Resíduos alimentares como cascas de frutas e sementes atuando como
coagulantes orgânicos no tratamento de efluente textil
Food residues such as fruit shells and seeds acting like organic coagulants of the
testile effluent treatment
DOI:10.34117/bjdv6n5-149
Recebimento dos originais: 20/04/2020 Aceitação para publicação: 08/05/2020
Julio Cesar Angelo Borges
Discente do curso de Engenharia Ambiental da Universidade Tecnológica Federal do Paraná Instituição: Universidade Tecnológica Federal do Paraná, UTFPR campus Londrina
Avenida dos Pioneiros, 3131, Morumbi, Londrina - PR, Brasil E-mail:julioborges@alunos.utfpr.edu.br
Edilaine Regina Pereira
Doutora em Agronomia pela Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiros - ESALQ/USP Docente do Curso de Engenharia Ambiental da Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Instituição: Universidade Tecnológica Federal do Paraná Avenida dos Pioneiros, 3131, Morumbi, Londrina - PR, Brasil
E-mail:edilainepereira@utfpr.edu.br Thaís Ribeiro
Graduada em Engenharia Ambiental pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná Mestranda do curso de Engenharia Ambiental da Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Instituição: Universidade Tecnológica Federal do Paraná, UTFPR campus Londrina Avenida dos Pioneiros, 3131, Morumbi, Londrina - PR, Brasil
E-mail:thaisribeiro@alunos.utfpr.edu.br Fellipe Jhorda Ladeia Janz
Graduado em Engenharia Ambiental pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná Mestrando do curso de Engenharia Ambiental da Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Instituição: Universidade Tecnológica Federal do Paraná, UTFPR campus Londrina Avenida dos Pioneiros, 3131, Morumbi, Londrina - PR, Brasil
E-mail:fellipejanz@hotmail.com Gabriele Lopes Silva
Graduada em Engenharia Ambiental pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Instituição: Universidade Tecnológica Federal do Paraná, UTFPR campus Londrina
Avenida dos Pioneiros, 3131, Morumbi, Londrina - PR, Brasil E-mail: gabrielelopes.silva1@gmail.com
RESUMO
Esta pesquisa possui como objetivo avaliar a eficiência de novas fontes de coagulantes orgânicos originados a partir de restos alimentícios como cascas de frutas (casca de maracujá) e sementes (semente de melancia e semente de Moringa oleifera) como alternativas aos coagulantes inorgânicos abundantemente empregados nas estações de tratamento de esgoto, testado aqui como alternativa de baixo custo para o tratamento do efluente de indústria têxtil. Utilizou-se o equipamento Jar Teste simulando os processos de coagulação / floculação / sedimentação para o ensaio da ação dos
coagulantes. Foram analisados os parâmetros pH, condutividade elétrica, cor aparente e turbidez. Os ensaios foram realizados em duplicata e os resultados foram avaliados estatisticamente através do programa (R) versão 3.4.2 por meio da análise de variância ANOVA. Os resultados demonstraram o elevado potencial dos novos coagulantes empregados, destacando-se as potencialidades da semente de Moringa oleifera atingindo valores acima de 90% de eficiência de remoção de cor aparente e turbidez, seguido da casca de maracujá que apresentou 55% de eficiência de remoção de turbidez e da semente de melancia com 43% de eficiência de remoção de cor aparente.
Palavras-Chave: Efluente têxtil, coagulantes, tratamento ABSTRACT
This research aims to evaluate the efficiency of new sources of organic coagulants originated from food residues such as fruit husks (passion fruit pill) and seeds (watermelon seeds and Moringa
oleifera seeds) as alternatives to inorganic coagulants abundantly employed in the stations of Water
and sewage treatment, tested here as a low cost alternative for the treatment of the effluent of textile industry. The equipment Jar test was used to simulated the coagulation/flocculation/sedimentation process. And were analyzed the parameters pH, electrical conductivity, apparent color and turbidity. The assays were performed in duplicate and the results were statistically evaluated through the (R) version 3.4.2 program using ANOVA variance analysis. The results showed the high potential of the new coagulants used, especially the potential of Moringa oleifera seed reaching values above 90% of apparent color removal and turbidity, followed by the passion fruit peel that presented 55% removal efficiency turbidity and watermelon seed with 43% apparent color removal efficiency. Keywords: Textile effluent, coagulants, effluent
1 INTRODUÇÃO
O processo do fio de seda gera grande quantidade de efluente, devido ao fluxo de seu processo produtivo. Efluentes da indústria de seda são fontes abundantes de sericina uma vez que é removida do fio de seda no processo de cozimento, onde os casulos são cozidos em água quente sob pressão, afim de amolecer a goma de sericina, fazendo as fibras desenrolarem mais facilmente.
Levando em consideração o risco de poluição ambiental, que pode ser causado devido ao lançamento desse efluente nos corpos hídricos receptores, o tratamento do efluente torna-se fundamental. Os coagulantes mais empregados pelas estações de tratamento de efluente são de origem inorgânica merecendo destaque o sulfato de alumínio, cloreto férrico, cloreto de polialumínio e outros polímeros sintéticos inorgânicos (MORAMUDAII e FERNANDO, 2001).
Contudo estudos relacionam diversos inconvenientes como por exemplo geração de grandes quantidades de lodo não biodegradável, principalmente com o uso inadequado em alguns países ou aos custos elevados desses produtos (ADEJUMO et al., 2013).
Mediante a importância do processo de coagulação na estação de tratamento de efluente da indústria têxtil, tornam-se imprescindíveis estudos mais aprofundados sobre os tipos de coagulantes existentes.
O uso de diferentes coagulantes vem sendo estudado em diversos setores, bem como a substituição dos coagulantes inorgânicos por coagulantes orgânicos, por serem biodegradáveis, atóxicos e gerarem menor quantidade de lodo residual, e também devido às semelhanças na eficiência de remoção de cor aparente, turbidez e matéria orgânica quando comparados com os inorgânicos (FERRARI, 2015).
Diante destes fatos cresce a busca por produtos alternativos para auxiliar no tratamento do efluentes recaindo sobre os coagulantes orgânicos oriundos muitas vezes de plantas ou de resíduos alimentares humanos, como sementes ou cascas de frutas que são descartados em aterros ou lixões, mesmo podendo apresentar grande potencial para o uso no tratamento de efluente.
2 MATERIAL E MÉTODOS
Neste trabalho foi realizada uma coleta do efluente gerado no processo de fiação da seda de uma indústria têxtil localizada na cidade de Londrina - Paraná. Utilizou-se o equipamento Jar teste aplicando-se como coagulantes a farinha de cascas de maracujá, as sementes de melancia e a semente de Moringa oleifera.
A farinha foi produzida após secagem de 2,5 Kg de cascas de maracujá e 600 g de sementes de melancia em estufa a 45 ºC, trituração do material em liquidificador e peneiramento com peneira de 0,80µm para segregar o material grosseiro. Para a produção da extração da solução de Moringa
oleifera foram utilizadas 50g de sementes trituradas em 1 L de água destilada e 1,0 M de NaCl. Desta
solução preparada, foram aplicados 4 gL-1 das farinhas de maracujá e melancia, além de 4 mgL-1 de solução de Moringa oleifera.
Após adicionar os coagulantes utilizou-se adaptações de THEODORO (2012) para simulação dos processos de coagulação/floculação/sedimentação. As coletas foram realizadas nos tempos 3, 13, 23, 33 minutos contados a partir do desligamento do equipamento, correspondendo respectivamente a T1, T2, T3, T4.
Os parâmetros analisados foram cor aparente (mg PtCo L-1), turbidez (NTU), pH e condutividade elétrica (mS m-1) de acordo com APHA (2012). Os ensaios foram realizados em duplicata e por fim os resultados foram avaliados utilizando análise estatística de análise de variância (TESTE ANOVA) usando o software R, versão 3.4.2. O teste de Tukey a nível de 5% de significância foi aplicado quando a diferença apresentou resultados de significância.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Primeiramente realizou-se a caracterização da amostra bruta obtendo os seguintes resultados: pH 5,90; condutividade elétrica 0,73mSm-1; cor aparente 1140 mg PtCo L-1; turbidez 224 NTU.
Observa-se na Figura 1 e 2 os resultados de condutividade elétrica e pH para os ensaios realizados, respectivamente.
Figura 1 - Resultados obtidos para a condutividade elétrica (a) em mSm-1 apresentados durante o ensaio.
Figura 2 – Resultados obtidos para o pH apresentados durante o ensaio
Para a condutividade elétrica a Figura 1 mostra que as amostras tratadas com Moringa oleifera e casca de maracujá elevaram a condutividade elétrica para cerca de 1,05 mS m-1 em relação ao valor bruto. A elevação da condutividade para as amostras tratadas com Moringa oleifera ocorrem devido a adição de NaCl na solução coagulante o que acarreta um aumento nos sais da amostra; já para as amostras tratadas com casca de maracujá acredita-se que isso ocorra devido da elevada presença de sais minerais contidos na casca desta fruta, o que também acarretaria na elevação dos íons presentes neste efluente elevando-se desta forma a condutividade elétrica do meio.
Os resultados de pH demonstrados pela Figura 2 apresentou valores de elevação do pH, principalmente entre as amostras tratadas com semente de melancia e Moringa oleifera, apresentando aumento nos valores para mais de 7,0 enquanto a amostra bruta apresentou valores de 5,90.
Os valores obtidos durante as análises estão apresentados na Tabela 1, eles representam as variações dos parâmetros cor aparente e turbidez em relação as repetições e aos tratamentos ao longo dos tempos. A partir desses dados foram realizadas análises da porcentagem de eficiência de remoção para cor aparente e turbidez, onde os resultados encontram-se na Figura 3 e 4, respectivamente.
0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 R1 R2 R1 R2 R1 R2 R1 R2 T1 T2 T3 T4 Melancia 0.79 0.81 0.81 0.81 0.82 0.81 0.78 0.83 Moringa 1.07 1.09 1.07 1.08 1.07 1.09 1.04 1.08 Maracujá 1.02 1.04 1.07 1.04 1.07 1.02 1.04 1.04 C o n d u ti v id ad e E lé tr ic a (m S m -1) 6.40 6.50 6.60 6.70 6.80 6.90 7.00 7.10 7.20 7.30 R1 R2 R1 R2 R1 R2 R1 R2 T1 T2 T3 T4 Melancia 7.07 7.09 7.08 7.08 7.04 7.02 7.04 7.03 Moringa 7.14 7.18 7.16 7.15 7.14 7.14 7.17 7.21 Maracujá 6.55 6.56 6.64 6.64 6.69 6.65 6.69 6.71 pH
Tabela 1. Valores do parâmetro cor aparente (a) em mgPtCo L-1, e turbidez (b) em NTU durante o ensaio. Coagula ntes T1 T2 T3 T4 R1 R2 R1 R2 R1 R2 R1 R2 Melanci a 200 198 185 190 174 170 157 157 Moringa 109 119 36,1 36,6 20,7 20,7 17,1 16,3 Maracuj á 134 125 108 112 102 103 101 101 (a) Coagula ntes T1 T2 T3 T4 R1 R2 R1 R2 R1 R2 R1 R2 Melanci a 850 800 695 775 700 690 585 645 Moringa 780 760 136 138 113 106 97 98 Maracuj á 1025 950 990 995 950 890 925 900 (b)
Figura 3 - Valores de porcentagem de eficiência de remoção do parâmetro cor aparente durante o ensaio.
Figura 4 - Valores de porcentagem de eficiência de remoção do parâmetro turbidez durante o ensaio.
Todos os tratamentos adotados apresentaram capacidade de remoção da cor aparente e da turbidez (Figura 3 e 4, respectivamente). Em ambos os parâmetros o tratamento a base de Moringa
oleifera apresentou os melhores resultados, superando os 90% de eficiência de remoção tanto de cor
aparente (aproximadamente 91%) como de turbidez (aproximadamente 93%).
A semente de melancia apresentou melhores resultados na remoção de cor aparente em comparação a casca de maracujá (aproximadamente 43% para a semente de melancia contra 21% da casca do maracujá), que por sua vez foi mais efetivo na remoção de turbidez (aproximadamente 55% contra 30% aproximadamente da melancia).
0 20 40 60 80 100 R1 R2 R1 R2 R1 R2 R1 R2 T1 T2 T3 T4 Melancia 25.44 29.82 39.04 32.02 38.60 39.47 48.68 43.42 Moringa 31.58 33.33 88.07 87.89 90.09 90.70 91.49 91.40 Maracujá 10.09 16.67 13.16 12.72 16.67 21.93 18.86 21.05 E fi c iê n c ia d e R em o ç ão d a C o r A p ar en te (% ) 0 20 40 60 80 100 R1 R2 R1 R2 R1 R2 R1 R2 T1 T2 T3 T4 Melancia 10.71 11.61 17.41 15.18 22.32 24.11 29.91 29.91 Moringa 51.34 46.88 83.88 83.66 90.76 90.76 92.37 92.72 Maracujá 40.18 44.20 51.79 50.00 54.46 54.02 54.91 54.91 E fi c iê n c ia d e R em o ç ão d a T u rb id ez ( % )
Tanto a semente de melancia quanto a casca do maracujá apresentaram crescimento da eficiência ao longo da análise, indicando a capacidade de ação coagulante desses produtos. As Tabelas 2 e 3 apresentam os resultados das análises estatísticas encontradas para os parâmetros cor aparente e turbidez, respectivamente.
Tabela 2 - Resultados estatísticos apresentados para o parâmetro cor aparente após análise da ANOVA.
Fonte da variação GL SQ QM Fc Pr>Fc Valor-p
Tratamento 2 14431.1 7215.5 982.16 0.000e+00 0.33945
Bloco 3 2892.2 964.1 131.23 1.939e-09
Tratamento x Bloco 6 2513.5 418.9 57.02 3.997e-08
Resíduo 12 88.2 7.3
Total 23 19924.9
Tabela 3 - Resultados estatísticos apresentados para o parâmetro turbidez após análise da ANOVA.
Fonte da variação GL SQ QM Fc Pr>Fc Valor-p
Tratamento 2 13882.4 6941.2 3427.2 0.000e+00 0.14062
Bloco 3 2227.6 742.5 366.6 4.600e-12
Tratamento x Bloco 6 854.2 142.4 70.3 1.196e-08
Resíduo 12 24.3 2.0
Total 23 16988.5
De acordo com o demonstrado na Tabela 2 e 3, podemos comprovar que as diferenças apresentadas na Figura 4 são estatisticamente significativas tanto para cor aparente como para turbidez das amostras analisadas.
4 CONCLUSÕES
Pode-se notar que há outras possibilidades de fontes de coagulantes orgânicos uma vez que as sementes de melancia e as cascas de maracujá apresentam potencial para tal finalidade. A semente de Moringa oleifera apresenta-se como potencial colaborador para tal tratamento, o que demonstra a viabilidade no uso destes produtos como coagulantes orgânicos.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, campus Londrina, por ceder suas instalações e equipamentos tornando possível a realização dos procedimentos necessários para a concretização deste trabalho.
REFERