Principais Compostos Presentes em Efluentes de Usinas Siderúrgicas

O Fenol

O fenol é bastante distribuído na biosfera sendo gerado tanto naturalmente quanto como produto de síntese nos processos siderúrgicos. É gerado como produto de síntese nos processos siderúrgicos e também de fontes naturais. Quando se encontra no meio ambiente, esse composto é tóxico para a maioria dos microorganismos em baixas concentrações, podendo inibir a taxa de crescimento, mesmo em espécies que possuem a capacidade de metabolizá-lo como substrato para seu crescimento e não é facilmente biodegradável (HILL & ROBINSON, 1975).

Sabe-se que nos peixes, as concentrações de 5-25 mg/L podem ser tóxicas e letais. Devido à incorporação do material celular, podem-se acumular nos diversos organismos através da cadeia alimentar. Entretanto, o acúmulo desse poluente na biosfera pode criar um stress ecológico que pode causar contaminação regional e global (MANAHAN, 1993). As várias organizações ambientalistas tem identificado o fenol e seus compostos como poluentes de alto risco à saúde humana, podendo ser carcinogênicos, mutagênicos e/ou teratogênicos (VIJAYARAGAVAN et al., 1995).

Paralelamente ao conhecimento destes compostos deve-se determinar o caminho de degradação ou o destino desses materiais com o objetivo de desenvolver métodos mais eficientes para a remoção dos mesmos do meio ambiente.

De acordo com o Conselho Estadual de Política Ambiental - COPAM – n.010/86 que estabelece normas e padrões de qualidades de águas e lançamento de efluentes nas coleções de água, especialmente o Art.15 menciona que as concentrações máximas permitidas para o fenol nos efluentes industriais devem estar em concentrações de até 0,2 mg/L.

Segundo a legislação CONAMA (Conselho Nacional de Meio Ambiente) Resolução n° 357 de 17 de março de 2005, que estabelece a classificação das águas doces, salobras e salinas do Território Nacional e dispõe quanto ao uso prepoderante das mesmas, determina na Seção III das Águas Salinas, Art. 18, classe I, o limite máximo de lançamento nos corpos d’água, sendo considerado para o fenol uma concentração de 60 µ/L. O Parágrafo Único, entretanto relata que resguardados os padrões de qualidade do corpo receptor, demonstrado por estudo de impacto ambiental realizado pela entidade responsável pela emissão, o órgão competente poderá autorizar lançamentos acima dos limites estabelecidos no Art. 18, fixando o tipo de tratamento e as condições para o lançamento.

O Cianeto (MANAHAN, 1993)

O termo “cianeto” pode incluir todos os compostos químicos que contem o grupo -CN-, existindo muitas formas diferentes, orgânicas e inorgânicas. O cianeto na água está na

forma de cianeto de hidrogênio molecular (HCN) e também na forma ionizada como (H+ + CN-). Chamam-se de cianetos simples aqueles que se convertem em cianeto de hidrogênio (HCN) após a acidificação, reduzindo o pH a menor do que 4. Nestas condições é passível a vaporização do cianeto da água para o ar.

Dentre as formas de cianeto, o HCN é considerada como a mais tóxica. Em testes ecotoxicológicos realizados com seres sensíveis, revelam que concentrações entre 0,01 a 0,1ppm de HCN em meio aquoso causam prejuízos a sua atividade celular.

Em tratamentos biológicos a natureza tóxica do cianeto pode causar inibição no processo biológico principalmente na taxa de nitrificação e denitrificação.

É amplamente conhecido que o íon cianeto (CN-) tem forte tendência para se associar com os complexos metálicos, reduzindo a sua toxicidade. Os complexos formados com os metais cádmio, chumbo, níquel e zinco são considerados “fracos”, por causa da baixa estabilidade. No entanto, os complexos hexacianiferratos, hexacianocobaltatos e os tiocianatos são muito estáveis e difíceis de serem decompostos biologicamente.

A estabilidade dos ciano-complexos variam conforme o pH e a concentração dos metais, ou seja, em presença de alcalinidade (OH-), o cianeto livre é completamente ionizado. Enquanto em condições ácidas ou neutras o cianeto é fracamente ionizado e favorece a evaporação do HCN molecular.

WILD e colaboradores (1994) revisaram as fontes de origem e efeitos dos cianetos nas águas residuárias durante o tratamento convencional em estações de tratamento de esgotos. As transformações que as espécies químicas podem sofrer durante o tratamento, como adsorção, volatilização para a atmosfera, transformações químicas e degradações biológicas são alguns aspectos considerados. O cianeto aparece como prioridade nas listas das agências internacionais de controle ambiental (EPA e EC).

Segundo a Resolução do Conselho Nacional de Meio Ambiente – CONAMA - n° 357 de 17 de março de 2005, Art. 18 determina que o limite máximo de lançamento em águas salinas de classe I e classe II, para cianeto livre, nos corpos d’água salina seja de 0,001 mg/L.

