ANÁLISE DO IMPACTO AMBIENTAL CAUSADO PELO DESCARTE DAS VÍSCERAS DE PEIXE NO AÇUDE CASTANHÃO E PERSPECTIVAS DE SEU
APROVEITAMENTO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL
Pâmela Sampaio Lopes Departamento de Geografia; Universidade Federal do Ceará, pamsamlo@yahoo.com.br; Ana Kariny Maia Nogueira Departamento de Geografia; Universidade Federal do Ceará;annykariny10@ot.ufc.br; Erika de Almeida Sampaio Braga Departamento de Engenharia Hidráulica e ambiental; Universidade Federal do Ceará;andreierika@yahoo.com.br; Francisco Francielle Pinheiro dos Santos Departamento de Engenharia Química; Universidade Federal do Ceará;pinheiro_santos@yahoo.com.br; Marisete Dantas de Aquino Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental; Universidade Federal do Ceará; marisete@ufc.br. O açude Castanhão, maior reservatório hídrico do Estado do Ceará (6,3 bilhões de m³), produz atualmente cerca de 1.500 toneladas/ano do peixe Tilápia do Nilo (Oreochromis
Niloticus L.) cultivada em tanques–rede, com capacidade para produzir algo em torno de
35.000 toneladas/ano. Esta produção corresponde a cerca de 21% do potencial estimado para o estado que gira em torno de 166.667 t/ano. Deste volume extrai-se cerca de 10% de material visceral os quais são descartados no solo gerando contaminação do meio ambiente. O material visceral entra em decomposição gerando mau cheiro e o material líquido penetra no solo contaminando o lençol freático e consequentemente o próprio açude. Este material líquido é composto principalmente por material graxo podendo ser utilizado como matéria prima para a produção de biodiesel. Assim, este trabalho tem como objetivo analisar os impactos gerados pelo descarte destes resíduos no açude Castanhão e a potencialidade de utilizá-los como matéria prima para a produção de biodiesel. Fez-se estudo de campo coletando amostras das vísceras de peixe, água do açude e foi realizada a reação de transesterificação para a produção de biodiesel. As vísceras já estavam contaminando o açude levando-o ao processo de eutrofização. Obtidos os resultados, observou-se que a eliminação deste material do meio representa melhorias ambientais e o biodiesel produzido a partir do óleo extraído das vísceras de peixe apresentou rendimentos acima de 95%. Assim, conclui-se que o material descartado apresenta-se como excelente matéria-prima para a produção de biodiesel, levando maiores rendimentos financeiros aos piscicultores e reduzindo impactos ambientais, principalmente no que se refere á degradação do solo e vegetação (não avaliados, porém recomendados). Portanto, têm-se enormes perspectivas do uso do óleo das vísceras de Tilápia para a produção de biodiesel.
PALAVRAS-CHAVE: Meio ambiente, biodiesel, Tilápia do Nilo, degradação, qualidade da água.
O açude Castanhão, maior reservatório hídrico do Estado do Ceará (6,3 bilhões de m³), produz atualmente cerca de 1.500 toneladas/ano do peixe Tilápia do Nilo (Oreochromis
Niloticus L.) cultivada em tanques–rede, com capacidade para produzir algo em torno de
35.000 toneladas/ano. Esta produção corresponde a cerca de 21% do potencial estimado para o estado que gira em torno de 166.667 t/ano. Deste volume extrai-se cerca de 10% de material visceral os quais são descartados no solo gerando contaminação do meio ambiente. O material visceral entra em decomposição gerando mau cheiro e o material líquido penetra no solo contaminando o lençol freático e consequentemente o próprio açude. Este material líquido é composto principalmente por material graxo podendo ser utilizado como matéria prima para a produção de biodiesel (PROJETO BIOPEIXE, 2008).
A indústria do biodiesel representa uma boa opção de mercado para aproveitamento do óleo extraído a partir dos resíduos gerados pela indústria do beneficiamento de peixe. A produção do biodiesel no nordeste brasileiro se reveste de uma esperança de vida melhor para incontáveis agricultores do semi-árido nordestino (DIAS, 2009).
