O DESAFIO DAS TECNOLOGIAS EMERGENTES NUMA PERSPECTIVA AMBIENTAL INTEGRADA

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1 O DESAFIO DAS TECNOLOGIAS EMERGENTES NUMA PERSPECTIVA AMBIENTAL INTEGRADA Maria Norberta de Pinho - marianpinho@ist.utl.pt ICEMS, Instituto Superior Técnico, Departamento de Engenharia Química, Universidade Técnica de Lisboa, Av. Rovisco Pais, 1, Lisboa, Portugal Miguel Minhalma - mminhalma@mail.ist.utl.pt Instituto Superior de Engenharia de Lisboa/ICEMS, Departamento de Engenharia Química, Instituto Politécnico de Lisboa, Rua Conselheiro Emídio Navarro, 1, Lisboa Resumo: No início da segunda metade do século XX a inovação industrial significava o desenvolvimento de novos processos/produtos na óptica de uma sociedade de consumo baseada na utilização de matérias-primas abundantes e baratas e recursos hídricos e energéticos ilimitados. A alteração desta situação, escassez e degradação dos recursos naturais, coloca o desafio de aplicação de tecnologias emergentes em combinação com tecnologias convencionais conducentes a um desenvolvimento sustentável, em que os novos processos são caracterizados por uma produção mais eficiente e selectiva com redução do consumo de recursos, minimização de resíduos e sua potencial reutilização/valorização como novos produtos. As estratégias de recuperação de águas residuais, com o objectivo da implementação de ciclos fechados de água na indústria, da recuperação de componentes com potencial de valorização, requerem, na maior parte dos casos, uma combinação de diferentes processos unitários de tratamento que devem ser seleccionados de acordo com os usos e sem comprometer a viabilidade técnico-económica dos processos produtivos. A demonstração desta abordagem sistemática será apresentada na indústria de Coque e Cortiça. Palavras-chave: Ultrafiltração. Membranas, Indústria de Coque, Indústria de Cortiça, Nanofiltração, 1. INTRODUÇÃO A tecnologia de membranas tem desempenhado um papel importante no desenvolvimento de uma produção mais eficiente e selectiva com redução do consumo de matérias-primas, água e energia e minimização de efluentes e resíduos sólidos. Para isto têm sido introduzidas nos processos industriais operações de Ultrafiltração (UF), Nanofiltração (NF), Osmose Inversa (OI) e Electrodiálise (ED) com vista ao: - Tratamento e reciclagem de água de processo; - Potencial reutilização e valorização de sub-produtos. A Nanofiltração será objecto de análise na indústria de coque com vista ao tratamento e reciclagem de águas amoniacais contaminadas com cianetos. A Ultrafiltração será objecto de análise na indústria de cortiça com vista ao tratamento das águas residuais de cozedura da cortiça e reciclagem de água e recuperação dos taninos para a indústria de curtumes. 1

2 2. EFLUENTE DA COQUERIA As águas amoniacais, objecto de estudo neste trabalho, são provenientes do processo de obtenção de coque, tendo duas fontes distintas no processo: águas provenientes das torres de lavagem dos gases dos fornos de produção de coque e águas provenientes dos condensados. Estas correntes apresentam elevados teores em amónia (ião amónio) e contaminação com compostos extremamente tóxicos como os iões de cianeto e fenóis, considerados poluentes prioritários, como apresentado na Tabela 1. Tabela 1: Caracterização físico-química do efluente de uma coqueria Parâmetro Valor COT (mgc/l) 501,2 Conductividade (ms/cm) 27,3 Cor (Hazen unit) 248,6 ph 9,4 Amoniaco (g/l) 7,1 8,7 Fenol (mg/l) Cianetos (mg/l) Actualmente, em grande número de instalações, este efluente é alimentado a uma coluna de destilação, obtendo-se uma corrente no topo da coluna rica em amónia contaminada com cianetos e que é alimentada a um queimador, e uma corrente na base da coluna, que é rica em fenóis e que é descarregada para o meio receptor. Na figura 1 é apresentado um esquema simplificado deste processo. Figura 1: Esquema do processo de tratamento das águas amoniacais. 2

