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1 Degradação de alquilbenzeno linear sulfonado em reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente Dagoberto Y. Okada ab , Andressa dos S. Esteves a , Julia S. Hirasawa a , Maria A. T. Adorno a , Iolanda C. S. Duarte c , Maria B. A. Varesche ad Palavras-chave: surfactante aniônico, etanol, metanol, recalcitrante, UASB. Título abreviado: Degradação anaeróbia de alquilbenzeno linear sulfonado a Departamento de Hidráulica e Saneamento, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, Av. Trabalhador são-carlense, 400, Pq Arnold Schimidt, CEP 13566-590, São Carlos-SP, Brasil. b E-mail: [email protected] c Universidade Federal de São Carlos, Campus Sorocaba, Rodovia João Leme dos Santos, Km 110, SP 264, Bairro do Itinga, CEP 18052-780, Sorocaba-SP, Brasil. d E-mail: [email protected] ABSTRACT Linear alkylbenzene sulfonate (LAS) is the major anionic surfactant material used in detergents formulation. Because of this, is often present in industrial and residential wastewater. Surfactants in wastewater can affect aquatic ecosystems by foam formation and inhibition of natural clearance by microorganisms. Recent studies have improved efficiency of anaerobic process in LAS degradation, using various reactor configurations. Upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor was much studied, showing good efficiency, and is extensively used in tropical regions at wastewater treatment plants. In this study, we evaluate UASB reactor fed with LAS. The UASB reactor was performed in two stages: (I – adaptation) 900 mg.l -1 of chemical oxygen demand (COD); (II – adding LAS) 14 mg.l -1 of LAS concentration and 1100 mg.l -1 of

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Degradação de alquilbenzeno linear sulfonado em reator anaeróbio de

manta de lodo e fluxo ascendente

Dagoberto Y. Okada ab, Andressa dos S. Esteves a, Julia S. Hirasawa a, Maria A. T.

Adorno a, Iolanda C. S. Duarte c, Maria B. A. Varesche ad

Palavras-chave: surfactante aniônico, etanol, metanol, recalcitrante, UASB.

Título abreviado: Degradação anaeróbia de alquilbenzeno linear sulfonado

a Departamento de Hidráulica e Saneamento, Escola de Engenharia de São Carlos,

Universidade de São Paulo, Av. Trabalhador são-carlense, 400, Pq Arnold Schimidt,

CEP 13566-590, São Carlos-SP, Brasil.

b E-mail: [email protected]

c Universidade Federal de São Carlos, Campus Sorocaba, Rodovia João Leme dos

Santos, Km 110, SP 264, Bairro do Itinga, CEP 18052-780, Sorocaba-SP, Brasil.

d E-mail: [email protected]

ABSTRACT

Linear alkylbenzene sulfonate (LAS) is the major anionic surfactant material used in

detergents formulation. Because of this, is often present in industrial and residential

wastewater. Surfactants in wastewater can affect aquatic ecosystems by foam formation

and inhibition of natural clearance by microorganisms. Recent studies have improved

efficiency of anaerobic process in LAS degradation, using various reactor

configurations. Upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor was much studied,

showing good efficiency, and is extensively used in tropical regions at wastewater

treatment plants. In this study, we evaluate UASB reactor fed with LAS. The UASB

reactor was performed in two stages: (I – adaptation) 900 mg.l-1 of chemical oxygen

demand (COD); (II – adding LAS) 14 mg.l-1 of LAS concentration and 1100 mg.l-1 of

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COD. Hydraulic retention time of 24 h was adopted and controlled temperature at 30

°C. The following analytical determinations were performed: COD, volatile acids,

sulfate, sulfide and LAS. In two stages COD removal was around 90%, and in stage II,

LAS removal was 50±20%. Adaptation period (without LAS) showed to be essential to

activate inoculum ability to convert LAS. Besides, relationship between co-substrates

and LAS indicated higher efficiency when co-substrates concentration was lower

(COD:LAS<60).

