 3. Resultados e Discussão 3.1. Degradação biológica ( max ) - Absf ( Abs ( ) o max max ) x 100 A Tabela 1 mostra os resultados obtidos para a decomposição biológica do corante no efluente da indústria têxtil. Como se nota, a partir desta tabela, a eficiência de decomposição ficou acima dos 86% para todos os ensaios, entretanto, para os ph 7 e 9 ela superou os 90%, demonstrando que este método apresenta um boa eficiência no tratamento deste efluente, por isso até o presente momento, este método tem sido o mais utilizado a nível industrial. (1) Ensaio ph Concentração Glicose (%) Eficiência (%) 3

4 1 5 1,,5 86, ,5 90, ,5 90,19 Tabela 1. Resultados para a degradação bioquímica do efluente têxtil Decomposição foto-químico A Tabela 2 apresenta os resultados obtidos para a degradação foto-química do corante contido no efluente têxtil. Desta tabela, pode-se afirmar que para qualquer ph a decomposição do corante será total, ao se empregar o método foto-químico. Isso demonstra que este método além de ser mais rápido é mais eficiente que o método biológico, bem como não há liberação de contaminantes no processo, já que a decomposição da água oxigenada (H 2 O 2 ) libera água e oxigênio. Além do mais, o método biológico deixa microorganismos no meio, o que torna necessária uma segunda etapa para a retirada deste e daí, poder se reutilizar essa água em outros tingimentos. Ensaio ph Potencia UV (Watts) Eficiência (%) , , ,0 Tabela 2. Resultados dos tratamentos fotoquímicos dos efluentes 3.3. Reuso da água do efluente de processo têxtil Como as melhores condições se apresentaram para o método foto-químico, além de sua reação não gerar poluentes no meio, fez-se uma avaliação do reuso da água tratada por esse método. Da Figura 1, percebe-se, visualmente, que o melhor tratamento foi obtido para o ph 7 Este fato também pode ser comprovado no gráfico de transmitância (Figura 1), onde nota-se a semelhança entre os índices de transmitância entre o efluente de ph 7,0 e água bi-filtrada em todo o espectro visível, o que não acontece com os valores dos efluentes de ph 9,0 e 11,0. Observando-se a mesma figura se comprova visualmente a diferença entre as amostras e o efluente bruto. Figura 1. Comparação entre a amostra bruta com as tratadas pelo método de foto-catálise usando luz ultravioleta. A cor TP , do Caderno Inspirações e Tendências para Design de Moda (SENAI, 2008), foi selecionada para ser desenvolvida em quatro tingimentos. Em um deles foi utilizado água bi-filtrada e nos outros três, os efluentes tratados. O processo está descrito em Rosa (2008) e o tingimento efetuado com água bi-filtrada (AB) foi classificado como padrão. 4

5 Os desvios foram obtidos através da Equação 3 descrita em Zollinger (1991) e estão representados na Tabela 3. E ( H ( C ( L (2) Onde: L = desvio de luminosidade. H = desvio de saturação; C = desvio de cromaticidade e Lucas et al. (2008) citaram que a contaminação de águas naturais tem sido um dos grandes problemas da sociedade moderna. Sendo assim, a economia de água em processos produtivos vem ganhando especial atenção devido ao valor agregado que tem sido atribuído a este bem, através de princípios como consumidor pagador e poluidor pagador, recentemente incorporados na nossa legislação. Com os resultados apresentados neste trabalho, pode se comprovar que o método utilizado para a degradação do corante é rápida e eficiente. As amostras tratadas foto-quimicamente podem ser reutilizadas tanto em processos de tingimento como na limpeza de ambientes, em sistemas de descarga e na irrigação de plantas. Os resultados para os desvios dos tingimentos para as amostras de efluentes tratadas com luz ultravioleta estão mostrados na Tabela 3. Desvio da Cor Média E AB/pH 7,0 0,16 E AB/pH 9,0 0,51 E AB/pH 11,0 0,68 Tabela 3. Desvios dos tingimentos 4. Conclusões O processo biológico mostrou-se eficiente na degradação do efluente têxtil alcançando valores próximos de 90% de eficiência. A degradação foto-química apresentou uma alta eficiência e rapidez no processo, onde se obteve 100% de decomposição do corante. O processo foto-químico foi mais eficiente que o processo biológico, além de não gerar sub-produtos tóxico após a reação da água oxigenada com o corante. Todas as amostras do tratamento foto-químico puderam ser reutilizada em um novo tingimento, mostrando-se que é possível redução ou anular na quantidade de efluente produzida no tingimento e reduzir os gastos com água no processo. 5. Referências CONAMA Legislação Federal sobre Classificação das Águas (potabilidade / balneabilidade) e Poluição das Águas. Resoluções Nº 020/1986, CONAMA Legislação Federal sobre Classificação das Águas (potabilidade / balneabilidade) e Poluição das Águas. Resoluções Nº 274/2000, CONCHON, J. A. Tratamento de Efluentes na Indústria Têxtil. Revista Base Textil. Federación Argentina de la Industria Textil, nº 123, CORREIA, E. C. O; SANTANA, J. C. C.; SOUZA, R. R. Uso de um biorreator aerado na biodegradação de efluentes de indústrias têxteis. 15ª Congresso Brasileiro de Engenharia Química. (CD) Anais do XV COBEQ, Curitiba PR,

6 LIMA, U. A.; AQUARONE, E.; BORZANI, W.; SCHMIDELL, W. Biotecnologia Industrial: Engenharia Bioquímica. Vol ª Ed.. Editora Edgard Blucher Ltda. São Paulo, Brasil, LUCAS, M.; JEREMIAS, P.F.P.T; ANDREAUS, J.; BARCELLOS, I.O.; PERALTA-ZAMORA, P. Reutilização de efluente de tingimentos de fibras acrílicas pós-tratamento fotoeletroquímico. Química Nova (On line). V. 31, n. 6, São Paulo, REGULY, J. C. Biotecnologia dos Processos Fermentativos, Vol. 1, Editora Universitária/UFPel, Pelotas - RS, Brasil, ROSA, J. M.. Reativo ou Tina? Vantagens e Desvantagens no tingimento de algodão 100% acondicionados em bobinas cruzadas. In: Proceedings of XIX Congresso Latinoamericano de Quimica y Textil, Santiago, Chile, out/2008. SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial, (2008). Caderno Inspirações e Tendências para Design de Moda, Editora do SENAI, São Paulo - SP. ZANONI, M. V. B. & CARNEIRO, P A. O descarte dos corantes têxteis. Ciência Hoje. v.29, n. 174, p , ZOLLINGER, Z. Color Chemistry: Syntheses, Properties and Applications on Organic Dyes and Pigments. 2 nd Edition, New York, VCH Publishers, Inc,