ESTUDO DO USO DE SEMENTES DE Moringa oleifera COMO AGENTE COAGULANTE NO TRATAMENTO DE EFLUENTE DE INDÚSTRIA DE LATICÍNIOS

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Ambiental

Autores

Soares, B.C.V. (IFRJ) ; Barbosa, E. (IFRJ) ; Vendramel, S.M.R. (IFRJ) ; Souza, S.L.Q. (IFRJ)

Resumo

Um dos problemas do crescimento da indústria de laticínios é o aumento da produção de efluentes líquidos. O processo de coagulação/floculação é uma etapa importante no tratamento deste rejeito, porém, o uso de coagulantes químicos gera problemas ambientais e toxicológicos. Neste trabalho, é avaliado o desempenho de sementes de Moringa oleifera, na forma de extratos e sementes in natura, como agente coagulante natural em efluente de indústria de laticínios, comparando com sais de alumínio e ferro por meio da eficiência da remoção de turbidez e cor. Os ensaios utilizando extratos aquosos e salinos apresentaram baixo desempenho, enquanto o preparado de semente in natura superou os coagulantes químicos, indicando viabilidade do uso em efluentes de indústria de laticínios.

Palavras chaves

indústria de laticínios; coagulante natural; Moringa oleifera

Introdução

Um dos problemas da indústria de laticínios é a grande produção de efluentes líquidos, que podem chegar a 10 litros de efluente rico em matéria orgânica, microrganismos, nutrientes, álcalis, ácidos e detergentes para cada litro de leite processado (TCHAMANGO et al., 2010; MURCIA, et al., 2018). No Brasil, a captação de leite cru no primeiro semestre de 2019 foi de 6,20 bilhões de litros, o maior valor para este período em 22 anos (IBGE, 2019), agravando o impacto ambiental. Parte dos contaminantes presentes no efluente de indústria de laticínios é passível de ser retirado por meio do processo de coagulação/floculação, que promove a desestabilização de suspensões pelo uso de agentes coagulantes. A eficiência desta etapa é fundamental para garantir melhores condições para as etapas seguintes, como o tratamento biológico. Os agentes coagulantes mais utilizados são os sais de Ferro e Alumínio que, embora sejam eficientes na neutralização de cargas e precipitação das partículas em suspensão, são preocupantes no sentido ambiental e toxicológico (PRITCHARD et al., 2010; OKUDA et al., 2001). Como alternativas ao uso de coagulantes químicos existem os coagulantes naturais, obtidos principalmente de fontes vegetais, como as sementes de Moringa oleifera (MO). O fenômeno de coagulação a partir dessas sementes se dá pela presença de proteínas catiônicas solúveis em água, que promovem a clarificação do sistema pelo mecanismo de adsorção e neutralização de cargas (SALEEM & BACHMANN, 2019; NDABIGENGESER et al., 1995). Além de não apresentar toxidez, o processo de coagulação utilizando sementes de MO possui como vantagens o baixo custo, maior biodegradabilidade e a não necessidade de condições extremas de pH para a obtenção de boa eficiência (VILLASEÑOR-BASULTO et al., 2018).

Material e métodos

O efluente bruto, coletado em uma indústria de laticínios fluminense, foi caracterizado por meio de análise dos parâmetros fósforo, nitrogênio amoniacal, nitrogênio orgânico, sólidos totais, fixos e voláteis, sólidos suspensos totais e voláteis, sólidos dissolvidos totais, cloreto, densidade e demanda química de oxigênio, sendo as análises realizadas conforme metodologia padrão (APHA, 2017). Os ensaios de coagulação/floculação foram realizados em equipamento Jar-Test (PoliControl – Floc Control), nos quais foram adicionados 1 L do efluente bruto e o agente coagulante, submetendo o sistema a 1 minuto de agitação a 500 RPM, 15 minutos de agitação a 150 RPM e 30 minutos de repouso. Nos testes utilizando coagulante químico foram adicionadas soluções de Al₂(SO₄)₃ ou FeCl₃ como agente coagulante em uma concentração de 500 mg.L^-1. Para fins de reposição da alcalinidade do sistema, foram também realizados testes com a adição de CaCO₃. Nos ensaios de coagulação/floculação com o coagulante natural foram utilizadas como agente coagulante as sementes de MO in natura ou na forma de extratos aquosos. O coagulante in natura, de forma granular, foi preparado por maceração das sementes, secagem em estufa a 70°C e peneiramento, sendo pesado em Balança Analítica (Adventurer – AR2140) e adicionado diretamente ao efluente. Para a preparação dos extratos as sementes passaram por trituração em liquidificador, adicionando água de osmose inversa ou solução salina com agitação intensa por 1 minuto, obtendo suspensões de semente na concentração de 10 g.L^-1. A cada teste realizado foram coletadas alíquotas de efluente bruto e tratado para análises de Turbidez em Turbidímetro (HACH – 2100N) e Cor em Espectrofotômetro (Hexis Científica – DR5000), avaliando da eficiência do processo.

