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