Avaliação do uso da moringa oleífera no tratamento de efluente proveniente de usina de concreto / Evaluation of the use of moringa oleifera in the treatment of wastewater from a concrete plant

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.32822-32835 jun. 2020. ISSN 2525-8761

Avaliação do uso da moringa oleífera no tratamento de efluente

proveniente de usina de concreto

Evaluation of the use of moringa oleifera in the treatment of wastewater

from a concrete plant

DOI:10.34117/bjdv6n6-002

Recebimento dos originais:08/05/2020 Aceitação para publicação:01/06/2020

Gleidson Soares Araújo

Mestre em Ciências da Cidade pela Universidade de Fortaleza Instituição: Universidade de Fortaleza

Endereço: Av. Washington Soares, 1321, Edson Queiroz, 60881-905, Fortaleza, CE, Brasil. E-mail: gleidson.gsa@hotmail.com

Yuri Passos Santos

Graduando em Engenharia Ambiental e Sanitária pela Universidade de Fortaleza Instituição: Universidade de Fortaleza

Endereço: Av. Washington Soares, 1321, Edson Queiroz, 60881-905, Fortaleza, CE, Brasil. E-mail: yuripassos@edu.unifor.br

André Gadelha de Oliveira

Doutor em Química pela Universidade Federal do Ceará Instituição: Universidade de Fortaleza

Endereço: Av. Washington Soares, 1321, Edson Queiroz, 60881-905, Fortaleza, CE, Brasil. E-mail: titogadelha@yahoo.com.br

RESUMO

Estratégias que possam ser adotadas para a reutilização de água em indústrias de concreto tornam-se emergenciais. Atualmente, coagulação e decantação são as etapas no tratamento de efluentes de usinas de concreto. O uso da Moringa Oleífera (MO) tem sido cientificamente proposta e avaliada através de pó solúvel como coagulante no tratamento de efluentes. O objetivo desse trabalho foi avaliar a eficiência da MO no tratamento de efluente de usina de concreto. Para isso, em diferentes quantidades (1,0 – 5,0 g) a MO foi aplicada em 1 L de efluente sob condições de misturas rápida e lenta, e decantação. Após os ensaios em triplicata, a MO na concentração de 5,0 g diluída em 0,1 L de água destilada foi capaz de reduzir a turbidez em 92,97% e a condutividade elétrica em 57,50%. Por outro lado, não foi possível verificar alterações consideráveis no pH do efluente após tratamento com MO, permanecendo valores na faixa de 11,31 o que não atendem os requisitos da norma NBR 15.900/2009 e o Manual de Conservação e Reuso de Água em Edificações (2005) - FIESP.

Palavras-chave: Tratamento de efluente; Usina de concreto; Gestão Hídrica; Moringa

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ABSTRACT

Strategies that can be adopted for the reuse of water in concrete industries become emergency. Currently, coagulation and decantation are the steps in the treatment of wastewater from concrete plants. The use of Moringa Oleífera (MO) has been scientifically proposed and evaluated through soluble powder as a coagulant in the treatment of wastewater. The objective of this work was to evaluate the efficiency of MO in the treatment of wastewater from a concrete plant. For this, in different amounts (1.0 – 5.0 g) the MO was applied in 1 L of wastewater under conditions of rapid and slow mixing, and decantation. After triplicate tests, MO at a concentration of 5.0 g diluted in 0.1 L of distilled water was able to achieve 92.97% and 57.50% removals for turbidity and electrical conductivity, respectively. On the other hand, it was not possible to verify considerable changes in the effluent pH after treatment with MO, remaining values in the range of 11.31, which do not meet the requirements of the NBR 15900/2009 and the Water Conservation and Reuse Manual in Buildings (2005) of the FIESP.

Keywords: Wastewater treatment; Concrete plant; Water Management; Moringa Oleifera. 1 INTRODUÇÃO

A busca por tratamentos de água e efluentes usando tecnologias que não usem, ou gerem, resíduos de difícil descarte, bem como sejam de fácil acesso é um desafio constante. O uso de coagulantes a base de alumínio e ferro são bastante usados no tratamento de água e efluente, possuindo boa eficiência, mas o residual desse metais na água trata pode provocar algumas doenças como, por exemplo, Alzheimer (HUANG et al., 2016; MEHDINAJADA e BINA, 2018; WANG et al., 2016; YANG et al., 2010;). Assim, alguns coagulantes naturais têm sido estudados em remoções de poluentes de água e lixiviados avaliando a demanda química de oxigênio e turbidez (ANTOV et al., 2018; SARITHA et al., 2019; TAWAKKLOY et al., 2019).

