ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: EFEITO DE COMPOSTOS LIGNÍLICOS, ACETATO DE ETILA E METANOL SOBRE A BIOMASSA DE SISTEMA DE TRATAMENTO AEÓBICO
AUTORES: MELO, T.O. (UTFPR) ; GONDIM,P. (UTFPR) ; XAVIER, C. (UTFPR)
RESUMO: A respirometria é uma metodologia que permite estimar o potencial de tratabilidade de efluentes em sistemas aeróbicos de lodos ativados. Nesse trabalho, avaliou-se a atividade de biomassa de indústria de celulose kraft a 5 gSSV/L em presença de acetato de etila e metanol como substratos ativador e inibidor respectivamente, comparando-os com lignina e seus derivados fenólicos: eugenol e guaiacol. Foram empregadas concentrações que variaram de 10 a 1000 mg/L. Utilizaram-se os modelos de Michaelis-Menten e de Andrews para estimar parâmetros cinéticos os quais indicaram que a velocidade máxima de utilização do oxigênio foi superior para lignina 0,07 mgO2/Lmin, e a constante de saturação foi superior para o metanol (9,6 mg/L) mostrando que este apresenta efeito inibidor sobre a biomassa.
PALAVRAS CHAVES: lodos ativados, respirometria, compostos lignínicos.
INTRODUÇÃO: A lignina e seus derivados são encontrados em efluentes de indústria de papel e celulose. Estes compostos que representam entre 20 e 30% da madeira e são extraídos durante o processo de polpação da celulose. O consumo médio de água destas indústrias é de 60 m3/ton, e o efluente produzido contêm a fração de lignina extraída também durante o processo de lavagem das fibras de celulose (Diez et al., 2007). As propriedades macromoleculares e as características estruturais da lignina dificultam sua biodegradação (Simplício et al., 2007). O tratamento desses efluentes é de grande importância, devido à necessidade de se diminuir a quantidade de contaminantes e a possível poluição dos corpos receptores de água (Flores et al., 1998). A respirometria é amplamente utilizada para o estudo do desempenho e das velocidades das reações em sistemas aeróbicos de lodos ativados (Helle et al., 2004). Compostos ativadores e inibidores de função respirométrica de biomassa aeróbica são usados para controle positivo e negativo, permitindo a calibração desta técnica (Orupõld et al., 2000; Batista et al., 2005). A influência dos compostos lignínicos na atividade da biomassa pode ser um fator importante para explicar seu comportamento em reatores aeróbicos empregados por indústrias de celulose. O objetivo deste trabalho consiste em avaliar a atividade da lignina e seus derivados fenólicos sobre biomassa aeróbica através da respirometria.
MATERIAL E MÉTODOS: A biomassa empregada é proveniente de um sistema de pré-tratamento biológico de uma indústria de celulose kraft. As amostras foram mantidas a temperatura ambiente e aeradas. Para manter os níveis de atividade dos lodos, fez-se adição periódica de glicose a 100 g/L fornecida a cada 2,5 dias a 12 gSSV/L . A concentração da biomassa utilizada nos experimentos foi diluída a 5 gSSV/L. As amostras foram caracterizadas segundo o conteúdo de sólidos suspensos totais (SST) e sólidos suspensos voláteis (SSV) de acordo com o Standard Methods (APHA, 1998). Os ensaios de respirometria foram realizados em sistemas descontínuos, utilizando-se um respirômetro de vidro com volume de 250 mL com entrada para ar, acoplado a um pHmetro e a um oxímetro. A biomassa, em pH 7,0 ± 0,2, foi aerada até a saturação de oxigênio, neste momento a aeração foi detida e se iniciou a medição do oxigênio dissolvido na amostra a cada trinta segundos durante quinze minutos. Acetato de etila e metanol foram usados como controle positivo e negativo da atividade da biomassa. Suas concentrações variaram de 10 a 1000 mg/L, assim como nas análises dos compostos lignínicos (lignina, eugenol e guaiacol). Foram empregadas cinco concentrações de cada substrato e as análises foram realizadas em triplicata. Estes experimentos eram precedidos de análises, em triplicata, do consumo de oxigênio em presença de água aerada até saturação (controle do oxímetro), assim como dos lodos em ausência de substrato (consumo endógeno).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A atividade da biomassa empregada foi de 0,011 ± 0,002 mgO2/L.min., para os ensaios com acetato de etila e metanol. Na Tabela 1 são mostrados os parâmetros cinéticos para os compostos lignínicos e os controles positivo e negativo. Nela se observa que a afinidade da biomassa pelo substrato representado pela constante de saturação (Ks) foi inferior para o metanol e mais elevada para a lignina, pois quanto maior o seu valor menor é a afinidade. A relação da velocidade máxima de utilização do oxigênio e a constante de afinidade para o metanol é 38 e 93,4 vezes menor em comparação ao eugenol e lignina respectivamente, significando que a velocidade máxima de utilização de oxigênio para as mesmas variações de concentração de substratos empregados é inferior para o metanol. No processo de oxidação dos substratos, a demanda de oxigênio de curto tempo representa até 34% para o eugenol, 5% para o acetato de etila enquanto que para o metanol esse valor é de apenas 0,062%. Na Figura 1, são apresentados os gráficos, gerados pelo consumo de oxigênio em função do tempo, que possibilitaram a determinação da velocidade de utilização do oxigênio (VUO), medida pela inclinação da curva. Para lignina e acetato de etila é possível observar que houve ativação da biomassa na presença de até 1000mg/L destes compostos, entretanto a VUO para o metanol e eugenol apresenta inibição da biomassa na presença de até 1000mg/L.
CONCLUSÕES: Mediante o uso da respirometria, foi possível determinar a influência dos substratos inibidores e ativadores sobre a atividade do lodo de indústria de celulose kraft. Os substratos acetato de etila e lignina demonstraram um perfil de ativação sobre a biomassa aeróbica, já o eugenol e metanol apresentaram perfil inibidor, tendências essas, confirmadas pelos perfis de suas VUOs reproduzidos nos ensaios de respirometria e corroboram com as observações de ativação da biomassa pela lignina e inibição pelos compostos fenólicos, especialmente para o eugenol.
AGRADECIMENTOS: Ao CNPq; à Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). E aos demais colaboradores.
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