Download - Efluente Textil
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MINAS GERAIS
FACULDADE DE ENGENHARIA
JOÃO MONLEVADE
MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
TRATAMENTO DE EFLUENTES DA INDÚSTRIA
TEXTIL COM MICROORGANISMOS
Trabalho apresentado a docente Stela Roberto
Nacif como parte das exigências do curso de
Engenharia Ambiental da Disciplina
Microbiologia Ambiental da terceira etapa pela
discente Priscilla Lima Drumond.
FaEnge - Faculdade de Engenharia da UEMG
Av. Brasília, 1304 - Bairro Baú 35930-314 - João Monlevade – MG
www.faenge.uemg.br
1. OBJETIVO GERAL
o Destacar os aspectos econômicos, ambientais e legais.
1.1 OBJETIVO ESPECIFICO:
o Econômico: efluentes descartados podem ser captados novamente para reuso
o Ambientais: proteção ao meio ambiente
o Legais: atender a legislação vigente
2. INTRODUÇÃO
A poluição ambiental seja ela do solo, do ar ou das águas é hoje um dos grandes
desafios para a ciência, pois a minimização ou até mesmo a eliminação da poluição requer um
aperfeiçoamento nos procedimentos atualmente realizados.
A legislação ambiental tem sido alterada de modo a não permitir a prática de ações
lesivas ao meio ambiente, sem deixar que isto afete um modelo de desenvolvimento
sustentável, permitindo o uso dos recursos hoje existentes pelas gerações presentes e futuras.
Todos os processos industriais produzem efluentes sejam eles sólidos, líquido ou
gasoso, em maior ou menor quantidade, tornando-se imprescindível o tratamento destes, de
modo que estes obedeçam aos padrões ambientais estabelecidos pela legislação.
A indústria têxtil representa um extraordinário valor econômico social, absorvendo
expressiva quantidade de mão de obra e gerando divisas. No Brasil, há cerca de 5.000
indústrias têxteis, assim distribuídas: 11 % de grande porte; 21 % de pequeno; e 68 % como
micro-empresas. O setor têxtil brasileiro ocupa o 5º lugar em empregos diretos e o 6o em
faturamento.
Os efluentes líquidos da industria têxtil quando não tratados são altamente poluidores,
pela presença de diversos compostos químicos utilizados na confecção do tecido. Entretanto,
os principais contaminantes dos efluentes têxteis são os corantes utilizados no tingimento do
tecido.
Estima-se que no processo de tingimento pelo menos 20% dos corantes têxteis sejam
descartados em efluentes, devido a perdas ocorridas durante o processo de fixação da tintura
às fibras. A remoção desses compostos dos rejeitos industriais é um dos grandes problemas
ambientais enfrentados pelo setor têxtil. Sobretudo considerando que os corantes não
pertencem a uma mesma classe de compostos químicos, mas englobam diversas substâncias
com grupos funcionais diferenciados.
O não tratamento destes efluentes podem causar sérios ricos ao meio ambiente e
consequentemente a toda a cadeia produtiva, sendo importante que os órgãos de fiscalização
tenha uma atuação permanente evitando assim problemas para a população que entra em
contato com as áreas contaminadas.
Diante desta problemática ambiental que pode ocorrer pelo não tratamento dos
efluentes da industria têxtil e consoante com os estudos da literatura é que neste projeto se
estudou a biodegradação de corante utilizados na indústria têxtil num bioreator aerado. É
importante ressaltar que a simplicidade no equipamento utilizado em comparação a outros
descritos na literatura é que nos leva ao estudo das condições operacionais ótimas para
realização da biodegradação nestes equipamentos. Assim, acreditamos está contribuindo para
minimização e até mesmo solucionar este problema, propiciando o desenvolvimento
sustentável deste setor industrial
3. INDUSTRIA TÊXTIL
Os efluentes da industria textil se caracterizam por serem altamente coloridos, devido a
presença de corantes que não se fixaram “a fibra durante o processo de tingimento. No
tingimento os corantes mais comuns utilizados pertencem ‘a classe dos corantes azo e vat.
Entre os grupos químicos constituintes das classes dos corantes azo estão os anéis aromáticos
ligados por N=N; e os corantes vat constituídos por cromóforos indigoides que podem ser
derivados da indigorina ou tioindigo ou cromóforos derivados basicamente da antraquinona.
