ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Cinética de degradação de eugenol através da atividade metanogênica específica de biomassa anaeróbica de indústria de celulose kraft.
AUTORES: MEYER, S. (UTFPR) ; XAVIER, C. (UTFPR)
RESUMO: Compostos lignínicos e seus derivados, como o eugenol, estão presentes nos efluentes gerados na fabricação da celulose, sendo importante o estudo de sua influência sobre a atividade do lodo. O presente trabalho teve como objetivo determinar a cinética de degradação anaeróbica do eugenol utilizando o modelo cinético de Andrews. A partir da AME obtida para diferentes concentrações de eugenol, foi possível verificar adaptabilidade, toxicidade metanogênica e os parâmetros cinéticos de degradação deste composto. Os valores cinéticos determinados foram 0,42g/L para o Ks, 1,12.10-6mg/L para o Ki e 0,084gDQOCH4/gSSV.d para a µsmáx. Resultados estes que indicam que existe afinidade da biomassa pelo eugenol, porém em concentrações acima de 10mg/L o mesmo apresenta caráter inibitório sobre a AME
PALAVRAS CHAVES: cinética de degradação anaeróbica, compostos lignínicos, eugenol.
INTRODUÇÃO: Os efluentes da indústria de celulose são ricos em matéria orgânica recalcitrante, proveniente da dissolução dos componentes presentes na madeira durante o processo de polpação (PERALTA-ZAMORA et al., 1999; VIDAL et al., 2007). A cor é originada principalmente por compostos lignínicos e seus derivados, e é de difícil remoção devida em parte à baixa solubilidade da estrutura lignínica (SIMPLÍCIO et al., 2007). Apesar de existir nas fábricas sistemas de tratamento estes são, muitas vezes, incapazes de remover os compostos presentes, os quais podem se acumular no ambiente ou se tornarem tóxicos aos organismos aquáticos (VIDAL et al., 2007).
Para verificar a eficiência do tratamento anaeróbico de um efluente ou substrato específico pode-se utilizar o parâmetro da determinação da Atividade Metanogênica Específica (AME). Estes ensaios servem para analisar o potencial de biodegradação destes compostos e a inibição dos mesmos sobre a biomassa anaeróbica (VIDAL et al., 2007). A AME é calculada pela relação entre a taxa de produção de metano e do decaimento da DQO(s), por unidade de biomassa (SSV) e unidade de tempo (AQUINO et al., 2007).
O presente trabalho teve como objetivo determinar, em reator otimizado, os parâmetros cinéticos de degradação anaeróbica como a constante de afinidade (Ks), a constante de inibição (Ki) e a velocidade específica máxima de consumo de substrato (µmáx)para o eugenol através do modelo cinético de Andrews e da influência do mesmo sobre a AME de biomassa anaeróbica de uma planta de tratamento de efluente de indústria de celulose kraft.
MATERIAL E MÉTODOS: A biomassa empregada foi proveniente de uma estação de pré-tratamento de efluente de uma indústria de celulose da região de Curitiba, uma vez que esta possui maior probabilidade de ser capaz de biodegradar lignina e seus derivados tais como o eugenol.
Para determinar a atividade metanogênica, a concentração da biomassa utilizada nos experimentos foi de 2,5gSSV/L e a da carga orgânica foi de 3,8gDQO/L de Ácidos Graxos Voláteis (na proporção C2:C3:C4 igual a 2g/L de ácido acético, 0,5g/L de ácido propiônico e 0,5g/L de ácido butírico) (MEYER and XAVIER, 2008). Em seguida foram empregadas concentrações de eugenol variando de 1 a 1000mg/L.
O trabalho, realizado em triplicata e em reator de 100mL de Vútil, teve sua atividade metanogênica específica obtida através da Equação 1 (Figura 1) para três alimentações sucessivas. A unidade da AME calculada é dada em g DQO/g SSV.d (POETSCH et al., 1998).
E apartir dos resultados da AME estudou-se a influência toxicológica do eugenol de acordo com a sua cinética de degradação. O modelo cinético de Andrews (Equação 2 - Figura 1) permite verificar as possíveis mudanças ocorridas na atividade microbiana quando submetida à presença de diferentes concentrações de um determinado substrato (REGINATTO et al., 2008).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na Figura 1 são apresentados os resultados encontrados de AME para as distintas concentrações de eugenol estudadas.
As concentrações até 10mg/L de eugenol não se mostraram tóxicas aos microorganismos. No entanto, em concentrações superiores (100 e 1000mg/L) houve redução de, respectivamente, 31% e 78% de sua AME em relação à do branco. Esta diminuição está relacionada à toxicidade do eugenol.
Utilizando a equação de Andrews pôde-se encontrar os seguintes valores: a constante de saturação é 0,42g/L enquanto que a constante de inibição é 1,12.10-6mg/L. Já a velocidade específica máxima de consumo de substrato para o eugenol neste estudo foi de 0,084gDQOCH4/gSSV.d. Em sistemas de degradação aeróbica os valores obtidos foram de 2,60g/L e 9,25.10-7mg/L para as constantes KS e Ki respectivamente (SIMPLÍCIO et al., 2007).
O valor de Ks representa a afinidade da biomassa pelo substrato, quanto maior seu valor menor é essa afinidade, logo, pode-se afirmar que existe uma afinidade da biomassa anaeróbica pelo substrato. Embora o valor de Ki seja baixo a curva obtida (Figura 1) indica uma importante diminuição da AME, confirmando o caráter inibitório do eugenol.
O eugenol possui ação anti-séptica comprovada por vários autores como THOMAS et al. (1980), SHAPIRO et al. (1994), ESCOBAR (2002) e TANGERINO (2006). DUARTE et al (1997) cita ainda em seu trabalho que a ação antimicrobiana do eugenol é maior sobre microorganismos anaeróbicos estritos em relação a facultativos. Neste trabalho foi possível verificar que o mesmo é tóxico à biomassa anaeróbica especialmente em concentrações superiores a 10mg/L.
CONCLUSÕES: Os valores cinéticos determinados indicam a afinidade da biomassa anaeróbica com o eugenol, porém quando presente em concentrações superiores a 10mg/L o mesmo possui caráter inibitório devido ao efeito de toxicidade. Esta inibição é responsável pela redução da AME e conseqüentemente pode afetar o desempenho de sistemas de tratamento anaeróbicos.
AGRADECIMENTOS: Ao CNPq, à Universidade Tecnológica Federal do Paraná e aos demais colaboradores.
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