RESUMO

Alquilbenzeno linear sulfonado (LAS) é o surfactante aniônico mais usado na produção

de detergentes. Isso implica na sua ampla presença em águas residuárias industriais e

esgoto sanitário. Surfactantes nas águas residuárias podem gerar problemas aos

ecossistemas aquáticos devido à formação de espuma e inibição dos microrganismos

responsáveis pelos processos de depuração natural. Estudos recentes têm demonstrado a

eficácia do processo anaeróbio na degradação de LAS, em várias configurações de

reatores. Dentre essas tecnologias, a mais utilizada refere-se ao reator anaeróbio de

manta de lodo e fluxo ascendente (upflow anaerobic sludge blanket – UASB). Tal

configuração tem mostrado boa eficiência na degradação de compostos xenobióticos,

como por exemplo, LAS além do amplo uso no tratamento de esgoto sanitário em

regiões tropicais. No presente estudo avaliou-se a eficiência do reator UASB na

degradação de LAS. O reator UASB foi operado em duas etapas: (I – adaptação)

concentração de 900 mg.l-1 de demanda química de oxigênio (DQO); e (II – adição de

LAS) concentração de 14 mg.l-1 de LAS e 1100 mg.l-1 de DQO. Foi adotado tempo de

detenção hidráulica (TDH) de 24 horas e temperatura controlada a 30 °C. As seguintes

análises físico-químicas e cromatográficas foram realizadas: DQO, ácidos voláteis,

sulfato, sulfeto e LAS. Nas duas etapas a remoção de DQO foi em torno de 90%. Na

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etapa II a remoção de LAS foi de 50±20%. O período de adaptação (sem LAS) mostrou-

se necessário ao inóculo para ativar a capacidade dos microrganismos de converter

LAS. Além disso, as relações entre co-substratos e LAS indicaram maior eficiência

quando a concentração de co-substratos foi menor (relação DQO:LAS<60).

INTRODUÇÃO

O alquilbenzeno linear sulfonado (LAS) é um surfactante aniônico introduzido

nos anos 60 como substituto ao tetrapropilbenzeno sulfonado na formulação de

detergentes. É formado por uma cadeia alquílica, composta por 10 a 14 carbonos, e um

grupo sulfonado. Encontra-se amplamente em produtos de limpeza devido às suas

propriedades tensoativas e baixo custo relativo (Garcia et al., 2005). Na Europa, é

observada sua presença no esgoto doméstico em concentração de 1 a 15 mg.l-1 (Feijtel

et al., 1995; Matthijs et al., 1999). Na ETE Barueri (São Paulo-SP, Brasil – Figura 1),

Morita & Santana (2005) observaram concentração média de 14 mg.l-1 de surfactantes

aniônicos, com valores entre 5 e 25 mg.l-1.

Apesar do LAS apresentar potencial de biodegradação maior que seu antecessor,

observa-se a recalcitrância anaeróbia desse composto, o que resulta na sua presença em

efluentes de ETE lançados em corpos d’água. Avaliações realizadas na Europa (HERA,

2007) mostraram que concentrações típicas em lodos ativados foram menores que

0,5 g.LAS.kg-1 de matéria seca, ao passo que, em lodos de digestores anaeróbios variou

de 1 a 30 g.LAS.kg-1.

A presença de LAS e outros surfactantes podem gerar problemas aos

ecossistemas aquáticos devido à formação de espuma (Figura 2), contribuindo para a

dispersão de poluentes, além da inibição dos microrganismos responsáveis pelos

processos de depuração natural.

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Foto: Alex Minck, disponível em http://www.webcentral.com.br/pirapora, 2008.

Figura 1. Lançamento dos efluentes tratados da ETE Barueri. Note a espuma formada,

denotando a presença de surfactantes.

Foto: Iolanda C. S. Duarte, 2009.

Figura 2. Formação de espuma em Pirapora do Bom Jesus-SP, Brasil.

A recalcitrância anaeróbia do LAS relaciona-se com o potencial de inibição de

etapas da digestão anaeróbia. Gavala & Ahring (2002) estudaram o efeito inibitório de

LAS nas etapas de metanogênese e acetogênese. LAS inibiu tanto a acetogênese do

propionato, quanto a metanogênese do acetato e hidrogênio. Além disso, não se conhece

a rota de degradação anaeróbia do LAS. Assim, estudos analisaram sua degradação em

diversas configurações de reatores anaeróbios, tais como, de manta de lodo e fluxo

ascendente (Upflow Anaerobic Sludge Blanket – UASB) (Mogensen et al., 2003; Sanz

et al., 2003; Lobner et al., 2005), horizontal de leito fixo (Duarte et al., 2008; Oliveira

et al., 2009) e bateladas seqüenciais (Duarte et al., 2009). O reator UASB foi uma das

configurações mais estudadas, além de ser amplamente usada no tratamento anaeróbio

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de esgoto doméstico, principalmente em regiões tropicais (Chernicharo et al., 1999).

