Aplicações do Ozônio

A primeira aplicação do ozônio no tratamento de água foi em 1893, para tratamento de água da cidade de Oudshoorn, na Holanda. Em 1970, foi utilizado para tratamento de água de torres de resfriamento. Hoje, é aplicado em diversas atividades como no tratamento de água, no tratamento de efluente, para redução de lodo biológico, no controle de odor nas plantas de tratamento de esgoto, em indústrias no processamento de alimentos, entre outras (MAYES e RUISINGER, 1998; GLAZE, 1987).

No tratamento de água, o ozônio pode ser usado em várias etapas do processo com o objetivo de aumentar a biodegradabilidade, remover ferro e manganês, degradar micropoluentes e remover sabor e odor. É importantíssimo na desinfecção de água potável, pois é efetivo na remoção de bactérias e vírus (BALAKRISHNAN et al., 2002; PARASKEVA, 2002; HARRISON, 2000). Porém, como o seu tempo de meia vida é curto, há a necessidade do uso do cloro para distribuição da água.

O ozônio apresenta vantagens no tratamento de águas de abastecimento e residuárias, conforme apresentado na Tabela 5.

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Tabela 5. Vantagens e desvantagens da desinfecção pelo processo de

ozonização.

Vantagens Desvantagens

O ozônio é mais eficiente que o cloro, cloraminas e dióxido de cloro para inativação de vírus, Cryptosporidium e Giardia

Baixas dosagens de ozônio podem não ser efetivas na inativação de alguns vírus, esporos e cistos

Na ausência do bromo, substâncias halogenadas não são formadas, não existindo residuais prejudiciais que devam ser removidos depois da ozonização, devido a sua rápida decomposição

Não é econômico para águas residuárias com altos níveis de sólidos em suspensão, alta demanda bioquímica de oxigênio, alta demanda química de oxigênio, ou altos teores de carbono orgânico total

Na decomposição o único residual é o oxigênio dissolvido A geração de ozônio requer muita energia devendo ser gerado no local de uso

Depois da ozônização não existe o reaparecimento dos microrganismos, exceto para aqueles protegidos por partículas presentes na água residuária

O ozônio é altamente corrosivo e reativo, portanto requer materiais resistentes à corrosão, tais como: aço inoxidável

Por ser gerado no local, existem poucos problemas associados à segurança do transporte e manuseio

O ozônio é extremamente irritante e possivelmente tóxico, portanto o gás não utilizado deve ser destruído para prevenir a exposição dos trabalhadores

Eleva a concentração de oxigênio dissolvido no efluente, podendo assim eliminar a necessidade de reaeração e também a necessidade de se elevar à concentração de oxigênio dissolvido no corpo receptor

Tecnologia mais complexa de desinfecção quando comparada ao cloro e a radiação ultravioleta, requerendo complicados equipamentos e eficientes sistemas de contato

Tratamento de água com ozônio não conduz a uma elevação dos sólidos totais dissolvidos

Decai rapidamente em altos valores de pH e temperaturas Oxida ferro e manganês Deficiência dos métodos de injeção de ozônio

Auxilia no processo de clarificação e turbidez Necessita-se de dispositivo para exaustão do ozônio do reator para prevenir toxicidade

Controla cor, sabor e odor

Não mantém residual para água de abastecimento Pequenos tempos de tratamento (aproximadamente 10

minutos para ozônio comparado com 30 a 45 minutos do cloro).

Subprodutos orgânicos halogenados são formados particularmente na presença de bromo e matéria orgânica

Fonte: Adaptado de VIGNESWARAN E VISVANATHAN, 1995; USEPA 1999b.

A USEPA (1999b) afirma que o êxito da aplicação está no controle da dose, da mistura e do tempo de contato. Um sistema de ozonização deve fornecer

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máxima transferência de ozônio para a água e a concentração de ozônio deve atender a demanda das rápidas reações de oxidação das espécies orgânicas e inorgânicas, bem como as reações com os vários microrganismos presentes.

