Protocolo experimental dos ensaios em descontínuo

2.3.1. Descrição experimental

Para avaliar a influência do teor de MLSS e da suplementação com nitratos, na adsorção e degradação de estrogénios, foram realizados ensaios, em reatores Ponto 2 Ponto 5

Ponto 1 Ponto 3 Ponto 4 Ponto 6

condições anaeróbias, com agitação contínua usando um agitador magnético. Para obter as condições anaeróbias, os reatores foram sujeitos a uma corrente de azoto durante 15 minutos antes de se iniciar o ensaio.

Cada reator com um volume útil de 5 L foi inoculado com lamas do digestor anaeróbio, água residual sintética a 2% preparada de acordo com Hashimoto e Murakami (2009), água destilada e uma quantidade conhecida de E1 ou EE2. A quantidade de lamas a inocular no reator foi determinada de acordo com os SST das mesmas; a concentração das lamas nos ensaios foi ajustada com água destilada para corresponder à concentração desejada dentro de cada reator. A água residual sintética, apesar de sofrer algumas modificações, foi preparada de acordo com Hashimoto e Murakami (2009), e é composta por peptona (6 g L^-1), extrato de carne (4 g L^-1), ureia (1 g L^-1), NaCl (0,3 g L^-1), KH2PO4 (1 g L^-1), KCl (0,14 g L^-1), CaCl2 (0,14 g L^-1) e MgSO4 · 7H2O (0,1 g L^-1). Imediatamente após a preparação da água residual sintética esta foi armazenada no escuro a 4° C.

Em todos os ensaios as concentrações iniciais de E1 e EE2, foram ajustadas para concentrações semelhantes às detetadas em águas residuais reais, de 80 µg L^-1 e 4 µg L

-1, respetivamente. O diagrama esquemático da instalação laboratorial utilizada na realização dos ensaios é apresentado na Figura 5.

Estruturalmente cada reator contém uma tubagem exterior ligada a um banho termostático, que permite manter a temperatura desejada no interior do mesmo. Na camada superior à tubagem encontra-se uma camada de fibra de vidro e de folha de alumínio, que impedem perdas de calor e a exposição à luz solar. O biogás produzido por cada um dos reatores foi conduzido através de uma tubagem inserida no reator para um borbulhador, onde o gás produzido deslocava um volume de água retido numa ampola de decantação, permitindo contabilizar desta forma, o volume de biogás produzido, a partir do método de deslocamento de água.

A mistura do interior do reator foi agitada e foram recolhidas alíquotas de 200 mL, para tubos de teflon (VWR) de 50 mL, com a ajuda de uma bomba peristáltica (Watson-Marlow 101U/R) em intervalos de tempo predefinidos (tempos de contacto). Para cada tempo de amostragem foram recolhidas três réplicas.

Os reatores em descontínuo foram monitorizados nos diferentes tempos de contacto analisados em termos de concentração de E1 e EE2 na fase líquida e na fase sólida das lamas, temperatura e quantidade de biogás produzido. Para o tempo de contacto inicial e final, ou seja, primeiro e último tempos de contacto analisados, foram monitorizados outros parâmetros, que serão referidos no ponto 2.5. O método analítico utilizado para as análises de E1 e EE2 é descrito em seguida.

Legenda da Figura 5 1. Banho termostático;

2. Entrada da água do banho termostático na tubagem do reator;

3. Saída da água da tubagem do reator para o banho termostático;

9. Saída do biogás do reator em descontínuo;

10. Borbulhador;

2.3.2.1. Análise das amostras recolhidas na ETAR

Para monitorizar a quantidade de E1 e EE2 nas amostras de efluentes primário e secundário recolhidas na ETAR, procedeu-se à filtração (filtro PVDF de 0,2 μm) de um determinado volume de amostra real e submeteu-se à análise por HPLC-FLD.

Relativamente, à quantificação destes compostos nas amostras de lamas utilizou-se o método reportado por Louros et al. (2017). Para o efeito foram utilizadas, por réplica, 150 mL de lamas primárias, 200 mL de lamas secundárias e do digestor anaeróbio, e 3 g de lamas desidratadas, tendo sido realizadas três réplicas por amostra. O volume de amostra utilizado foi escolhido de modo a se obter a mesma massa de amostra seca.