Sanz et al., (2003) observaram 85% de degradação de LAS para concentração de 4 a 5

mg.l-1, em reator em escala de bancada sem co-substratos.

Por outro lado, outros estudos indicam a necessidade de co-substratos para os

microrganismos responsáveis pela degradação de LAS manterem a atividade

enzimática. Abboud et al. (2007) observaram aumento de 60 a 90 % da degradação de

LAS com a adição de outras fontes de carbono e nitrogênio, em consórcio de bactérias

facultativas anaeróbias. Após 150 h de incubação em meio nutricional, apenas 60 % do

LAS foram degradados, e com a adição de fontes alternativas de carbono (glicose,

sacarose, maltose e manitol) e nitrogênio (nitrato de amônio, cloreto de amônio, caseína,

extrato de levedura e triptona) todo o surfactante foi degradado.

Assim, o objetivo principal desse estudo foi avaliar a degradação anaeróbia de

LAS em reator UASB em relação às condições de alimentação.

METODOLOGIA

LAS

Utilizou-se LAS comercial, dodecilbenzeno sulfonado de sódio (Sigma-Aldrich).

Esse surfactante possui vários isômeros de posição, de tamanho de cadeia e de

ramificação.

Inóculo

O reator foi inoculado com lodo granulado proveniente de UASB usado no

tratamento de água residuária de abatedouro de aves (Avícola Dakar S/A, Tietê/SP).

Reator UASB

Reator UASB é uma unidade de tratamento de fluxo ascendente, que usa o

processo anaeróbio para degradação de matéria orgânica. Esse reator possui uma zona

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com lodo mais adensado, denominado de leito de lodo; uma zona mais dispersa, a

manta de lodo; e a zona do separador trifásico, que permite a retenção e retorno de lodo,

além da coleta de biogás. O reator utilizado possui volume útil de 10,5 l, e foi

confeccionado em placas de acrílico e chapas de aço inox. A Figura 3 apresenta o

esquema de montagem. O reator foi mantido em câmara com temperatura controlada,

em condição mesofílica (30 °C±1 °C) e tempo de detenção hidráulica (TDH) de 24 h. A

alimentação foi mantida em refrigerador, a 4 °C, e usou-se bexiga com N2 (100%) para

assegurar a anaerobiose. Banho térmico foi utilizado para que a alimentação não fosse

introduzida no reator em temperatura abaixo de 30 °C. A instalação de selo hídrico

permitiu a coleta de gases gerados no sistema.

Banho TérmicoAlimentação

Efluente

2N

Selo hídrico

Pontos deamostragem

Figura 3. Esquema de montagem do reator UASB.

A alimentação utilizada nos experimentos consistiu de meio mineral modificado

(Angelidaki et al., 1990) (Tabela 1), solução de vitaminas (10 ml por litro de meio)

(Touzel & Albagnac, 1983), bicarbonato de sódio para tamponamento (400 mg.l-1),

metanol e etanol, como co-substratos, e LAS, nas seguintes concentrações:

− Etapa I – Adaptação: 430 mg.l-1 de etanol, 0 mg.l-1 de metanol (concentração de

demanda química de oxigênio – DQO: 900 mg.l-1) e 0 mg.l-1 de LAS;

− Etapa I – Adição de LAS: 260 mg.l-1 de etanol, 370 mg.l-1 de metanol

(concentração de DQO: 1100 mg.l-1)e 14 mg.l-1 de LAS.

