TÍTULO: Tratamento do efluente da industria sucroalcooleira através de processos oxidativos avançados

AUTORES: Melo, J. (UFAL) ; Alves, G. (UFAL) ; Ferro, A. (UFAL) ; Duarte, L. (UFAL) ; Tonholo, J. (UFAL) ; Zanta, C. (UFAL)

RESUMO:Resumo: Na indústria sucroalcooleira a lavagem da cana-de-açúcar, é uma das etapas que mais demanda água em todo processo industrial. Independente do seu destino, descarte ou reuso, este efluente precisa ser devidamente tratado. Dentre as novas tecnologias desenvolvidas para o tratamento de efluentes, os Processos Oxidativos Avançados (POA), são considerados os mais promissores, devido à alta eficiência e versatilidade. Neste estudo a reação de Fenton e a eletroquímica foram aplicadas no tratamento de um efluente semelhante a água de lavagem da cana de açúcar, no entanto a eficiência foi muito baixa devido a reação da glicose com o radical hidroxila. A eficiência do tratamento só foi obtida na reação eletroquímica catalisada pelos íons cloreto devido a oxidação através espécies ClO•, HClO

PALAVRAS CHAVES: Tratamento de efluentes; POA; Reação de Fenton

INTRODUÇÃO: Introdução: No processo sucroalcooleiro, a água está presente em todas as etapas de operação, desde a entrada da cana até no tratamento do caldo, fermentação e limpeza de piso e maquinários. Dentre as etapas, a lavagem da cana de açúcar é a que consome mais água e gera maior volume de efluente. A água de lavagem da cana consome 27% da água total da usina. Em média é necessário a aplicação de 5m³ de água por tonelada de cana esmagada (ELIA NETO, 2009). A composição desse efluente depende da forma que a cana foi colhida, mas no geral contem terra, folhas e açucares (sacarose, glicose e frutose). A terra e as folhas são facilmente removidas pelos decantadores ou caixas de areia, já os sólidos solúveis são parcialmente removidos através de processos físicos e químicos. (OMENA, et al., 2004; RODRIGUES JUNIOR, 2010). Independente da sua destinação, descarte ou reuso, a água de lavagem da cana-de- açúcar precisa ser tratada. Novas tecnologias de tratamento estão sendo estudadas visando desenvolver processos mais eficientes, rápidos e economicamente viáveis. Dentre as novas tecnologias, os Processos Oxidativos Avançados (POA) têm se destacado, devido a elevada eficiência na degradação de poluentes. Os POA são baseados na geração de espécies altamente oxidantes, como os radicais hidroxila (•OH), capazes de desencadear uma série de reações que levam muitas vezes a mineralização da matéria orgânica. (PIGNATELLO et al., 2006) Os radicais hidroxilas podem ser eficientemente gerados por dois processos altamente promissores: reação de Fenton e eletroquímica. Este trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência reação de Fenton e do processo eletroquímico no tratamento de uma efluente sintético simulando a água de lavagem de cana-de-açúcar.

MATERIAL E MÉTODOS:Metodologia: Neste estudo optou-se por trabalhar com efluente sintético contendo 1% de caldo de cana em água destilada. Em um sistema em batelada contendo 250 mL do efluente, avaliou-se a influência da concentração dos reagentes de Fenton variando-se as concentrações do Fe2+ e do peróxido de hidrogênio em: 0,3, 0,5, 0,7 mM e 20, 50, 100 e 125 mM respectivamente. Os estudos eletroquímicos foram realizados utilizando-se DSA® comercial (Ti/Ru0,3Ti0,7O2) como anodo e cátodo aplicando-se as correntes de 10 e 50 mA cm-2 (área 32 cm2). Neste estudo empregou-se H2SO4 0,5M como eletrólito de suporte e adicionou-se 100, 300 e 500 mg/L de cloreto para catalisar a reação. Amostras do efluente foram coletadas durante as reações e a eficiência dos processos foi avaliada através de redução da Demanda Química de Oxigênio (DQO).

RESULTADOS E DISCUSSÃO:Resultados e Discussão: Na reação de Fenton observou-se uma discreta redução da DQO em função da concentração de Fe2+e do H2O2 (Fig. 1) indicando a baixa eficiência da reação de Fenton no tratamento do efluente. Foi obtido a redução máxima de 15% utilizando- se as seguintes condições [H2O2] = 100mM, [Fe2+] = 0,5mM e pH=3,0. No processo eletroquímico, na ausência de cloreto, também se observou pouco ou nenhuma eficiência do processo no tratamento do efluente (Fig. 2). Tanto na reação de Fenton quanto no processo eletroquímico, a reação de oxidação do composto orgânico ocorre através dos radicais hidroxila que levam a mineralização do composto. Neste estudo, no entanto, possivelmente a glicose atuou como agente sequestrante do radical hidroxila, abstraindo a espécie do meio, inibindo a eficiência das reações de oxidação / degradação. No processo eletroquímico, na presença de cloreto, observou-se uma maior eficiência do processo, atingindo a redução de aproximadamente 30% da DQO. Na presença de íons cloreto tem-se a formação das espécies ClO•, HClO, que são as responsáveis pela oxidação/degradação dos compostos poluentes.

Gráfico 1

Figura 1: Redução da DQO em função do tempo de reação de Fenton. Variação da concentração de H2O2. [Fe2+]=0,5mM, pH=3,0.

Gráfico 2

Figura 2: Redução da DQO em função da reação eletroquímica em meio de H2SO4 0,5M, na ausência e na presença de íons cloreto.

CONCLUSÕES:Conclusões: A reação de Fenton e o processo eletroquímico apresentaram pouca eficiência no tratamento do efluente, devido a reação glicosídica da glicose com o radical hidroxila, abstraindo o radical do meio não possibilitando a degradação do poluente. A reação eletroquímica na presença de cloreto apresentou melhor eficiência, uma vez que neste meio, as espécies ClO•, HClO, que são as responsáveis pela oxidação/degradação dos compostos poluentes e não são afetadas pela presença da sacarose. Os resultados, embora pouco expressivos, podem ser futuramente otimizados e aplicados.

AGRADECIMENTOS: AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CNPq, FAPEAL e UFAL pelo apoio financeiro.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:Referências:

ELIA NETO, A., 2009. Manual de Conservação e reúso de água na Agroindústria Sucroenergética. Agência Nacional de Águas, Ministério do Meio Ambiente. Brasília.
OMENA, S. P. F. ; CALLADO, N. H. ; PEDROSA, V. A. ; TORQUATO JUNIOR, H.; MENEZES, A. C. V. ; PIMENTAL, I. M. C., 2004, Tratamento de águas de lavagem de cana-de-açúcar, visando sua reutilização. Anais ddo XIII Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas, Cuiabá-Pr.
RODRIGUES JÚNIOR, N.M., 2010, dissertação: Tratamento da água de lavagem de cana por coagulação, floculação e sedimentação. Programa de Pós-graduação em Tecnologia Ambiental do Centro de Ciências Exatas, Naturais e Tecnologias da UNAERP, Ribeirão Preto – SP.

PIGNATELLO, J. J.; OLIVEROS, E., and MACKAY, A., 2006, “Advanced Oxidation Processes for Organic Contaminant Destruction Based on the Fenton Reaction and Related Chemistry”, Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 36:1–84.