Ainda, segundo (Dias, 2009), o biodiesel é um combustível alternativo ao diesel fóssil, originado a partir de um processo químico que utiliza óleos vegetais ou gorduras animais, associadas a um álcool (metílico ou etílico) denominado transesterificação. O biodiesel possui um forte apelo social, por se tratar de uma fonte de energia renovável, limpa, originada da agricultura, pecuária e pisicultura. É capaz de gerar emprego e renda no campo, assim como diminuir a dependência brasileira dos mercados internacionais de energia.
Fez-se estudo de campo coletando amostras das vísceras de peixe, água do açude Castanhão e foi realizada a reação de transesterificação para a produção de biodiesel. As vísceras já estavam contaminando o açude levando-o ao processo de eutrofização.
A eutrofização, que é crescimento exagerado de algas, acontece principalmente devido a influências antrópicas relacionadas ao desenvolvimento de atividades industriais, agropastoris, bem como despejo do esgoto produzido em centros urbanos (Ferreira, 2004).
As análises físico-químicas nas amostras de água do açude Castanhão, para determinação dos parâmetros, amônia total (mgNH3/L), fósforo total (mgP/L) e substâncias solúveis em hexano – óleos e graxas (mg/L), foram seguidos os procedimentos descritos em
APHA, 2005. Depois da caracterização os resultados foram comparados com a Portaria SEMACE nº154/02 e Resolução CONAMA nº357/05.
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
O trabalho tem como objetivo geral analisar os impactos gerados pelo descarte destes resíduos no açude Castanhão e a potencialidade de utilizá-los como matéria prima para a produção de biodiesel.
2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Caracterização físico-química dos parâmetros, amônia total, fósforo total e substâncias solúveis em hexano (óleos e graxas) da qualidade da água do açude;
Comparação dos resultados dos parâmetros analisados com os padrões da Portaria SEMACE nº154/02 e Resolução CONAMA Nº 357/05;
Extração do óleo das vísceras de tilápia;
Síntese de biodiesel em bancada de laboratório;
Estudo da viabilidade, através do cálculo do rendimento, da produção de biodiesel utilizando como matéria prima o óleo extraído das vísceras de tilápia.
3 METODOLOGIA
3.1 LOCAL DE ESTUDO
O Açude Castanhão está situado nos municípios de Alto Santo, Jaguaribara, Jaguaribe e Jaguaretama. Está distante 253km de Fortaleza. Seu reservatório, de 325 quilômetros quadrados, tem capacidade de 6,7 bilhões de metros cúbicos de água em 48km de comprimento.
As coletas das amostras de água no açude foram realizadas semanalmente durante os meses de outubro a dezembro de 2009, na superfície da coluna d’água, em frascos previamente lavados, enxaguados e, no momento da coleta lavados com a própria amostra, armazenados em caixa de isopor com gelo para preservação das amostras até a chegada ao Laboratório de Química Ambiental (LQA) da Fundação Núcleo de Tecnologia Industrial do Ceará (NUTEC), onde foram realizadas as análises físico-químicas dos parâmetros Amônia total, Fósforo total e Substâncias solúveis em hexano (óleos e graxas) para caracterização da qualidade da água do açude Castanhão.
3.3 COLETA DAS VÍSCERAS DE TILÁPIA
As amostras das vísceras de tilápia foram doadas pelos pisicultores do açude Castanhão, armazenadas em caixa de isopor com gelo para preservação das amostras até a chegada ao Laboratório de Referências em Biocombustíveis (LARBIO) também do NUTEC, onde foram realizadas a extração do óleo das vísceras para síntese de biodiesel em bancada.
3.4 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS DA ÁGUA
A tabela 1 abaixo mostra os resultados médios obtidos dos parâmetros analisados e a comparação com os valores máximos permitidos pela Portaria SEMACE Nº 154/02 e Resolução CONAMA Nº 357/05.