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7

Componentes Concentração (mg. l-1) NH4Cl 1.000 NaCl 100 MgCl2.6H2O 25 CaCl2.2H2O 50 K2HPO4.3H2O 400 FeCl2.4H2O 2 H3BO3 0,05 ZnCl2 0,05 CuCl2.2H2O 0,038 MnCl2.4H2O 0,05 (NH4)6Mo7O24.4H2O 0,05 AlCl3 0,05 CoCl2.6H2O 0,05 NiCl2.6H2O 0,092 EDTA 0,5 HCl concentrado 1 µl.l-1 Na2SeO3.5H2O 0,1

Tabela 1. Meio mineral modificado.

Análises físico-químicas e cromatográficas

Durante a operação do reator UASB, foram realizadas as seguintes análises

físico-químicas: DQO, sulfato e sulfeto (APHA, 2005). Determinou-se também ácidos

voláteis por cromatografia gasosa (Moraes et al., 2000) e LAS por cromatografia líquida

de alta eficiência (CLAE), seguindo metodologia desenvolvida por Duarte et al. (2006).

Adsorção

A adsorção de LAS ao inóculo foi avaliada através da determinação da isoterma

de adsorção. Frascos com inóculo (7 g de sólidos totais.l-1), mais alimentação nas

mesmas condições da etapa II, e LAS sob diferentes concentrações iniciais (5 a 45 mg.l-

1) ficaram sob agitação de 150 rpm a 30°C, durante 24 h. Esse inóculo foi esterilizado

por três vezes em autoclave durante 60 min cada, a 121°C e 1 atm. Amostras para

determinação de LAS inicial e final foram coletadas e os dados ajustados à equação de

Freundlich:

S=KfC1/n (1)

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Sendo, S a concentração do surfactante adsorvido por fase sólida (mg.kg-1); Kf o

coeficiente de adsorção (l.kg-1); C a concentração de equilíbrio da solução (mg.l-1) e 1/n

a ordem de potência relacionada ao mecanismo de adsorção.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Adsorção

y = 1,2701x0,7379

R2 = 0,9561

0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4 5 6 7C - LAS dissolvido (mg. l -1)

S -

LA

S a

dsor

vido

(m

g.gS

T

-1)

Figura 4. Isoterma de adsorção de LAS ao inóculo.

Na Figura 4 estão apresentados os valores da isoterma de adsorção de LAS ao

inóculo. O ajuste de dados à equação de Freundlich resultou em coeficiente de adsorção

(Kf) de 1,3±0,2 l.kg-1 e ordem de potência (1/n) 0,74±0,09. O coeficiente de adsorção

(Kf) teve valor alto quando comparado com o obtido por Mogensen et al. (2003). Os

autores analisaram a adsorção do homólogo C12 a lodo anaeróbio, sendo obtido

coeficiente Kf de 0,796 l.kg-1 e ordem de potência 1/n de 0,35. Valores de 1/n abaixo de

1 indicam que a adsorção do inóculo torna-se mais difícil na medida em que os locais

são gradualmente preenchidos (Garcia et al., 2002). Assim, verificou-se que apesar do

alto coeficiente de adsorção Kf, à medida que os locais foram preenchidos esgotou a

capacidade de adsorção de LAS ao inóculo constituído por lodo granulado.

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Reator UASB

A Tabela 2 apresenta as médias dos parâmetros analisados nas etapas I e II do

reator UASB. O valor de sulfato efluente (3±2 mg.l-1) indicou a liberação do grupo

sulfonado da molécula de LAS. Todavia, as reduzidas concentrações de sulfeto efluente

(500±200 µg.l-1) indicaram atividade de bactérias redutoras de sulfato, por meio do uso

da primeira fonte de enxofre, sulfato, e produção de formas reduzidas do mesmo.

Etapa Parâmetro I II

Ácidos voláteis Acético

Afluente (mg.l-1) - 10±10 Efluente (mg.l-1) 8±3 20±10

Propiônico Afluente (mg.l-1) - 0 Efluente (mg.l-1) 0 1±2

Cargas Orgânica (gDQO.l-1.d-1) 0.88±0.09 1.1±0.1 Biológica (gDQO.gSTV-1.d-1) 0.14±0.01 0.21±0.04 LAS (mg.gSTV-1.d-1) - 2.7±0.6

Relação entre carga de DQO e LAS - 80±10 DQO

Afluente (mg.l-1) 900±100 1100±100 Efluente (mg.l-1) 80±20 140±80 Remoção (%) 91±3 87±7

LAS Afluente (mg.l-1) - 14±2 Efluente (mg.l-1) - 7±2 Remoção (%) - 50±20

Sulfato Efluente (mg.l-1) - 3±2

Sulfeto Efluente (µg.l-1) - 500±200 Tabela 2. Resumo dos parâmetros analisados no reator UASB.