Dentre esses coagulantes naturais, pode-se destacar a Moringa Oleifera (MO), a qual é uma espécie perene, da Família Moringaceae, originária do nordeste indiano, amplamente distribuída na Índia, Egito, Filipinas, Ceilão, Tailândia, Malásia, Burma, Paquistão, Singapura, Jamaica e Nigéria (Pio Côrrea, 1984; Duke, 1987). No Brasil, a MO foi introduzida por volta de 1950, pode ser encontrada na região Nordeste, principalmente nos Estados do Maranhão, Piauí e Ceará (LORENZI e MATOS, 2002; ROCHA et al., 2011).

Araújo (2009), em seu trabalho com MO observou que sementes trituradas constituem uma alternativa em potencial para remoção de metais, em especial íons de prata Ag (I), podendo ser utilizado no tratamento de efluentes que contenham este íon. Segundo Ndabigengesere & Narasiah (1998), as sementes de MO são uma alternativa viável de agente coagulante em substituição aos sais de alumínio, que são utilizados no tratamento de água em todo o mundo. Para Gupta e Chaudhuri (1992) (apud PAULA e FERNANDES, 2015)

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.32822-32835 jun. 2020. ISSN 2525-8761 destacam que as sementes da MO produzem um óleo e uma substância solúvel em água que tem excelentes propriedades de coagulação para o tratamento de água e esgoto. Para Ademiluyi (1988), Gupta e Chaudhuri (1992), Narasiah et al (2002), Ndabigengesere e Narasiah (1998), Tat et al (2010) (apud PAULA; FERNANDES, 2015) outros resultados interessantes indicam algumas propriedades à MO um menor volume de lodo gerado após o tratamento em comparação com o uso de coagulantes químicos. Entretanto, a aplicação de MO no polimento de efluentes provenientes de reator UASB não foi eficiente, sendo justificado pela característica do esgoto não ser favorável (SILVA et al., 2007)

A indústria do concreto utiliza cerca de 800 litros de água, adquiridas de fontes superficiais e subterrâneas, para limpeza de um caminhão betoneira e a indústria do concreto produziu em torno de 72,3 milhões de metros cúbicos no ano de 2017, o que necessitaria de 9,0 milhões de caminhões betoneiras (Segundo a Associação Brasileira de Cimento Portland 2016). Mesmo com todo esse volume utilizado para a limpeza dos caminhões a grande preocupação por parte das centrais dosadoras não é com efluente gerado do processo de produção e sim com os custos finais do produto. Entretanto, esse efluente apresenta materiais suspensos, dissolvidos e outros parâmetros fora dos padrões de descarte, o que podem contaminar as águas subterrâneas e superficiais, necessitando um tratamento adequado. (BORGER et al, 1994).

Com não há uma preocupação com o tratamento desse efluente, consequentemente não há um atendimento pelo o que a lei, as resoluções, as normas e manuais de boas práticas exigem. Diferentemente do que as usinas de concreto praticam, nos grandes centros urbanos os processos de tratamento e o reuso da água vem conquistando cada vez mais espaço, visto que a escassez representa altos investimentos e custos operacionais para captação e adução de águas a grandes distâncias.

Assim, esse trabalho teve como objetivo avaliar a aplicação da MO no tratamento de efluente provenientes de usina de concreto e comparar com normas e recomendações de sobre qualidade de água para reuso.

2 METODOLOGIA

2.1 AMOSTRAGEM

As amostras foram obtidas de uma usina de concreto localizada na região metropolitana de Fortaleza que possui uma produção diária de aproximadamente 500 m³ de concreto. A empresa dispõe de vinte caminhões betoneiras e dois caminhões lançam para a

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.32822-32835 jun. 2020. ISSN 2525-8761 entrega dos seus produtos. Cada caminhão betoneira tem a disponibilidade de realizar três entregas diárias o que implica que entre os intervalos das viagens será necessário realizar a limpeza interna e externa do caminhão gerando assim a água residual. As coletas das amostras ocorreram entre os meses de março e abril de 2018. As amostras foram coletadas a meia altura do nível de água na câmara de saída do sistema de tratamento, utilizando-se de um recipiente plástico e armazenadas em garrafas de polietileno teraftalato (PET). Após as coletas, as amostras foram identificadas e enumeradas e os ensaios de caracterização ocorreram no dia posterior ao do recolhimento das matrizes.

