ÁREA: Tecnologia
TÍTULO: ESTUDO PRELIMINAR DA REMOÇÃO DE TURBIDEZ DE ÁGUA BRUTA UTILIZANDO POLÍMERO OBTIDO DO CACTO MANDACARU (Cereus jamacaru)
AUTORES: LENZ, G.F. (UTFPR) ; LENZ, G.F. (UTFPR) ; ZARA, R.F (UTFPR) ; THOMAZINI, M.H. (UTFPR)
RESUMO: Busca-se reduzir a dosagem de coagulante metálico utilizado no tratamento de água, como
pela adição de polieletrólitos. Neste trabalho utiliza-se polímero natural obtido do
cacto mandacaru (Cereus jamacaru) como auxiliar de coagulação/floculação no tratamento
de água. O polieletrólito foi preparado por extração com solvente em agitação, e pó de
cacto seco, testado como suspensão e após extração de interferentes com metanol. O
ensaio foi realizado em Jar-test. Após coagulação, floculação e decantação foram
retiradas as alíquotas de água para a determinação de turbidez. Os extratos de ácido
acético, hidróxido de sódio e o pó seco atingiram remoção de turbidez satisfatória,
além de menor tempo de decantação e formação de floco mais volumoso, em comparação ao
uso apenas do sulfato de alumínio.
PALAVRAS CHAVES: tratamento de água, coagulação, polieletrólito.
INTRODUÇÃO: Para atender a demanda atual de água potável e de qualidade, pesquisas vêm sendo
realizadas a fim de aperfeiçoar os processos de coagulação e floculação. A coagulação
visa reduzir a turbidez da água causada por partículas em suspensão e colóides de
ampla faixa de tamanhos (areia, silte, argila e micro-organismos), envolvendo a
aplicação de sais metálicos que reduzam as forças eletrostáticas que mantém as
partículas coloidais em suspensão. A floculação sucede a coagulação, onde as
partículas desestabilizadas colidem e aumentam de tamanho, formando os flocos, que
podem ser removidas por sedimentação ou filtração (RICHTER, 2009).
O sulfato de alumínio é o coagulante mais utilizado no Brasil, devido a seu baixo
custo e grande eficiência (CARDOSO et al., 2008). Porém, estudos têm mostrado que o
alumínio em excesso no corpo humano está relacionado com o Mal de Alzheimer. Com
isso, vem se buscando alternativas de substituição como agente coagulante (LENZI et
al., 2009). Uma alternativa empregada é a utilização de polímeros como auxiliares de
coagulação: compostos de alta massa molecular, que quando dotados de cargas elétricas
são chamados de polieletrólitos, sendo assim solúveis e condutores de eletricidade
(RICHTER, 2009).
Yin (2010) fomenta que a utilização de cactos no tratamento de água é uma prática
recente. Gêneros como a Opuntia e a Latifaria têm conseguido sucesso neste processo.
Uma espécie de cactos comum no Brasil é o Mandacaru (Cereus jamacaru), utilizado como
alimento para gado devido à capacidade de armazenar água, e fins terapêuticos de
doenças respiratórias e renais (DAVET et al., 2009). Contém quantidade significativa
de fibras, formadas por polímeros de elevada massa molar, como amido, hemícelulose,
pectina e lignina (ARAÚJO et al., 2009).
MATERIAL E MÉTODOS: O polieletrólito foi produzido no laboratório da Universidade Tecnológica Federal do
Paraná, Campus Toledo, onde o cacto Mandacaru (Cereus jamacaru) foi limpo, cortado em
pedaços, macerado, e extraído com água destilada, solução de ácido acético 0,1 mol/L
e hidróxido de sódio 0,1 mol/L com agitação por 40 minutos. A massa resultante foi
filtrada, o extrato obtido guardando em refrigerador. Para o preparo do pó seco de
cacto, este foi limpo e cortado em fatias, seco em estufa a 80ºC por 18 horas,
processados em triturador de alimentos, e peneirados. Foram utilizadas partes de
cacto inteiras e apenas o miolo. Uma fração do pó seco passou por extração de
interferentes com metanol, sob agitação por 10 minutos. O sólido resultante foi seco
a temperatura ambiente, para eliminação do metanol.