Observou-se que a adição de metanol na etapa II reduziu a eficiência de remoção

de DQO, devido à parcela de metanol não metabolizada. Após 7 dias a biomassa

adaptou-se à alimentação e, por conseguinte, a remoção de matéria orgânica (DQO)

retornou a valores em torno de 90 %. A eficiência de remoção de matéria orgânica na

etapa I foi de 91±3 % e na etapa II foi de 87±7 %. Devido ao excesso de biomassa

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suspensa no reator aumentou-se a carga biológica aplicada. Assim, a DQO afluente

média, que do 30º ao 56º dia era 1000±100 mg.l-1, foi aumentada para 1200±100 mg.l-1.

I II

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Tempo (d)

DQ

O (

mg.

l-1)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Rem

oção

(%

)

Afluente Efluente Remoção

Figura 5. Variação temporal de DQO afluente, efluente e remoção. As linhas tracejadas

indicam as médias de DQO afluente nas etapas I e II; as setas indicam o período de

adaptação da biomassa ao metanol adicionado na etapa II, que provocou a menor

remoção de DQO.

A Figura 6 apresenta a variação temporal de LAS. Pode-se observar alta

remoção nos primeiros dias da etapa II e redução da eficiência em 8 dias. Isso ocorreu

face às características de adsorção ao inóculo, que apresentou alta capacidade e redução

dessa velocidade à medida que os locais foram preenchidos, até o seu esgotamento.

Após o 42º dia, podiam-se distinguir dois períodos: (a) do 45º ao 80º dia, com remoção

média de LAS de 53±6%; e (b) do 84º ao 98º, cuja remoção foi de 34±4%. A redução da

eficiência de remoção de LAS no segundo período deveu-se à retirada de excesso de

biomassa suspensa no reator no 81° dia de operação. Apesar da reposição de inóculo no

93º dia, não houve recuperação na eficiência de remoção de LAS. Isso indicou que parte

dos microrganismos responsáveis pela degradação de LAS estava na biomassa

suspensa. Além disso, a conservação da eficiência de remoção de LAS após adição de

inóculo mostrou a necessidade de período de adaptação, sem LAS, para ativar a

habilidade de conversão do surfactante dos microrganismos. Em condições aeróbias,

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microrganismos degradadores de LAS perdem a habilidade de convertê-lo em meios

sem LAS (Schörberl, 1989). Segundo Schörberl (1989), a capacidade de oxidar LAS

pode ser reativada através de alcoóis alifáticos de cadeia curta ou longa, aldeídos ou

ácidos carboxílicos, mas não com LAS.

II

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

30 40 50 60 70 80 90 100 110

Tempo (d)

LAS

(m

g.l-

1)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Rem

oção

(%

)

Afluente Efluente Remoção

Figura 6. Variação temporal de LAS afluente, efluente e remoção. A linha tracejada

indica a média de LAS afluente na etapa II.

A Figura 7 mostra a variação temporal para relação DQO:LAS e remoção de

LAS. Destaca-se que entre o 45º e 56º dia, em que se observou aumento da remoção de

LAS (56±6%), a relação DQO:LAS era de 69±7. O aumento da DQO afluente para

1200±100 mg.l-1 além de alterar a relação DQO:LAS para 85±5, reduziu a eficiência de

remoção para 46%. Após 14 dias observou-se recuperação da eficiência de remoção,

entretanto a remoção da biomassa suspensa provocou outra redução na eficiência. A

tendência de aumento da eficiência de remoção indicou que a redução da concentração

de co-substratos pode aumentar a remoção de LAS. Isso é reforçado pelas condições do

meio na camada da biomassa suspensa no reator UASB, em que restou como fonte de

carbono LAS e ácidos voláteis gerados pela manta de lodo ao consumir os co-

substratos.

