Determinação de compostos polares extraíveis do lodo de esgoto tratado de indústria beneficiadora de arroz

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Ambiental

Autores

de Moraes Bohm, E. (IFSUL) ; Sanches Filho, P.J. (IFSUL) ; Pires, S.A. (IFSUL) ; Barwald Bohm, G.M. (IFSUL)

Resumo

Neste trabalho foram executadas extrações com hexano, hexano com diclorometano (DCM) razão 1:1, DCM e metanol para identificação de compostos extraíveis presentes em lodo de esgoto industrial tratado de indústria beneficiadora de arroz. Após extração sob ultrassom, a fração metanólica foi derevatizada com MSTFA e analisada por cromatografia gasosa acoplada em espectro de massas (GC- MS). A fração metanólica apresentou como constituída principalmente por ácidos graxos livres, monoacilgliceróis, álcoois graxos e esteróis.

Palavras chaves

cromatografia GC-MS; arroz; extração ultrassônica

Introdução

Denomina-se como sendo lodo de esgoto o resíduo contido nas águas de tratamento de efluente em estação de esgoto industrial. Este material é considerado um passivo ambiental e de grande volume para seu armazenamento físico, desta forma é geralmente utilizado na agricultura por conter em sua composição genérica, macro e micronutrientes [ 1 ]. Entretanto em não havendo uma caracterização prévia de sua composição, podem promover desequilíbrios químicos, além da possibilidade de carregar consigo metais de alta densidade, patógenos e contaminantes orgânicos como por exemplo os hidrocarbonetos alifáticos e HPAs [ 2 ]. A região sul do Rio Grande do Sul abriga 4 das 10 maiores beneficiadoras de arroz [ 3 ] do país, desta forma é uma potencial geradora de efluentes que, após serem tratados, demandam um enorme volume de geração de lodo oriundo deste tipo de indústria. O destino deste resíduo pode vir a trazer riscos ao meio ambiente, sendo seu principal destino sua disposição em solos agrários. Para se conhecer o comportamento deste resíduo no solo e outros possíveis destinos para este, o conhecimento de sua constituição é de extrema importância, em função disto, o objetivo desse trabalho identificar os compostos extraíveis na fração metanólica contidos em lodo de esgoto industrial tratado originário de indústria beneficiadora de arroz.

Material e métodos

As amostras do lodo tratado de beneficiamento de arroz foram secas em estufa à 60°C por 72 h. Na caracterização foram determinadas umidade (10g) em estufa a 105°C por 24 h [ 4 ] e matéria orgânica por calcinação a 550°C por 4 h [ 4 ]. Uma massa de 15 g de lodo misturada com 15 g de Na2SO4 foi extraída com a seguinte sequência de solventes em ciclos de 15 min sob ultrassom: 50ml de hexano; 50 ml de hexano/DCM 1:1; 50ml de DCM; 50ml de metanol. O lodo foi separado de cada extrato através de filtração e seco em colunas de Na2SO4. Os extratos foram evaporados e avaliados gravimetricamente. Neste trabalho serão apresentados os resultados referentes a constituição da fração metanólica correspondente aos compostos extraíveis de maior polaridade. Esta fração foi submetida ao processo de derivatização com 20ul do derivatizante N-Metil-N-(trimetilsilyl)trifluoroacetamida (MSTFA) em banho de areia a 80°C por 30 min e avolumados a 1ml com DCM para posterior análise [ 5 ], em cromatógrafo GC-MS Shimadzu QP Ultra-2010 nas seguintes condições: coluna capilar RTX 5MS (30 m × 0.25 mm i.d. × 0.25 μm film thickness J&WScientific), injeção modo splitless, injetor temp. 280 °C, temp. forno inicial de 60 °C, mantido por 5 min, sendo aquecido a 8°C.min–1 até 160°C, a seguir a uma taxa de aquecimento de 3°C.min−1, a temperatura foi elevada a 300°C (15 min de permanência), gás de arraste hélio em fluxo de 1.0 mL·min–1 operando em modo SCAN com energia de ionização de (EI) 70 eV, Interface 280°C e fonte de ions 200 °C. A identificação dos compostos foi realizada através da comparação dos espectros de massa obtidos com os da biblioteca do equipamento (NIST/EPA/NIH mass spectron library) considerando similaridades superiores a 80% e áreas superiores a 0,1%.

Resultado e discussão

O conteúdo de matéria orgânica total, umidade e estudo gravimétrico das frações extraídas do lodo, estão representados na tabela 1: Observa-se um aumento no rendimento médio de 0,04%± o desvio padrão relativo expresso em % de 10,1 da extração com hexano para aproximadamente 0,4% no extrato metanólico, indicando a predominância de compostos extraíveis polares. Foi possível, através da cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas, identificar mais de 150 compostos presentes no extrato metanólico do lodo de esgoto industrial tratado de beneficiadora de arroz. A figura 1 apresenta a porcentagem em número e área para as principais classes de compostos encontrados. Destacam-se como classe majoritária a presença de álcoois ácidos e esteróis, totalizando 62,4% da área total dos compostos identificados. Foram encontrados ácidos alifáticos lineares entre C4(butanoico) até C18(octadecanóico) e ácidos insaturados como ácido oleico e ácido 9-hexadecenóico com 3,3% em área. A presença destes compostos está relacionada com a matéria prima beneficiada no processo, segundo Lemos e Souza-Soares (2000) [ 6 ], óleos de farelo de arroz apresentam de 90% a 96% lipídios saponificáveis como mono, di e tri acilgilcerois, ácidos graxos livres e ceras; lipídios não saponificáveis entre 3–5% como esteróis, tocoferóis, etc. Dentre os ácidos graxos destacam-se o palmitico (21–26%), linoleico (31–33%) e oleico (37–42%), compostos também encontrados neste estudo. Os compostos de menor peso molecular e maior polaridade podem ser resultantes da estabilização da matéria orgânica por processos microbiológicos [ 7 ], durante o processo de estabilização do lodo. Embora a classe representa por “outros” apareça com valor de 34,7% em área, ela corresponde a 33,1% do número de compostos identificados, reunindo fenóis, cetonas, compostos nitrogenados e ésteres.

Caracterização preliminar do lodo e teor de compostos extraíveis


% de distribuição dos compostos nas classes químicas em área e em número

Conclusões

A extração sob ultrassom utilizando o gradiente de polaridade, permitiu caracterizar os compostos facilmente lixiviáveis do lodo industrial tratado de beneficiadora de arroz. A aplicação da derivatização utilizando o MSTFA, permitiu a análise de compostos polares através da cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa (GC-MS), a fração metanólica apresentou como classes químicas majoritárias ácidos, álcoois e esteróis. Esta metodologia, além da identificação dos compostos, pode vir a ser utilizada como ferramenta no acompanhando do processo de estabilização deste resíduo.

Agradecimentos

Ao IFSul-Campus Pelotas pela estrutura de pesquisa. A empresa WF por seu auxílio financeiro.

Referências

[ 1 ] SIQUEIRA C. S. UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS EM PLANTIOS FLORESTAIS Monografia apresentada ao curso de Engenharia Florestal, Instituto de Florestas da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, 2010
[ 2 ] SANCHES FILHO, P.J.; BOHM, E. M; BOHM, G.M.B.; MONTENEGRO, G.O.; SILVEIRA, L.A.; BETEMPS, G.R. Determination of hydrocarbons transported by urban runoff in sediments of São Gonçalo Channel (Pelotas – RS, Brazil). Marine Pollution Bulletin, V. 114, p. 1088-1095, 2017
[ 3 ] http://maissoja.com.br/as-10-primeiras-do-ranking-de-beneficiamento-de-arroz
[ 4 ] APHA. Standard Methods for the Examination of Wather and Wastewater. 21 ed. Outside: APHA, 2005.
[ 5 ] F. ORATA. Derivatization reactions and reagentes for gas chromatography analysis. Advanced Gas Chromatography, Progress in Agricultural, Biomedical and Industrial Applications, V. 115, p. 16-23, 2015.
[ 6 ] LEMOS, M.R.B., SOUZA-SOARES, L.A. Rice and its by products in southern Brazil. Vetor. Revista de Ciências Exatas e Engenharias. Editora da Fundação Universidade do Rio Grande, FURG, Rio Grande, RS , Brasil : V 10, n. especial, p. 21-36, 2000.
[ 7 ] WU, S.; LIU, F.; HUANG, S.; WU, Y.; GAO, J. Direct n-hexane extration of wet sewage sludge at thermal and pressurized conditions: A preliminary investigation on its process and product characteristics. Fuel Processing Technology, V. 156, p. 90-97, 2017.