O Nitrogênio

É um nutriente essencial para os microrganismos fotossintéticos autotróficos, sendo também um nutriente identificado como limitante para o crescimento bacteriano.

O nitrogênio orgânico é aquele que é ligado nas três valências e se encontra em proteínas, peptídeos, ácidos nucléicos e uréia (MANAHAN,1993)

Em tratamentos biológicos de efluentes ocorrem processos de nitrificação e denitrificação. A nitrificação consiste na oxidação da amônia em nitrito e em seguida a nitrato feita por dois grupos distintos de bactérias autotróficas. Muitas bactérias que oxidam a amônia com produção de nitrito pertencem ao grupo denominado

Nitrossomonas e são caracterizadas por um crescimento lento, sendo sensíveis a certos

compostos químicos que inibem o seu metabolismo normal. Ao segundo grupo pertencem as Nitrobacter (SILVA, 1991).

A denitrificação autotrófica é a redução de nitrato e nitrito a nitrogênio gás, mediada por certas bactérias, como por exemplo, Thiobacillus denitrificans que usam diversos compostos contendo enxofre (S-2, S, S2O3-2, SO3-) como elétrons doadores. Os

actinomicetos, bactérias gram positivas podem utilizar o nitrato para a sua respiração anaeróbica na mitocôndria e produzir gás N2O e N2 utilizando o sistema citocromo-P-

450-oxidase como NO redutase, na falta de oxigênio (PARK et al., 2002).

O crescimento dos organismos nitrificantes é limitado por baixas concentrações de nitrogênio inorgânico e por altas concentrações do seu próprio substrato (amônia). A inibição é causada pela amônia livre não ionizada (NH3) e pelo ácido nítrico não

ionizado (HNO3) de acordo com PRA KASAM & LOEHR, (1972) e WINKLER,

(1981).

HERRICKS e colaboradores (1991) usaram bactérias nitrificantes para detectar condições tóxicas nos tratamentos de águas residuárias. As bactérias nitrificantes eram imobilizadas em bolsas de plástico e a velocidade de nitrificação era medida por eletrodos que indicavam a toxicidade. Sabe-se que as bactérias nitrificantes são

quimoautotróficas, produzindo energia pela conversão de amônia em nitrito e não requer doadores de elétrons orgânicos para realizar tal tarefa. As enzimas relacionadas com a oxidação da amônia possuem conexão com a respiração celular que assegura alta sensibilidade para as substâncias tóxicas.

A denitrificação autotrófica foi realizada numa coluna de enxofre granulado, por SOARES (2002). Somente bicarbonato de sódio foi fornecido como nutriente na água subterrânea. Retiraram-se 200,0 ppm de N por dia, com um tempo de retenção de 1 hora e alimentação de 0,24 kg de N-NO-3 /m3 dia.

BATTISTONI e colaboradores, (2002) realizaram um estudo de um ano nos efluentes de uma indústria adotando um processo cíclico alternado utilizando processo aeróbico e anaeróbico, no Sistema de Tratamento Biológico. Obtiveram uma taxa de denitrificação máxima entre 0,015 a 0,056Kg de N-NO3kg-1 VSS d-1 a 20ºC. No processo de

nitrificação houve inibição pelos metais pesados não removidos anteriormente pelos processos físico-químicos.

Uma estratégia para lidar com variações no teor de amônia em efluentes de ETB, mantendo o teor de amônia num valor desejável, foi adotada por SAMUELSSON e CARLSSON (2002) regulando o teor de OD e o volume de ar no aerador.

Segundo a Resolução do Conselho Nacional de Meio Ambiente – CONAMA - n° 357 de 17 de março de 2005, Art. 18 determina que o limite máximo de lançamento de nitrogênio amoniacal total nos corpos d’água seja de 0,40 mg/L-N para águas salinas de classe I, e de 0,70 mg/L-N para águas salinas de classe II.. Houve, entretanto, um acordo entre o CST e os órgãos ambientais do Espírito Santo para que os efluentes finais entrem com 60,0 mg/L de amônia nos corpos d’água naturais.

O Fósforo (MANAHAN,1993)

Assim como o nitrogênio, o fósforo é um nutriente essencial e limitante ao crescimento dos microrganismos.

Os microrganismos realizam a respiração celular que é intermediada pela enzima citrocromo P-450-oxidase. Nesta reação há a absorção de fósforo e oxidação de ADP (Adenina Difosfato) em ATP (Adenina Trifosfato) a nível celular, com produção de energia. A reabsorção das moléculas de fosfato livres produzidas na degradação das bactérias mortas dentro do meio aquático é muito rápida, não necessitando de complementação nutricional de fósforo para fins metabólicos.