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12

II

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

30 40 50 60 70 80 90 100 110

Tempo (d)

DQ

O:L

AS

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Rem

oção

LA

S (

%)

DQO:LAS Remoção LAS

Figura 7. Variação temporal da relação DQO:LAS, e remoção de LAS. As setas indicam

o período em que houve aumento da remoção de LAS e a relação DQO:LAS de 70.

A adição de LAS ao reator provocou aumento de ácidos voláteis, principalmente

acético (Figura 8). A concentração de ácido acético efluente aumentou de 8±3 mg.l-1, na

etapa I, para 19±14 mg.l-1, na etapa II. Ácido propiônico efluente não foi detectado na

primeira etapa, todavia foi constatado 1±2 mg.l-1na segunda etapa. Além disso, pôde-se

observar que a remoção da biomassa suspensa também provocou aumento na

concentração de ácido acético efluente (indicada pela seta na Figura 8).

III

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Tempo (d)

Áci

do A

cétic

o (m

g.l-1

)

Efluente Afluente

Figura 8. Variação temporal de ácidos voláteis afluente, efluente e remoção de LAS. A

seta aponta para o aumento na concentração de ácido acético no 84º dia, relacionada

com o aumento da carga de LAS por biomassa.

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CONCLUSÕES

A isoterma de adsorção mostrou que o inóculo tem alto coeficiente de adsorção

(1,3±0,2 l.kg-1), mas ao mesmo tempo à medida que os locais são preenchidos esgota-se

essa capacidade.

A biomassa suspensa do reator UASB mostrou abrigar relevante parcela de

microrganismos degradadores de LAS. Isso é corroborado pelo comportamento do

reator UASB após a remoção do excesso dessa camada, que resultou no aumento de

ácido acético efluente e menor remoção de LAS.

A menor disponibilidade de co-substratos de fácil degradação (etanol e metanol)

na biomassa suspensa permitiu o desenvolvimento de comunidade microbiana

responsável por parte considerável da remoção de LAS no reator UASB. Isso é

reforçado pela maior eficiência de remoção de LAS (56±6%) no período cuja relação

DQO:LAS foi menor (69±7).

Todavia, a aplicação de cargas de LAS diretamente em inóculo sem passar por

período de adaptação indica ser ineficiente para a remoção do surfactante. A reposição

de parte do inóculo no reator não foi capaz de recuperar a eficiência de remoção de

LAS. É necessária etapa de adaptação do inóculo em meio sem LAS, para ativação da

capacidade de conversão dos microrganismos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Abboud, MM, Kheifat, KM, Batarseh, M, Tarawneh, KA, Al-Mustafa, A, Al-Madadhah, M. 2007. Different optimization conditions required for enhancing the biodegradation of linear alkylbenzosulfonate and sodium dodecyl sulfate surfactants by novel consortium of Acinetobacter calcoaceticus and Pantoea agglomerans. Enzyme and Microbial Technology, 41 (4): 432-439. Angelidaki, I, Petersen, SP, Ahring, BK. 1990. Effects of lipids on thermophilic anaerobic-digestion and reduction of lipid inhibition upon addition of bentonite. Applied Microbiology and Biotechnology, 33 (4): 469-472.

Page 14: Degradação de alquilbenzeno linear sulfonado em reator ... · 1 Degradação de alquilbenzeno linear sulfonado em reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente Dagoberto