2.2 PREPARO DA SOLUÇÃO DE MO

A solução coagulante foi preparada e utilizada no mesmo dia. Foram utilizadas sementes de MO, manualmente removidas da vagem seca e descascadas e foi retirada a película que envolve a semente, conforme a Figura 1. Logo após, foram pesadas as sementes e depois moídas. O pó proveniente da trituração foi peneirado em uma peneira de 24 mesh para garantir a granulometria.

Figura 1 – Preparo das Sementes de Moringa Oleífera

Em seguida, foram pesadas cinco medidas diferentes que variaram de um a cinco gramas de pó da semente e adicionado em 0,1 L de água destilada e que foram filtradas por um filtro de papel de 3 µm. Posteriormente as soluções foram agitadas manualmente por cinco minutos. A metodologia de preparo da solução usada foi adaptada de Ndabigengesere e Narasiah (1998).

2.3 ENSAIOS NO JAR-TEST:

O tratamento das amostras do efluente em laboratório consistiu na realização de ensaios em vasos do Jar-Test para garantir a homogeneidade nas etapas de mistura rápida e

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.32822-32835 jun. 2020. ISSN 2525-8761 lenta, e uma decantação. Nesse momento utilizaram-se cinco vasos sendo cada um com uma concentração diferente de solução de MO. Nos ensaios foram usados 1,0 L do efluente com 0,1 L da solução de MO. Após a inserir a solução de MO no efluente, foi usado 1 minuto de mistura rápida (100 RPM) e 20 minutos de mistura lenta (40 RPM), e 6 horas de decantação, sendo retiradas alíquotas em intervalos de uma hora para análise dos parâmetros.

2.4 PARÂMETROS ANALISADOS

Foram analisados os seguintes parâmetros: pH, turbidez, condutividade elétrica, sólidos dissolvidos, nitrito e fósforo com o intuito de avaliar a eficácia da solução de MO em várias concentrações no processo de tratamento da água residual da usina de concreto. As metodologias de análise seguiram o Standard Methods For The Examination of Water and Wastewater 20th Edition (APHA, 1998).

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

A aplicação de coagulantes é considerada uma etapa importante no tratamento da água, pois além de ser responsável em remover o aspecto de turbidez da água relacionada com os parâmetros físico-químicos básicos: turbidez, pH e alcalinidade da água bruta.

3.1 PERFIL DO PH

A Figura 2 apresenta os resultados encontrados de pH com várias concentrações de solução de MO versus o tempo de decantação. Com os resultados obtidos pode-se perceber que em todas as soluções ocorreram reduções dos valores de pH. Dentre as soluções pesquisadas o melhor resultado foi obtido na concentração de cinco gramas, nesse caso houve uma redução de 5,5%, ou seja, no tempo zero o valor do pH era igual a 11,96 e após seis horas de decantação o valor do pH passou para 11,31, mesmo assim ficando 32% acima do limite aceitável de acordo a NBR 15900 (ABNT, 2009).

Yarahmadi et al. (2009) mostraram quando compararam a eficiência de coagulação do cloreto de alumínio e do extrato da semente de MO, que o pH final da água não foi alterado com o extrato da MO, já o cloreto de alumínio provocou a redução do mesmo. Através dos ensaios foi possível perceber que a redução do pH com a utilização da MO foi bem discreta.

Segundo Su et al (2002), é importante ressaltar que o elevado valor do pH da água residuária do concreto, entre 11 - 12 e, consequentemente, alta alcalinidade é devido a presença de hidróxidos e carbonatos. Segundo Zervaki et al (2013), o pH elevado influência diretamente

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.32822-32835 jun. 2020. ISSN 2525-8761 nas propriedades mecânicas do concreto havendo assim a necessidade de um tratamento antes da sua reutilização na produção concreto.

Figura 2 – Caracterização da água residual com relação ao pH.