O ensaio de coagulação/floculação foi realizado em aparelho Jar-test, utilizando água
bruta do rio Toledo, município de Toledo, Paraná, coletada na captação de água da
Sanepar (Companhia de Saneamento do Paraná). Nos jarro do Jar-test, foram adicionados
1,5 L de água bruta. Na fase de mistura rápida, foi adicionado 3,3 ppm de solução de
hidróxido de cálcio e 10,0 ppm da solução de sulfato de alumínio, sob agitação de 150
rpm. Foram adicionados 1,0 mL de cada extrato de cacto, preparadas suspensões de pó
seco com 1,0 g de pó para 10,0 mL de água destilada, e a fração que passou por
extração com metanol adicionada diretamente nos jarros, com massa de 1,0 g. Para a
mistura dos polieletrólitos, manteve-se a rotação de 150 rpm por 2 minutos, sendo
depois reduzida para 30 rpm, para a floculação por 15 minutos e posteriormente a
agitação foi desligada, para a decantação da matéria floculada por 15 minutos. Então
foram retiradas as alíquotas de água para a determinação de turbidez.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os extratos de cacto Mancadaru foram utilizados como auxiliares ao sulfato de
alumínio no processo de coagulação. A Figura 1 apresenta a porcentagem de remoção de
turbidez utilizando os extratos, em comparação com o apresentado apenas pelo
coagulante metálico. O extrato de solução ácida apresentou melhor remoção de
turbidez, acima da obtida apenas pelo coagulante metálico. O extrato da solução
básica apresentou resultado ligeiramente abaixo do observado para o sulfato de
alumínio. O extrato que utilizou água não apresentou resultado satisfatório, que
mesmo com a formação de flocos de qualidade não levou a diminuição da turbidez da
água.
As porcentagens de remoção de turbidez utilizando o pó seco do cacto com suas
respectivas preparações são apresentadas na Figura 2. O uso de diferentes partes do
cacto vem do fato de o cerne (miolo) conter menos clorofila do que partes próximas a
casca, como o córtex e lenho, o que pode adicionar cor a água. O pó passou por
extração de interferentes com metanol apresentou remoção maior de turbidez da água,
em comparação com as suspensões onde não houve extração destes interferentes.
Para o tratamento de água, há a necessidade de que as operações de coagulação,
floculação e decantação forneçam a água com turbidez abaixo de 5 UNT para o processo
de filtração, pois assim mais eficiente será a desinfecção, processo final do
tratamento. Outra vantagem do uso dos polímeros é o tamanho do floco formado, mais
volumoso com o uso dos polieletrólitos, em comparação ao floco formado pelo
coagulante metálico, reduzindo o tempo de decantação. O polieletrólito agrega o
material suspenso em flocos grandes, em menor número, em comparação a flocos pequenos
em grande quantidade gerado pelo sulfato de alumínio.
CONCLUSÕES: O uso de polieletrólitos auxiliares de coagulação obtidos a partir do cacto Mandacaru
(Cereus jamacaru) se mostrou uma alternativa viável e barata para a substituição e/ou
redução de dosagem de coagulante metálico utilizado no processo de coagulação,
floculação e decantação no tratamento de água. Porém deve-se aprimorar os processos de
extração do polímero, bem como a eliminação do solvente utilizado. E diminuição da
turbidez gerada pelo extrato que poderá ser realizada através de filtração dos
extratos.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ARAÚJO, L. F.; SILVA, F. L. H.; OLIVEIRA, L. S. C.; MEDEIROS, A. N.; NETO, A. P. 2009. Bioconversão do mandacaru sem espinhos (Cereus jamacaru) em alimento alternativo para ruminantes. Tecnologia. & Ciência. Agropecuária. 3: 53 – 57.
CARDOSO, K. C.; BERGEMASCO, R.; COSSICH, E. S.; MORAES, L. C. K.; 2008. Otimização dos tempos de mistura e decantação no processo de coagulação/floculação da água bruta por meio da Moringa oleifera Lam. Periódicos UEM, 30: 193 – 198.
DAVET, A.; VIRTUOSO, S.; DIAS, J. F. G., MIGUEL, M. D., OLIVEIRA, A. B., MIGUEL, O. G. 2009. Atividade antibacteriana de Cereus jamacaru DC, Cactaceae. Brazilian Journal of Pharmacognosy. 19: 561 – 564.
LENZI, E.; FAVERO, L. O. B.; LUCHESE, E. B. 2009. Introdução à Química da Água: Ciência, vida e sobrevivência. LTC: 475
RICHTER, C. A. 2009. Água: Métodos e Tecnologia de Tratamento. Blucher: 69, 91 - 92, 319 – 322.
YIN, C. Y. 2010. Emerging usage of plant-based coagulants for the water and wastewater treatment. Process Biochemistry, 45: 1437 – 1444.