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APHA, AWWA, WPCF. 2005. Standard Methods for the Examination of water and wastewater. American Public Health Association, 21 ed, Washington, DC Chernicharo, CAL, Van Haandel, A, Aisse, MM, Cavalcanti, PFF. 1999. Reatores anaeróbios de manta de lodo. En: CAMPOS, J. R. (ed) Tratamento de esgotos sanitários por processo anaeróbio e disposição controlada no sol. ABES, Rio de Janeiro: 155-198 Duarte, ICS, Oliveira, LL, Buzzini, AP, Adorno, MAT, Varesche, MBA. 2006. Development of a method by HPLC to determine LAS and its application in anaerobic reactors. Journal of the Brazilian Chemical Society, 17 (7): 1360-1367. Duarte, ICS, Oliveira, LL, Saavedra, NKD, Fantinatti-Garboggini, F, Oliveira, VM, Varesche, MBA. 2008. Evaluation of the microbial diversity in a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass reactor treating linear alkylbenzene sulfonate. Biodegradation, 19 (3): 375-385. Duarte, ICS, Oliveira, LL, Saavedra, NKD, Okada, DY, Mayor, MS, Varesche, MBA. 2009. Treatment of linear alkylbenzene sulfonate in mesophilic anaerobic sequencing batch reactor. En: VILAS, A. M. (ed) Current Research Topics in Applied Microbiology and Microbial Biotechnology. World Scientific Pub Co Inc, Sevilha: 352-355 Feijtel, TCJ, Matthijs, E, Rottiers, A, Rijs, GBJ, Kiewiet, A, Denijs, A. 1995. AIS/CESIO environmental surfactant monitoring program .1. LAS monitoring study in “de-meern” sewage-treatment plant and receiving river “Leidsche-rijn”. Chemosphere, 30 (6): 1053-1066. Garcia, MT, Campos, E, Dalmau, M, Ribosa, I, Sanchez-Leal, J. 2002. Structure-activity relationships for association of linear alkylbenzene sulfonates with activated sludge. Chemosphere, 49 (3): 279-286. Garcia, MT, Campos, E, Ribosa, I, Latorre, A, Sanchez-Leal, J. 2005. Anaerobic digestion of linear alkyl benzene sulfonates: Biodegradation kinetics and metabolite analysis. Chemosphere, 60 (11): 1636-1643. Gavala, HN, Ahring, BK. 2002. Inhibition of the anaerobic digestion process by linear alkylbenzene sulfonates. Biodegradation, 13 (3): 201-209. HERA. 2007. Human and environmental risk assesment on ingredients of European household cleaning products-linear alkylbenzene sulphonate, LAS - Linear Alkylbenzene sulphonate. http://www.heraproject.com Lobner, T, Torang, L, Batstone, DJ, Schmidt, JE, Angelidaki, I. 2005. Effects of process stability on anaerobic biodegradation of LAS in UASB reactors. Biotechnology and Bioengineering, 89 (7): 759-765. Matthijs, E, Holt, MS, Kiewiet, A, Rijs, GBJ. 1999. Environmental monitoring for linear alkylbenzene sulfonate, alcohol ethoxylate, alcohol ethoxy sulfate, alcohol sulfate, and soap. Environmental Toxicology and Chemistry, 18 (11): 2634-2644.

Page 15: Degradação de alquilbenzeno linear sulfonado em reator ... · 1 Degradação de alquilbenzeno linear sulfonado em reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente Dagoberto

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Mogensen, AS, Haagensen, F, Ahring, BK. 2003. Anaerobic degradation of linear alkylbenzene sulfonate. Environmental Toxicology and Chemistry, 22 (4): 706-711. Moraes, EM, Adorno, MAT, Zaiat, M, Foresti, E. 2000. Determinação de ácidos voláteis por cromatografia gasosa em efluentes de reatores anaeróbios tratando resíduos líquidos e sólidos. VI Oficina e seminário latino-americano de digestão anaeróbia. Recife, PE: 2813-2823. Morita, DM, Santana, JM. 2005. Comparação entre o método do azul de metileno e cromatografia líquida de alta pressão (HPLC) para determinação das concentrações de surfactantes aniônicos em esgotos sanitários. 23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Saneamento ambiental Brasileiro: Utopia ou realidade? Campo Grande: 1-11. Oliveira, LL, Duarte, ICS, Sakamoto, IK, Varesche, MB. 2009. Influence of support material on the immobilization of biomass for the degradation of linear alkylbenzenenext term sulfonate in anaerobic reactors Journal of Environment Managment, 90 (2): 1261-1268. Sanz, JL, Culubret, E, de Ferrer, J, Moreno, A, Berna, JL. 2003. Anaerobic biodegradation of linear alkylbenzene sulfonate (LAS) in upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors. Biodegradation, 14 (1): 57-64. Schörberl, P. 1989. Basics principles of LAS biodegradation. Tenside Surfactants Detergents, 26: 86-94. Touzel, JP, Albagnac, G. 1983. Isolation and characterization of Methanococcus-mazei strain MC3. FEMS Microbiology Letters, 16 (2-3): 241-245.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à Fundação de amparo à pesquisa do estado de São Paulo

(FAPESP) pelo apoio financeiro.