Chiang et al. (1999) comprovaram que para se aumentar a eficiência de absorção, o gás contendo ozônio deve ser introduzido na água sob a forma de pequenas bolhas, para permitir melhor contato entre o ar ozonizado e as substâncias dissolvidas no líquido. A produção de ozônio, a partir de oxigênio puro é mais eficiente que a partir de ar, com rendimento até quatro vezes maior que o obtido com ar.

Na Tabela 6 são apresentados os principais agentes utilizados em engenharia sanitária e ambiental (AWWA, 1999), e o respectivo potencial de óxido-redução, entre os quais o do ozônio.

Tabela 6. Potenciais de oxidação dos agentes oxidantes mais comumente

empregados.

Agente Oxidante Potencial (V)

Ácido hipocloroso 1,49

Íon hipoclorito 0,90

Monocloramina, em meio ácido 1,40

Monocloramina, em meio básico 0,75

Ozônio, em meio ácido 2,07

Ozônio, em meio básico 1,24

Dióxido de cloro 1,71

Oxigênio, em meio ácido 1,23

Oxigênio, em meio básico 0,40

Íon ferrato 2,20

Permanganato, em meio ácido 1,68

Permanganato, em meio básico 0,60

Fonte: AWWA,1999; FERREIRA FILHO et al. 2005.

Materiais orgânicos de diferentes origens reagem diferentemente com o ozônio. Geralmente, o ozônio degrada as substâncias orgânicas levando a

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formação de moléculas menores, principalmente aldeídos (formaldeídos e acetaldeídos) e ácidos carboxílicos (fórmico, acético, oxálico e pirúvico) que se acumulam na solução devido às suas resistências em reagir com o ozônio. A ozonização aumenta o número de grupos funcionais e a polaridade da molécula (TERNES et al., 2003).

Ozônio reage vagarosamente com alguns compostos que geram sabor e odor como os trialometanos e benzenos clorados e reage rapidamente com certos tipos de compostos aromáticos, atacando o anel aromático e ocasionando a abertura do anel (GOTTSCHAK et al., 2002; HARRISON, 2000). A oxidação de micropoluentes por ozônio é um processo eficiente para compostos que contém grupo amina, anel aromático ou dupla ligação (von GUNTEN, 2003). O ozônio reage rapidamente com compostos fenólicos em soluções aquosas (ESPLUGAS et al., 2002; MVULA et al., 2001; HUANG e SHU, 1995).

Existem na literatura alguns trabalhos relacionados à degradação de estrogênios pelo processo de ozonização (BILA, 2005; KIM et al., 2004; NAKADA et al., 2007; TERNES et al., 2003; HUBER et al., 2003). Mais recentemente foram publicados trabalhos sobre aplicação de ozônio na degradação de disruptores endócrinos (VERLICCHI et al., 2010; GONZÁLES et al., 2012; LARCHER et al., 2012, GULTEKIN e INCE, 2007, NIE et al., 2014). Outras técnicas avançadas como nanofiltração, têm sido utilizadas com êxito na remoção de DE (BOLONG et al., 2009). Na Tabela 7 são apresentados os resultados de degradação de estrogênios por ozonização.

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Tabela 7. Degradação de estrogênios por ozonização.

Estrogênio Matriz Resultado Referência

Estrona, 17β-estradiol

Efluente A ozonização foi eficiente na remoção de estrona e 17β-estradiol: mais de 80% de remoção foi alcançada.

Nakada et al.

(2007)

17β-estradiol Água Efluente de ETE

Remoção superior a 99% de 17β-estradiol em água com baixo consumo de O3 (1 mg L-1

).

Bila (2005)

17β-estradiol Água Concentração de ozônio de 15 mg L-1 degradou 99% da concentração inicial 17β- estradiol em 4 min. Não foram formados subprodutos estrogenicos. Kim et al. (2004) 17α- etinilestradiol Águas naturais Doses de O3 na faixa de 0,2 a 0,5 mg L-1

foram capazes de remover 17α-etinilestradiol acima de 97%. Huber et al. (2003) Estrona Efluente de ETE Dosagens de 5 a 15 mg L-1 foram apropriadas para oxidar a estrona, com a simultânea inativação dos microrganismos presentes no efluente.

Ternes et al. (2003)