3.3 PERFIL DA TURBIDEZ

A turbidez das amostras coletadas após o tratamento apresentou variações consideráveis com a utilização das diversas soluções de MO com relação ao período de decantação, Figura 3. Dorea (2006) afirma que a eficiência de remoção de turbidez varia conforme as características da fonte de água, a técnica de preparação do coagulante e do tipo de semente.

É possível perceber que houve melhoras significativas nos resultados de turbidez em todas as soluções, Figuras 3 e 4. O resultado mais satisfatório foi na solução de duas gramas, onde a turbidez ao final de seis horas de decantação alcançou 0,39 unidades de turbidez (NTU). Por outro lado, percebe-se que uma quantidade elevada de MO na solução interfere no resultado da turbidez. Todavia, em todas as outras concentrações de MO os dados obtidos atendem os limites aceitáveis das NBR 15.900 e o manual da FIESP.

Sani (1990) apud Silva (2006) realizou testes em jarros utilizando sementes de MO, em amostras de água com turbidez variando de 80 a 800 NTU e dureza variando de 300 a 900 mg.L-1 de CaCO3. O autor verificou remoção de turbidez de 92 a 99% e redução entre 60– 70% na dureza após a coagulação e duas horas de sedimentação.

11 11,2 11,4 11,6 11,8 12 12,2 0 1 2 3 4 5 6 pH Horas de Decantação (h)

1 grama Moringa Oleifera 2 gramas Moringa Oleifera 3 gramas Moringa Oleifera 4 gramas Moringa Oleifera 5 gramas Moringa Oleifera

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Figura 3 – Caracterização da água residual com relação a Turbidez.

Figura 4. Efluente nas condições antes do tratamento (A) e após do tratamento (B).

3.4 PERFIL DA CONDUTIVIDADE ELÉTRICA

Embora não haja valores de referência nas NBR 15.900 e no Manual da FIESP 2005, os valores adequados de condutividade para a água, sabe-se que quanto mais íons estão presentes, maior é a condutividade. Porém, isso não determina, especificamente, quais os íons presentes em determinada amostra, mas pode contribuir para possíveis impactos no corpo d’água que venha a receber esses efluentes ou na qualidade do concreto, caso se queira utilizar esse efluente como água de reuso na preparação de concreto.

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 0 1 2 3 4 5 6 Tu r b id e z (u T) Horas de Decantação (h)

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.32822-32835 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Mesmo sem ser contemplado pelo os parâmetros estudados, achou-se interessante analisar o comportamento da condutividade elétrica na água em estudo. A Figura 5 mostra o comportamento da condutividade elétrica em diferentes concentrações de MO versus o tempo de decantação. É perceptível que os resultados tiveram melhoras significativas em todas as concentrações de solução MO. Os resultados são satisfatórios, na solução de cinco gramas, onde ocorreu o melhor resultado ao final de seis horas havendo uma redução de 57,50% do tempo zero ao término da decantação.

Na legislação do Brasil não existe um limite superior deste parâmetro tido como aceitável. Porém, deve-se notar que oscilações na condutividade da água, ainda que não causem dano imediato ao ser humano, podem indicar tanto uma contaminação do meio aquático por efluentes industriais como o assoreamento acelerado de rios por destruição da mata ciliar (LÔNDERO e GARCIA, 2010).

Figura 5 – Caracterização da água residual com relação à Condutividade Elétrica.

3.5 SÓLIDOS DISSOLVIDO TOTAL (SDT)

A Figura 6 apresenta os resultados encontrados com relação aos sólidos dissolvido total em várias concentrações de solução de MO versus o tempo de decantação. Com os dados é possível perceber que em todas as concentrações de MO ocorreram reduções dos valores dos Sólidos dissolvidos Totais.

Dentre os dados, a solução que apresentou melhores resultados foi obtida na concentração de duas gramas. No estágio inicial o valor era de 706 mg/L passando para 457 mg/L. Todavia, todas as soluções analisadas atenderam. Geralmente não é possível obter água

800 1000 1200 1400 1600 0 1 2 3 4 5 6 C o n d . e lé tr ic a (µS /c m ) Horas de Decantação (h)

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.32822-32835 jun. 2020. ISSN 2525-8761 totalmente clarificada apenas pelo uso da coagulação/Floculação/Sedimentação, sendo necessário complementar o tratamento com uma etapa de filtração (MORETI et al, 2013).

Figura 6 – Caracterização da água residual com relação ao Sólido Dissolvido Total.

3.6 FÓSFORO E NITRITO

Dos parâmetros analisados o Manual de Conservação e Reuso da água em Edificações - FIESP 2005 e a NBR 15.900 estabelece dados de fósforo e nitrito presentes em uma amostra. Foram realizadas as análises para as soluções com duas gramas e com cinco gramas de MO ao término da decantação (após 6 horas de decantação).

Os dados obtidos para fósforo com a solução de duas gramas foi de 0,09 mg/L e o resultado o alcançado com a solução de cinco gramas foi de 0,33 mg/L, Figura 7. Os limites aceitáveis são 0,10 mg/L e 100 mg/L para o Manual FIESP 2005 e para a NBR 15.900 respectivamente. Os resultados mostram um aumento na concentração de fósforo com o aumento da concentração de MO utilizada, que pode ser explicado pela presença do fósforo na composição química da semente da MO (Renata et al., 2011). Com os dados apresentados a solução de cinco gramas não atende os pré-requisitos.

Para a remoção de nitrito, os resultados obtidos mostraram uma leve remoção, com a solução de duas gramas foi de 0,323 mg/L (7,71% de remoção), onde o limite aceitável é de até de 1,00 mg/L, Figura 7. O valor com a solução de cinco gramas foi ainda mais expressivo com o resultado encontrado de 0,297 mg/L (15,14% de remoção) ao final de seis horas, Figura 7. 0 200 400 600 800 0 1 2 3 4 5 6 S D T (m g/ L) Tempo de Decantação (h)

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Figura 7 – Caracterização da água residual com relação ao Nitrito e Fósforo.

A Tabela 1 faz um resumo dos resultados obtidos com a solução de cinco gramas após seis de decantação e é possível identificar onde há necessidades de melhorar e um possível tratamento adicional.

Tabela 1: Parâmetros Comparativos – Limites Aceitáveis.

Parâmetros Autor I II III IV

pH 11,31 6 a 9 6 a 9 6 a 9 ≥ 5

Cor (UH) − ≤ 10 UH − − Amarelo claro a Incolor*

Turbidez 0,59 ≤ 2UT − ≤ 5UT 5 UT Odor e aparência − Não Desagradáv eis Não Desagradáv eis Não Desagradáv eis Isento Nitrito (mg/L) 0,297 ≤1 mg/L − − − Condutividade Elétrica (µS/cm2) 914 − − − − Fósforo total (mg/L) 0,33 ≤ 0,1 mg/L − − 100 mg/L Sólidos suspensos total (SST) (mg/L) _ ≤ 5 mg/L 30 mg/L − − Sólidos dissolvido total (SST) (mg/L) 458 ≤ 500 mg/L − 30 mg/L 50.000mg/L 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 Nitrito Fósforo N itr ito e F ó sfo r o (m g/ L) Conc. Inicial 2 g 5 g

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Legenda: I – Conservação e Reuso da água em Edificações - Manual da FIESP 2005, padrão de qualidade de água recomenda para águas de reuso Classe 1 (Lavagem de Veículos e Descarga de bacias sanitárias). II - Conservação e Reuso da água em Edificações - Manual da FIESP 2005, padrão de qualidade de água recomenda para águas de reuso Classe 2 (lavagem de agregados; preparação de concreto; compactação do solo e controle de poeira.). III - Conservação e Reuso da água em Edificações - Manual da FIESP 2005, padrão de qualidade de água recomenda para águas de reuso Classe 3 (Irrigação de áreas verdes e rega de jardins). IV - NBR 15.900 – Água para amassamento do concreto Parte 1: Requisitos

4 CONCLUSÃO

A solução de Moringa na concentração de 5g apresentaram os melhores resultados atendendo as condições sugeridas. Verificou-se que o tratamento com a solução de moringa mostrou resultados eficazes quanto à remoção de parâmetros como turbidez, condutividade elétrica, sólidos dissolvidos, sólidos totais e fósforo dos efluentes. Apenas o pH não atendeu o requisito proposto, sendo assim fazendo-se necessário outro tipo de tratamento para a sua correção.

AGRADECIMENTOS

Ao Laboratório de Qualidade de Água da UNIFOR pela realização dos ensaios e análises dos parâmetros do efluente.

REFERÊNCIAS

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