Resumidamente, o método utilizado baseou-se na ULE e encontra-se descrito na Figura 6.

Inicialmente as amostras de lamas foram separadas nas fases líquida e sólida por centrifugação (centrifuga VWR MEGA STAR 600) a 4000 rpm durante 10 minutos. A fase líquida (sobrenadante) foi recolhida e imediatamente filtrada com um filtro PVDF de 0,2 μm, armazenada a 4ºC e analisada por HPLC-FLD nas 24 h seguintes. A fase sólida das lamas foi preservada a -80C seguida de um processo de liofilização (liofilizador Telstar LyoQuest) durante 48 horas. Seguidamente as amostras secas foram trituradas e extraídas três vezes consecutivas com 9 e 4,5 mL de metanol e 4,5 mL de acetona por g de amostra seca. Entre cada extração as amostras foram vigorosamente submetidas a um processo de agitação num vortex (Velp Scientifica) durante 1 min e colocadas num banho de ultrassons VWR (Ultrasonic Cleaner USC-T) durante 1 h. Após as três extrações, os sobrenadantes orgânicos (metanol + acetona) foram combinados e evaporados sob uma corrente de azoto de forma a se concentrar a amostra quatro vezes (20 mL da amostra resultante foram evaporados para 5 mL). Posteriormente, as amostras foram filtradas (filtro PVDF de 0,2 μm) e analisadas por HPLC-FLD.

Figura 6: Diagrama esquemático da análise de E1 e EE2 na fase líquida e sólida das lamas. *A extração líquida num banho de ultrassons foi realizada com 9 mL de metanol, 4,5 mL de metanol e 4,5 mL de acetona por grama de lama seca.

O equipamento utilizado neste trabalho, representado num diagrama ilustrativo na Figura 7, consistiu num HPLC modelo Shimadzu Prominence, equipado com um desgaseificador DGU-20ASR, um forno CTO-20AC, um amostrador automático SIL-30AC e um distribuidor de solvente LC-30AD. Para a separação dos compostos, foi utilizada uma coluna ACE^® C18-PFP (5 µm, 150 mm x 4,6 mm), um caudal de 0,8 mL min^-1 de fase móvel e tendo-se injetado um volume de 20 μL. Todo o sistema foi controlado através do software LC Solutions, e os dados processados pelo software Lab Solutions. A fase móvel utilizada consistiu numa mistura de acetonitrilo/água ultrapura (45:55 v/v). As temperaturas da coluna e da célula foram mantidas a 25C. A deteção foi realizada utilizando um detetor de fluorescência Prominence RF-20A XS a um comprimento de onda de excitação de 280 nm e um comprimento de onda de emissão de 310 nm (Lima et al., 2013). Antes da utilização como fase móvel, a água ultrapura e o acetonitrilo foram filtrados usando filtros de membrana de poliamida de 0,2 μm da Whatman.

2.3.2.2. Análise das amostras dos ensaios em descontínuo

Nos ensaios em descontínuo, inicialmente, efetuou-se o incremento de 80 g L^-1 de E1 ou 4 g L^-1 de EE2, na mistura de lamas provenientes do digestor anaeróbio e efluente sintético, inoculada nos reatores. Foram analisados diferentes tempos de contacto, para avaliar a adsorção e a degradação do E1 e do EE2 quando em interação com as lamas.

Para o E1, analisaram-se os tempos de contacto de 0 min, 1 h, 3 h, 7 h, 10 h, 12 h e 24 h e para o EE2 os 0 min, 48 h, 144 h, 168 h, 192 h, 216 h e 264 h. Em cada tempo de contacto foram recolhidas três réplicas.

Figura 7: Diagrama ilustrativo do HPLC utilizado neste estudo (Lanças, 2009).

O procedimento de análise da fase líquida das amostras decorreu de acordo com o descrito na Figura 6, no entanto, a análise da fase sólida sofreu alterações. A extração das amostras foi feita com 18 mL e 9 mL de metanol e 9 mL de acetona por g de amostra seca, devido à quantidade reduzida de massa de amostra seca obtida após liofilizar as amostras e consequentemente reduzido volume de solvente extrativo recuperado na extração.

Também não foi necessário proceder à concentração quatro vezes das amostras com uma corrente de azoto.