Metodologias de avaliação da biodegradabilidade 12

Os testes de biodegradabilidade têm como objectivo estimar a extensão da oxidação bioquímica dos compostos orgânicos. Estes testes podem ser usados para se optimizar o processo industrial, na medida em que permitem determinar se o produto fabricado ou os resíduos gerados durante o processo industrial podem ser degradados, eficientemente, em sistemas de tratamento biológico (Obayashi e Gorgan, 1985; Haug, 1993; Pagga, 1997).

Actualmente, existe uma elevada variabilidade de testes para avaliar a biodegradabilidade e que se podem dividir em três grupos: os que avaliam a biodegradabilidade inerente, os que determinam a biodegradabilidade primária e os que simulam as condições encontradas nos processos de tratamento (Santos Oliveira, 1982; Pagga, 1997; Calmon-Decriaud et al., 1998; Reuschenbach et al., 2003; OECD, 2005).

Os testes que avaliam a biodegradabilidade primária são usados como procedimento rápido para avaliar a susceptibilidade do composto em teste à degradação microbiana. Estes testes são simples de efectuar, requerendo o mínimo de equipamento. Os testes de simulação, por sua vez, são mais difíceis

de implementar, embora forneçam resultados mais realistas. No entanto, se o resultado de um teste que avalia o potencial de biodegradabilidade for inconclusivo, deve ser desenvolvido um teste de simulação (Obayashi e Gorgan, 1985).

Dos métodos existentes para avaliação da biodegradabilidade, uns são mais simples, de aplicação mais fácil e contabilizam um menor número de parâmetros e factores, como os testes de determinação da biodegradabilidade primária. Contudo, testes de simulação são mais complexos e rigorosos, incorporando um maior número de variáveis e factores, consoante as condições ambientais a simular (Santos Oliveira, 1982; Pagga, 1997; Sawada, 1998; Metcalf e Eddy, 2003). Estas metodologias podem ser classificadas quanto ao ambiente de teste ou quanto aos parâmetros medidos.

Independentemente da tipologia do teste, alguns autores evidenciam que a natureza das condições em que decorre o teste influencia os resultados obtidos. Desta forma, é necessário promover o controlo das condições ambientais em que decorre o teste, garantindo que a população microbiológica é saudável e que outros parâmetros (e.g. pH e temperatura) são cuidadosamente controlados (Obayashi e Gorgan, 1985; Pagga, 1997; Pagga, 1999).

Embora os objectivos, condições e princípios de cada teste possam orientar na escolha da metodologia a adoptar, a diversidade de testes existentes para avaliação da biodegradabilidade possibilita alguma liberdade à indústria aquando a selecção do método a utilizar (Pagga et al., 1996; Pagga, 1997). Assim, torna-se apenas necessário que se proceda à realização de testes de acordo com as normas de qualidade e boas práticas laboratoriais (EN 45001:1989 e OECD 1983, respectivamente), que se atinja o limite de degradação estabelecido e que a avaliação dos resultados comprove a biodegradabilidade, assegurando que estão envolvidos apenas processos de degradação biótica. A garantia da reprodutibilidade dos resultados e da validade dos testes é, portanto, condição necessária (Pagga, 1997; Pagga, 1999).

Pagga (1997) elaborou um levantamento dos métodos normalizados para avaliação da biodegradabilidade, em meio aquoso e de compostagem. O autor, no mesmo trabalho, descreveu genericamente o princípio de cada método e produziu um resumo das condições padrão exigidas pelos testes. Um esquema descritivo das condições padrão encontra-se na figura 2.4.

Figura 2.4. Condições padrão dos testes aeróbios para determinação da biodegradabilidade

De um modo geral, as condições físicas e químicas a garantir nos testes aeróbios de biodegradabilidade têm como objectivo a optimização do mesmo, devendo ser definidas de maneira a não constituírem limitação ao processo de biodegradação. Para isso são estabelecidas as condições de temperatura, pH e concentração do meio de nutrientes, de modo a favorecer o crescimento e a adaptação de culturas microbianas mistas. De modo a garantir a reprodutibilidade dos resultados e a validade dos testes, devem ser feitos duplicados do material de teste e o controlo da actividade do inóculo e do material de referência.

A duração do tempo de ensaio é, geralmente, de 28 dias, de forma a assegurar o tempo necessário para a avaliação da biodegradabilidade primária. Contudo, este período pode ser mais alagardo, caso o teste tenha como objectivo a avaliação da biodegradabilidade última do material.

No quadro 2.1. estão descritos os métodos mais amplamente expostos na literatura para avaliar a biodegradabilidade de compostos, em meio aquoso e de compostagem (Santos Oliveira, 1982; Pagga et al., 1996; Pagga, 1997; 1999; Pagga et al., 2001; OECD, 2005; McDowell et al., 2006; Eubeler et al., 2009).

Quadro 2.1. Resumo de normas existentes para avaliação da biodegradabilidade

Nome Norma Princípio

Valores-limite de biodegradação

DOC Die-away ISO 7827

OECD 301 A

Teste em meio aquoso, aeróbio e estático, em condições padrão (Figura 2.4.). Medição da remoção de carbono orgânico dissolvido (DOC). Avaliação do teste através dos resultados das concentrações iniciais e finais de DOC.