Tabela 1: resultados médios obtidos e padrões da legislação
Meses de coleta/Padrões NH3 (mg/L) P (mg/L) Óleos e graxas (mg/L) Outubro 2,100 0,060 61,000 Novembro 2,000 0,048 58,000 Dezembro 1,800 0,030 49,000
SEMACE Nº154/02 5,000 - Óleos minerais (20) e Óleos vegetais e animais (50)
CONAMA Nº357/05 2,000 0,025 Virtualmente ausentes Determinação de amônia total – método colorimétrico com reativo de Nessler
O reativo de Nessler é adicionado à amostra na presença de íons de NH4+ ou NH3 e forma uma coloração amarela, a qual, em concentrações elevadas, torna-se marrom. Para eliminar interferências de íons de magnésio e cálcio por precipitação no meio alcalino, é adicionado tartarato de sódio ou potássio (sal de Rochelle). A medição da concentração de amônia é feita em 420nm, no espectrofotômetro. A intensidade da coloração é proporcional à concentração de NH3. A faixa de medição é de 0,02 a 5mg NH3/L.
Determinação de fósforo total – método colorimétrico do persulfato + ácido ascórbico
O molibdato de amônio reage com ortofosfato, em meio ácido, formando ácido fosfomolíbdico o qual é reduzido com ácido ascórbico, na presença de um catalisador (antimoniltartarato de potássio) para\azul de molibdênio. A intensidade da coloração azul é proporcional a concentração de ortofosfato e pode ser medida em 882nm, no espectrofotômetro.
Substâncias solúveis em hexano (Óleos e graxas) – método Soxlet de extração por solvente
O método consiste em colocar o balão de fundo chato (250ml) na estufa por uma (1) hora à 100ºC, esfriar em dessecador por trinta (30) minutos e pesar (P1). Medir em uma proveta 100ml da amostra, adicionar 5ml de ácido clorídrico (HCL) P.A., filtrar a amostra em bomba de vácuo com filtro contendo papel de filtro e, após filtração retirar o papel de filtro colocando-o na estufa à 100ºC em cápsula de porcelana para secagem. Depois de seco, dobrar o papel para colocá-lo no cartucho de extração e levá-lo ao sistema de refluxo para extração do solvente (hexano P.A). A sequência de vaporização e lavagem através da amostra constitui um ciclo. A extração consistiu de 20 ciclos/hora durante 4 horas. Após a retirada do solvente, resta a gordura extraída no balão. Colocou-se novamente o balão na estufa por 1 hora, esfriou-se e pesou-se (P2). A concentração de óleos e graxas é calculada de acordo com a equação 1 abaixo.
Óleos e graxas (mg/L) = (P2 – P1) x 1000 Equação 1 Onde: P1 = peso do balão de fundo chato (250ml) seco
3.5 EXTRAÇÃO DO ÓLEO DAS VÍSCERAS DE TILÁPIA
Para extração do óleo das vísceras de tilapia, as vísceras foram colocadas em uma estufa à temperatura de 105 – 110ºC até fundir completamente. Em seguida filtrou-se à vácuo usando filtro de büchner contendo uma pré-capa de terra diatomácea.
3.6 SÍNTESE DO BIODIESEL
A tabela 2 apresenta as condições reacionais padrões para a síntese de biodiesel.
Tabela 2: condições reacionais padrões
Produto Razão molar (MeOH/Óleo) % NaOH t (min) T (ºC) Biodiese
l
6 0,5 45 60
Para a síntese de biodiesel pesou-se 200g do óleo extraído em um balão volumétrico de 1000 ml de fundo chato esmerilhado com duas aberturas laterais, o mesmo foi colocado em chapa aquecedora com agitação magnética para homogeneização da mistura à 60 ºC. Em seguida pesou-se as quantidades de catalisador e álcool metílico ambos no mesmo balão de fundo chato de 250 ml. Colocou-se o balão em chapa aquecedora com agitação magnética para dissolver o hidróxido de sódio (NaOH). Após completa dissolução, adicionou-se ao óleo aquecido e marcou-se o tempo de acordo com as condições descritas na tabela 2. Decorrido o tempo de reação, a mistura reacional foi transferida para um funil de separação de 500 ml para separação das fases éster (superior e menos densa) e fase glicerina (inferior e mais densa.