Quando são tratados adequadamente, os efluentes provenientes do processo podem
modificar o ecossistema, diminuindo a transparência da água e a penetração da radiação solar,
o que pode modificar a atividade fotossintética e o regime da solubilidade ( SOUZA e
ZAMORA).
3.1 LEGISLAÇÃO AMBIENTAL:
Decreto 26643 de 1934 no artigo 109 e 110, onde era ilícito a conspurção ou
contaminação das águas por pessoas que não a consumiam.
CONAMA 357 de Março de 2005 que estabelece diretrizes básicas para o
desenvolvimento sustentável.
Art. 24. Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados,
direta ou indiretamente, nos corpos de água, após o devido tratamento e desde que
obedeçam às condições, padrões e exigências dispostos nesta resolução e em outras
normas aplicáveis.
Algumas condições de lançamento de efluentes:
pH entre 5 a 9;
Temp. inferior a 40ºC, a variação de temperatura não deverá exceder a 3ºC.
Regime de lançamento do efluente com vazão máxima de até 1,5 vezes a vazão média
do período;
Óleos e graxas: óleos minerais: até 20mg/L
óleos vegetais e gorduras animais: até 50mg/l
Ausência de materiais flutuantes.
Tabela: Parâmetros e padrões para o lançamento dos efluentes Conama 357.
3.2 Caracterização do processo de produção da indústria têxtil
O beneficiamento têxtil compreende as operações de:
o Purga : É a operação que visa eliminar do tecido as impurezas com características
oleosas tais como: graxas, ceras e óleos naturais e ou adquiridos durante o
processo industrial.
o Mercerização: Acabamento de tecidos de algodão, no qual o tecido tensionado é
submetido à ação de uma solução de soda cáustica a frio. Este acabamento
aumenta o brilho do tecido e torna-o mais encorpado e resistente.
o Desengomagem: A desengomagem é usada para remover a goma aplicada. As
fibras sintéticas são geralmente engomadas com gomas solúveis em água, que são
facilmente removidas por lavação com água quente, ou no processo de cozimento.
o Alvejamento : O processo de alvejamento visa remover a cor amarelada do
algodão e deixá-lo branco, sendo o agente ativo principalmente o peróxido de
hidrogênio ou hipoclorito de sódio.
o Tingimento: É o processo químico da modificação de cor da fibra têxtil através da
aplicação de matérias coradas, através de uma solução ou dispersão.
4. EFLUENTES
4.1 TIPOS DE EFLUENTES:
o Efluentes diversos: provenientes das máquinas de impressão em cores e de
acabamento, geralmente, têm pequeno volume, sendo decorrentes, principalmente,
das operações de limpeza das máquinas e lavagem das caldeiras sendo constituídos,
em sua maior parte, de amido, corantes, gomas, graxas e resina.
o Efluentes compostos: resultantes da composição dos efluentes das várias seções
encerram, principalmente, os seguintes compostos:
orgânicos: amido, dextrina, gomas, glicose, graxas, pectina, álcoois, ácido
acético, sabões e detergentes;
inorgânicos: "hidróxido de sódio, carbonato, sulfato e cloreto.
O pH dos efluentes varia ente 8 e 11; têm uma turbidez coloidal acizentada; a cor
depende do corante usado com predominância; o teor de sólidos totais varia de 1000
a 1600 mg/l; a DBO, de 200 a 600 mg/l; a alcalinidade total de 300 a 900 mg/l; o teor
de sólidos em suspensão de 30 a 50 mg/l e o teor de cromo, às vezes, é superior a
3mg/l. O volume é muito grande, variando de 120000 a 380000 litros por 1000 metros
de tecido processado.
o Efluentes da engomadeira: têm DBO elevada e são constituídos principalmente por
amido. São muito concentrados, mas de pequeno volume, cujo valor varia de 0,5 a
7,84 litros por kg de produto processado. O pH varia de 7 a 9,5.
o Efluentes de desengomação: formados principalmente de produtos da decomposição
da goma de amido e do reagente de hidrólise. O volume deste despejo é relativamente
baixo. A DBO pode ser muito alta, podendo contribuir com 50% da DBO total.
o Efluentes da maceração: Contêm teores elevados de matéria orgânica e são
fortemente alcalinos. São constituídos de gorduras vegetais, graxas, pectina,
fragmentos sólidos, amido soda cáustica, barrilha e pequenas quantidades de outros
produtos químicos usados nos tanques de maceração.
4.2 Tipos de tratamento dos resíduos líquidos têxteis
o Tratamento de Corantes e Efluentes Têxteis por Processos Biológicos
Tratamentos de efluentes utilizando processos biológicos são frequentemente
utilizados. Nesses processos ocorre a transformação de compostos orgânicos tóxicos em
compostos mais simples como CO2, H
2O e/ ou CH
4, com custos relativamente baixos. Este tipo
de tratamento fundamenta-se na utilização dos compostos presentes no efluente, como
substrato para crescimento e manutenção do microrganismo.
Os processos biológicos podem ser divididos em aeróbios e anaeróbios.
o PROCESSOS AERÓBIOS: o receptor de elétrons é o oxigênio molecular e os
principais produtos finais são CO2
e H2O.
o PROCESSOS ANAERÓBIOS: degradam os compostos orgânicos tóxicos
principalmente a CO2
e CH4, o oxigênio está ausente, sendo que algumas
formas de carbono, enxofre e nitrogênio participam como receptores de
elétrons.
A aplicação deste processo está na remoção da matéria orgânica presente nos
efluentes industriais, usualmente medida pela demanda bioquímica de oxigênio (DBO),
demanda química de oxigênio (DQO) e carbono orgânico total (COT).
A aplicação de microrganismos, para a biodegradação de corantes sintéticos, é um
atraente método de simples operação. Porém os mecanismos biológicos podem ser
complexos. Um grande número de espécies foi testado por Forgacs et al. (2004), para
descoloração e mineralização de vários corantes. Infelizmente a maioria destes compostos são
quimicamente estáveis e resistentes ao ataque microbiológico. O isolamento de novas
culturas, e a adaptação das existentes para a decomposição de corantes, provavelmente
aumentará a eficácia de biorremediação de corantes em um futuro próximo.
Chen et al. (2003) estudaram a descoloração de corantes têxteis por bactérias
isoladas. A eficiência do processo, depende da adaptação do microrganismo selecionado. Com
o passar do tempo, surgiram muitos estudos com microrganismos capazes de degradar azo
corantes, incluindo bactérias, fungos, actinomicetos e algas.
Segundo Banat et al. (1996), dentre os microrganismos relacionados com a
descoloração dos corantes têxteis estão as bactérias, fungos, algas e mais recentemente os
consórcios de bactérias. Muitas bactérias foram capazes de descolorir os corantes têxteis. Os
problemas encontrados relacionam-se ao isolamento desses microrganismos, ao período de
adaptação desses ao meio contendo o poluente e a capacidade de descolorir vários corantes.
Através de processos microbiológicos combinados, anaeróbio e aeróbio usando
populações de microrganismos adaptadas e misturadas, acredita-se aumentar ainda mais a
degradação de corantes têxteis (ABADULLA et al., 2000a). Diversas tecnologias foram
sucessivamente desenvolvidas, para o tratamento anaeróbio/aeróbio de corantes de águas
residuárias. Foi observado que a remoção de corantes de água residuária, em um sistema
anaeróbio/aeróbio, ambos os processos envolveram a decomposição por bactéria e adsorção
no lodo (FORGACS et al., 2004).
A eficácia de várias aplicações do tratamento anaeróbio para a degradação de uma
ampla variedade de corantes sintéticos tem sido muitas vezes demonstrada (DELEE et al.,
1998, citado por FORGACS et al., 2004). A descoloração de corantes reativos solúveis em água
é realizada sob condições anaeróbias quando se usa glicose como fonte de carbono.
Suplemento, como amido de mandioca, também melhorou a eficácia de remoção da cor de
água residuária sintética azul (CHINKEWITVANICH et al., 2000, citado por FORGACS et al.,
2004).
Walker e Wetherley (2000), analisando o emprego de bactérias aeróbias, tais como
Bacillus gordonae, Bacillus benzeovorans e Pseudomonas putida, obtiveram bons resultados na
descoloração do corante ácido antraquinona Tectilon Blue, utilizado no tingimento de
carpetes. A descoloração foi de 19% causada por biosorção. Porém os cálculos mostraram que
os Bacillus, além de promoverem a biosorção, também degradam o corante mais rápido do
que a bactéria Pseudomonas.
Conforme estudado por Banat et al. (1996) o emprego de consócios de bactérias para
descolorir corantes têxteis, essa condição pode ser melhorada uma vez que os resíduos
contém mais de um corante, além de outros produtos químicos, no entanto, nessa situação as
condições do meio devem, frequentemente, ser alternadas por condições de anaerobiose e/ou
aerobiose para alcançar-se completa degradação. Recentemente, uma mistura de bactérias,
chamadas de PDW e PDC mostraram-se capazes alguns dos vários corantes têxteis testados
(BANAT et al. 1996).
Nigam et al. (1996) fizeram experimentos de descoloração de compostos azo com
processos microbianos e verificaram crescimento rápido da cultura PDW de bactérias e
descoloração eficiente sob condições anaeróbias (100% da descoloração de 5 entre 9
compostos de corantes testados dentro de 48 horas). Este tratamento é simples, rápido e
econômico para a descoloração de corantes e pode ter aplicações potenciais no tratamento de
efluentes da indústria têxtil.
Chen et al. (2003) isolaram 6 linhagens de bactérias de amostras de lodo capazes de
degradar corantes têxteis, sendo identificada e selecionada Aeromonas hydrophila, que exibiu
a capacidade de remoção de cor de vários corantes. A remoção de cor por está bactéria
ocorreu melhor em condições anóxicas ou anaeróbias. Mais de 90% do corante RED RBN foi
biodegradado com oito dias de incubação na concentração de 3000mg/L. Fontes de nitrogênio
adicionadas ao meio como extrato de levedura e peptona aumentaram a eficiência de
descoloração, em contraste; a presença de glicose parece inibir a atividade de descoloração,
porque ácidos orgânicos são produzidos através da sua conversão provocando a diminuição do
pH do meio de cultura, inibindo assim, o crescimento celular e, consequentemente, a atividade
de descoloração.
Beydilli et al. (1998) fizeram um estudo utilizando azo corantes reativos, preto-5,
vermelho-2, vermelho-120, amarelo-3, amarelo-15 e amarelo-17, usando uma cultura
anaeróbia, sob condições metanogênicas enriquecidas de lodo de esgoto municipal; alguns
ensaios foram realizados para avaliar o potencial de toxicidade dos corantes selecionados aos
microrganismos anaeróbios, bem como, para determinar a biodegradabilidade anaeróbia
destes corantes. A produção total de gás e de metano foram monitoradas. Não foi observado
efeito tóxico para a concentração de 300 mg /L de corante, resultando numa remoção de cor
entre 81,3 a 97,3%, exceto para o corante vermelho-2, o qual apresentou uma remoção de cor
de 65%.
A degradação de corantes azóicos por bactérias anaeróbias geralmente diminui a cor,
mas finalizam em aminas aromáticas, as quais são geralmente mais tóxicas que o corante
inicial, enquanto que as bactérias aeróbias são restritas a um único corante por vez (SWAMY e
RAMSAY, 1999). Podem-se citar as enzimas anaeróbias, a azo redutase, cliva os azo corantes
para formar aminas, onde existem muitas dessas que são carcinogênicas e mutagênicas
(BANAT et al., 1996; ABADULLA et al., 2000a; CHEN et al., 2003). Além disso, a azo redutase é
uma enzima muito específica, fazendo a clivagem apenas de azo corantes (ZIMMERMAN et al.,
1982, citado por ABADULLA et al., 2000a).
Um trabalho de Nigam et al. (1996), envolvendo bactérias e fungos para degradar azo
corante e efluente têxtil, mostrou que, para as bactérias uma extraordinária descoloração foi
adquirida sob condições anaeróbias, indicando que em sistemas anaeróbias eles são capazes
de quebrar as ligações azo. Com os fungos, houve um crescimento de uma espessura micelial
no meio do corante e não mostraram qualquer descoloração indicando que os fungos não são
habilitados para quebrar as ligações azo, mas hábeis em outras partes da molécula do corante.
As técnicas utilizadas para as análises foram espectrofotometria UV-visível e eletroforese
capilar.
Nigam et al. (1995), durante uma pesquisa em busca de microrganismos com
capacidade de degradação de corantes têxteis em efluentes industriais, isolaram um fungo
filamentoso anaeróbio facultativo. Este fungo tem a habilidade de crescimento, tendo o
corante como única fonte de carbono, sob ambas as condições (aeróbia e anaeróbia). Foi
observado que os corantes não são descoloridos, mas mostraram alterações nos seus
espectros na região UV-visível, indicando mudanças de estrutura molecular dos seus centros
cromóforos.
Um estudo de biodegradação de azo corantes pela levedura Cândida zeylanoides em
culturas aeradas foi feita por Martins et al. (2003). O meio de cultura continha glicose como
fonte de carbono e energia, e seu pH foi controlado entre 5,0-5,2. A extensão da remoção da
cor ao meio de cultura foi avaliada através da diminuição da absorbância do sobrenadante. O
resultado obtido foi de uma remoção de cor entre 44-90%, após sete dias.
Marcanti-Contato e Corso (1996) realizaram trabalhos sobre processos biosortivos
em efluentes têxteis com fungo filamentoso Aspergillus niger, sendo comprovado que o
mesmo tem grande potencial adsortivo para corantes e substâncias tóxicas, independente da
temperatura, mas com melhor atuação em meio ácido.
É importante salientar que os processos biológicos não são destrutivos. Embora o
volume dos resíduos possa ser significantemente diminuído, a disposição final das fases sólidas
continua sendo um problema sem solução.
4.3 Substituição de Corantes
No processo industrial têxtil, entre os produtos químicos utilizados, destacam-se os
corantes do tipo “azo” que podem ser clivados sob certas condições e liberar aminas
aromáticas, que possuem efeitos carcinogênicos e mutagênicos.
Substituir os corantes do grupo "azo" que após clivagem das aminas aromáticas
produzem compostos carcinogênicos.
Corantes são fabricados para resistirem ao tempo e exposição à luz, água e sabão, além de que
geralmente são adicionados agentes bactericidas e fungicidas, para tornar as fibras mais
resistentes à degradação biológica (O’NEILL et al., 1999, apud Santos,2002).
4.3.1 Biodegradação de Corantes "azo" sob Condições Anóxicas
Estudos recentes têm demonstrado a possibilidade de biodegradar corantes do tipo
"azo" sob condições anóxicas. O Bacillus subtillis foi adaptado em meio de cultura artificial por
Zizi e Lyberatos (1996).
Constatou-se que, sob estas condições, estas bactérias, que não têm capacidade
fermentativa, utilizam o nitrato ou nitrito como aceptor de elétron terminal, possibilitando a
oxidação biológica de corantes "azo".
5. CONCLUSÃO:
O processo de tratamento de efluentes da indústria têxtil está fundamentado na
operação de sistemas físico-químicos de precipitação-coagulação, seguidos de tratamento
biológico via sistema de lodos ativados. Os processos biológicos são os mais utilizados para a
biorremediação, devido a sua capacidade de aplicação em grande escala, com custo
relativamente baixo.
Vários organismos podem ser usados na degradação como bactérias, fungos ou
plantas, a eficiência dos mesmos depende da estrutura da molécula e da presença de enzimas
hábeis em degradar o produto.
6. REFERENCIAS
o MICRORGANISMOS ASSOCIADOS AO TRATAMENTO DE ÁGUAS DE
ABASTECIMENTO COM COAGULANTE ORGÂNICO VEGETAL (TANATO
QUATERNÁRIO DE AMÔNIO) – I. MICRORGANISMOS FILAMENTOSOS. Revista
Estudos de Biologia, v. 26, n.54, p.21-27, Jan./Mar. 2004
o PERES, C.S.; ABRAHÃO, A.J. Características e sistemas de tratamento de águas
residuais das indústrias têxteis. Revista Química Têxtil, V.21, p. 22–39, 1998.
o BRAILE, P.M. E CAVALCANTI, J.E.W.A. Manual de tratamento de águas
residuárias industriais. CETESB, São Paulo – Brasil