70 %

CO2 evolution

ISO 9439 OECD 301 B

Teste em meio aquoso, aeróbio e estático, em

Nome Norma Princípio

Valores-limite de biodegradação

produzido biologicamente. Avaliação do teste através dos resultados de CO2 e o valor teórico (ThCO2).

ISO 14852

Modificação do teste para a biodegradação de polímeros. Utilização de um meio com maior capacidade tampão e temperaturas de incubação mais elevadas. Determinação da biodegradabilidade última, por maior duração do tempo de ensaio.

60% do material de referência e 90 % do material de teste Respirometric test ISO 9408 OECD 301 F

Teste em meio aquoso, aeróbio e estático, em condições padrão (Figura 2.4.). Medição da carência bioquímica de oxigénio (BOD) num sistema fechado. Avaliação do teste através dos resultados de BOD e o

valor teórico (ThOD). 60 %

OECD 301 C

Versão deste teste, para utilização no Japão (MITI-test I). Utilização de um inóculo especialmente preparado. Requisição obrigatória de análises específicas.

ISO 14851

Modificação do teste para a biodegradação de polímeros. Utilização de um meio com maior capacidade tampão e temperaturas de incubação mais elevadas. Determinação da biodegradabilidade última, por maior duração do tempo de ensaio.

60% do material de referência e 90 % do material de teste

Closed bottle test ISO 10707

OECD 301 D

Teste em meio aquoso, aeróbio e estático, em condições padrão (Figura 2.4.). Medição da carência bioquímica de oxigênio (DBO) em garrafas fechadas e

completamente cheias. Fornecimento de O2 a partir do

meio de teste e utilização de baixas concentrações de inóculo. Avaliação do teste através dos resultados de BOD e o valor teórico (ThOD) ou a carência química de oxigénio (COD). 60 % Modified OECD screening test ISO 7827 OECD 301 E

Teste em meio aquoso, aeróbio e estático, em condições padrão (Figura 2.4.), mas com um inóculo com baixa concentração de bactérias. Medição da remoção de carbono orgânico dissolvido (DOC). Avaliação do teste através dos resultados das concentrações iniciais e finais de DOC.

70 %

Zahn-Wellens test

ISO 9888 OECD 302 B

Teste em meio aquoso, aeróbio e estático, em condições padrão (Figura 2.4.), mas com elevadas concentrações de material de teste e lamas activadas. Medição da remoção de carbono orgânico dissolvido (DOC). Avaliação do teste através dos resultados das concentrações iniciais e finais de DOC. Dificuldade em diferenciar entre biodegradação e eliminação abiótica.

70 %

Modified MITI

test (II) OECD 302 C

Versão do teste respirométrico, para utilização no Japão. Utilização de um inóculo especialmente preparado e em concentrações que melhoram o potencial de biodegradação. Requisição obrigatória de análises específicas.

40% em 7 dias ou 65% em 14 dias

Aerobic

composting test ISO 14855

Teste aeróbio e estático realizado em condições de

compostagem (T ≈ 60ºC). Determinação da

biodegradabilidade última de polímeros. Medição

continua do CO2 produzido num período de 45 dias.

70% do material de referência e 90 % do material de teste

As normas apresentadas no quadro 2.1. são, habitualmente, utilizadas para avaliar a biodegradabilidade primária de compostos em condições óptimas (Figura 2.4.) e estabelecem como

valores-limite de biodegradação, em 10 dias de ensaio, 60%, quando a medição é feita em relação ao consumo de O2 ou libertação de CO2, ou 70% quando a medição é feita através do carbono orgânico dissolvido (COD). A este conjunto pertencem as normas de determinação da biodegradabilidade em condições aeróbias e em meio aquoso (OECD 301).

As normas referenciadas no grupo OECD 302 são normas de avaliação da biodegradabilidade inerente, com utilização de um inóculo específico (lamas activadas) e onde as concentrações de material de teste são elevadas. No caso da norma OECD 302 C o tempo de ensaio é mais restrito (7 a 14 dias), limitando por isso o valor-limite de biodegradação do material a 40% em 7 dias ou 65% em 14 dias.

Das normas de avaliação da biodegradabilidade inerente, destacam-se ainda as que determinam a biodegradabilidade de materiais poliméricos (ISO 14852:1999, ISO 14851:2004 e ISO 14855-1:2005), cujos tempos de ensaio são bastante superiores (45 dias a 6 meses) e em condições de ensaio (temperatura e meio de nutrientes) adaptadas ao material de teste. Ainda relativamente às normas para os materiais poliméricos, estas referem que o teste só é considerado válido, se o valor-limite de biodegradação for 60 % (ISO 14852:1999, ISO 14851:2004 ) ou 70% (ISO 14855-1:2005) para o material de referência, habitualmente a celulose. No entanto, quando avaliam o material de teste, tanto estas normas, como a norma europeia EN 13432:2000 que estabelece os requisitos para a valorização orgânica de embalagens são mais exigentes que as restantes normas e referem que o material deve atingir, após a fase estacionária, um nível mínimo de biodegradação de 90% ou o mesmo valor em relação ao material de referência.