Resultado e discussão

A caracterização do efluente bruto apresentou parâmetros típicos de efluentes de indústrias de laticínios, com elevada concentração de sólidos, nutrientes e matéria orgânica. De acordo com resultados de testes de coagulação/floculação (Tabela 1), a utilização de coagulantes químicos reduziu até 57,8% do valor de turbidez, sendo o aumento da alcalinidade do sistema pela adição de CaCO₃ responsável por melhora significativa na eficiência do coagulante Al₂(SO₄) ₃, chegando a 83,8% de remoção. Este coagulante também se mostrou mais eficaz na remoção de cor, comparado ao FeCl₃, reduzindo até 54,5% deste parâmetro. Os ensaios utilizando o coagulante natural foram realizados com o preparado de semente in natura e extratos obtidos por diferentes métodos, sendo o primeiro responsável pelos melhores resultados (Figura 1). O uso do preparado de sementes de MO in natura na concentração de 0,5 g L^-1 atingiu remoção de cor de 94,9% e de turbidez de 96,4%, além de uma menor geração de lodo ao final do processo. Os métodos de extração aquosa e salina geraram extratos de turbidez elevada, causando aumento da turbidez após os ensaios de coagulação/floculação. Mesmo após filtração dos extratos em papel de filtro qualitativo e membrana, de maneira individual e combinada, foram obtidos resultados não condizentes com a literatura. Foi realizada investigação para justificar o desempenho insatisfatório dos extratos e, por meio de análise do teor de proteínas, observou-se ausência destes componentes em todas as suspensões filtradas, inviabilizando o processo de coagulação. Para as suspensões não filtradas, sugere-se que houve a desnaturação e perda da conformação original das proteínas devido ao uso de liquidificador no preparo do extrato.

Comparação de resultados de ensaios de coagulação/floculação realizados com coagulante químico e sementes de MO em efluente de indústria de laticínios


Testes de coagulação/floculação realizados com preparado de sementes de Moringa oleifera in natura.

Conclusões

O processo de coagulação/floculação de efluentes de indústrias de laticínios pode ser realizado utilizando sementes de MO como agente coagulante, sendo possível a obtenção de maior eficiência na redução na turbidez e cor que com o uso de coagulantes químicos. Observaram-se alguns fatores que podem inativar a ação da proteína como agente coagulante durante a preparação dos extratos, tais como o uso de meio filtrante inadequado e agitação muito vigorosa. Sendo assim, a utilização do preparado de semente in natura se configura a melhor forma de obter resultados satisfatórios nessas condições.

Agradecimentos

Ao IFRJ pela infraestrutura e auxílio financeiro (PROCIÊNCIA/IFRJ).

Referências

APHA, AWWA. Standard Methods for Examination of Water and Waster. 20 ed., New York, WPCF, 2005.
BRASIL. IBGE. Indicadores IBGE: Estatística da Produção Pecuária jan.-mar 2019. 2019. Disponível em: <https://biblioteca.ibge.gov.br/visualizacao/periodicos/2380/epp_2019_1tri.pdf>. Acesso em: 13 jun. 2019.
MURCIA, J.J. et al. Study of the effectiveness of the flocculation-photocatalysis in the treatment of wastewater coming from dairy industries. Journal Of Photochemistry And Photobiology A: Chemistry, [s.l.], v. 358, p.256-264, maio 2018.
NDABIGENGESERE, Anselme; NARASIAH, K.subba; TALBOT, Brian G.. Active agents and mechanism of coagulation of turbid waters using Moringa oleifera. Water Research, [s.l.], v. 29, n. 2, p.703-710, fev. 1995.
OKUDA, T. et al. Isolation and characterization of coagulant extracted from moringa oleifera seed by salt solution. Water Research, [s.l.], v. 35, n. 2, p.405-410, fev. 2001.
PRITCHARD, M. et al. A comparison between Moringa oleifera and chemical coagulants in the purification of drinking water – An alternative sustainable solution for developing countries. Physics And Chemistry Of The Earth, Parts A/b/c, [s.l.], v. 35, n. 13-14, p.798-805, jan. 2010.
SALEEM, M.; BACHMANN, R. T. A contemporary review on plant-based coagulants for applications in water treatment. Journal of Industrial and Engineering Chemistry.SALEEM, Mussarat; BACHMANN, Robert Thomas. A contemporary review on plant-based coagulants for applications in water treatment. Journal Of Industrial And Engineering Chemistry, [s.l.], v. 72, p.281-297, abr. 2019.
TCHAMANGO, S. et al. Treatment of dairy effluents by electrocoagulation using aluminium electrodes. Science Of The Total Environment, [s.l.], v. 408, n. 4, p.947-952, jan. 2010.
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