3 A introdução de NF antes da coluna de stripping tem como ojectivo obter uma corrente rica em amónia e sem cianetos, que será enviada para a coluna de stripping, e uma corrente diluída de cianetos que constitui o permeado e que será objecto de tratamento específico para obtenção de água de processo (figura 2). Processo de Tratamento Presente Novo Processo de Tratamento NH 3, CN - NH 3 Águas Amoniacais Águas Amoniacais NH 4+ : g/l CN - : mg/l Phenol: mg/l Q circ : 16 m 3 /h Coluna de Stripping NF TR=40% Coluna de Stripping Fenol Cianetos NH 4+ : g/l CN - : mg/l Phenol: mg/l Q circ : 17.9 m 3 /h Processo Destrutivo: ozonização Fenol Processo Destrutivo Figura 2: Comparação de processos para o tratamento do efluente de coqueria. O Processo integrado de Nanofiltração/Destilação resulta em: Fraccionamento da mistura complexa de compostos altamente poluentes (amoníaco, fenóis e cianetos) em correntes que sofrerão posteriormente tratamento específico; Melhoramento da tratabilidade das águas amoniacais; Redução da carga alimentada à coluna de destilação com redução do consumo de vapor e poupança de energia. 3. EFLUENTE DA INDÚSTRIA DA CORTIÇA Este efluente é originado no primeiro tratamento dado às pranchas de cortiça após a sua remoção dos sobreiros, i.e. antes da sua utilização como matéria-prima e consiste na sua imersão durante cerca de 45 a 60 min. em água em ebulição, gerando portanto as denominadas águas de cozedura da cortiça. Estas são caracterizadas por um intenso odor característico e por uma cor castanho escuro. O tratamento das pranchas tem como objectivos aumentar a flexibilidade da cortiça e proceder simultaneamente à sua desinfecção. As águas de cozedura da cortiça têm uma composição extremamente complexa em compostos de origem vegetal com carácter coloidal, destacando-se o elevado teor em taninos e em polifenóis, cerca de 46,5% de taninos e 53,5% de não-taninos, num total de 41,8% de compostos fenólicos. As elevadas carências químicas e biológicas de oxigénio ( mg/l e mg/l, respectivamente), tornam este efluente extremamente poluente. 3

4 Até à actualidade, estas águas de cozedura têm sido lançadas no ambiente sem qualquer tipo de tratamento, pelo que neste trabalho se procedeu a estudos aplicando a ultrafiltração para o seu tratamento, tendo como objectivos a concentração da matéria orgânica no concentrado (que sofrerá um tratamento posterior ou poderá no caso dos taninos ser utilizado na indústria dos curtumes) e a obtenção de elevadas taxas de recuperação de água, i.e. obtenção de um elevado caudal de permeado, cujas características permitam a recirculação da água às caldeiras ou a sua descarga nos colectores municipais ou em rios. A integração da tecnologia de membranas após os tanques de cozedura está apresentada na figura 3. Concentrado enriquecido em taninos (indústrias dos curtumes, aglomerados de madeira,...) UF Tanque de Cozedura Figura águas residuais da indústria do cortiça por ultrafiltração. Reciclagem de água Permeado 3: Tratamento das processamento da A integração da tecnologia de membranas após os tanques de cozedura resulta em: Concentração da matéria orgânica (taninos e polifenóis,...); Reciclagem de água no processo; Redução do efluente descarregado. 4

5 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS Sequências integradas de ultrafiltração e/ou nanofiltração com outras operações físicoquímicas podem contribuir significativamente para a minimização de efluentes provenientes das indústrias da cortiça e de coquerias e reduzir assim o seu impacto ambiental. Para o efluente da coqueria o fraccionamento de compostos é função das características da solução a processar, obtendose para taxas de recuperação de água da nanofiltração inferiores a 40%, um concentrado rico em amónio e fenóis e uma permeação preferencial dos iões cianeto através do permeado. No efluente da indústria da cortiça o fraccionamento de solutos orgânicos é devido a diferentes características de hidrofilia/hidrofobia relativa dos solutos e das suas diferentes interacções com a membrana. REFERÊNCIAS [1] M. Minhalma, M.N. de Pinho, Integration of nanofiltration/steam stripping for the treatment of coke plant amomoniacal wastewaters, Journal of Membrane Science, 242, 87-95, [2] Miguel Minhalma, Maria Norberta De Pinho, Flocculation/Flotation/Ultrafiltration Integrated Process for the Treatment of Cork Processing Wastewaters, Environmental Science & Technology, 35, ,