Depois da separação das fases, tanto o éster metílico formado (biodiesel) como a glicerina, foram submetidos a processos de purificação. O biodiesel é purificado através de lavagens com água destilada para remoção de traços de glicerina livre, catalisador, álcool, sabão e outras impurezas. Depois da purificação, o biodiesel ainda é submetido a desumidificação para retirada de qualquer água remanescente e, posterior caracterização através das determinações feitas em óleos e gorduras, chamadas índices de suas propriedades físico-químicas para comprovar se estas propriedades se encontram de acordo com as especificações da Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP).
3.7 RENDIMENTO DO BIODIESEL
O rendimento do processo de produção do biodiesel, foi calculado após a separação das fases éster e fase glicerina, seguida de purificação da fase éster (biodiesel) e desumidificação. A massa de biodiesel produzida foi de 191,000g. O rendimento do processo foi calculado de acordo com a equação 2:
R = (massa do biodiesel / massa do óleo) x 100% Equação 2 Onde: R = rendimento do processo (%)
Substituindo os valores da massa do óleo pesada para a reação de transesterificação para síntese do biodiesel, que foi 200g e a massa do biodiesel produzido após a purificação foi de 191,000g, o rendimento obtido foi de 95,50%.
4 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Diante dos resultados obtidos e apresentados na tabela 1, pode-se concluir que o descarte das vísceras de tilápia nas águas do açude Castanhão, a maioria das concentrações dos parâmetros analisados encontram-se em desacordo com as legislações citadas. A amônia e o fósforo, que são constituintes das células animais, podem ocasionar a eutrofização das águas com implicações diretas nos níveis de oxigênio, que quando está reduzido afeta a respiração dos peixes.
Os óleos e graxas, provavelmente são devidos a presença de substâncias orgânicas de origem animal (vísceras), substâncias raramente encontradas em águas naturais. Como são substâncias de difícil degradação, têm influência direta também no consumo de oxigênio nas águas do açude Castanhão.
Porém recomenda-se análises físico-químicos dos parâmetros estudados na água do açude também na estação chuvosa, já que estes dados estudaram a qualidade da água no período seco. Este, de forma geral, é marcado pela piora da qualidade da água em função da diminuição da disponibilidade hídrica, ocorrendo concentração dos materiais que degradam a qualidade das águas. Sugere-se ainda, um estudo hidrogeológico da área impactada e de seu entorno, como o possível grau de degradação causado pelas vísceras no solo.
Quanto à produção de biodiesel a partir das vísceras de tilápias, ficou comprovado, através do rendimento obtido do biodiesel sintetizado usando como matéria prima esse óleo, é viável um incentivo à extração do óleo e sua comercialização por parte dos pisicultores do local, ao invés de descartar as vísceras nas águas do açude.
Neste sentido, o aproveitamento das gorduras das vísceras de peixe é altamente justificável, pois trará vantagens econômicas para o local, além de sanar o grande problema de eliminação de resíduos, material poluente e de difícil descarte.
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BIOPEIXE. Projeto de produção de biodiesel a partir do beneficiamento da gordura de vísceras de peixe em mini-usinas. ASTEF-NUTEC, 2008.
BRASIL. AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO (ANP). Resolução nº 42 de 24 de novembro de 2004. Estabelece a especificação para a comercialização de biodiesel que poderá ser adicionado ao óleo diesel na proporção 25 volume. Disponível em: <HTTP://WWW.anp.gov.br/petro/legis_biodiesel.asp>. Acesso em: 25 jun 2010.
BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução nº 357 de 17 de março de 2005. Dispõe sobre classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Disponível em: <HTTP//WWW.mma.gov.br>. Acesso em: 25 jun. 2010.
DIAS. F. P. Aproveitamento de vísceras de tilápia para produção de biodiesel. 2009. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil-Saneamento Ambiental) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza.
FERREIRA. A. C. da S. Persistente floração da cianobactéria Planktothrix agardhil (Gomont) Anagnostidis & Komárek no açude Gavião, Pacatuba/CE e suas implicações para o abastecimento da cidade de Fortaleza. Simpósio Luso-Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. De 28/03 a 02/04/2004 – Natal – Rio Grande do Norte – Brasil.
SEMACE. Superitendência Estadual do Meio Ambiente. Portaria Nº154 de 22 de julho de 2002. Dispõe sobre padrões e condições para lançamento de efluentes líquidos gerados por
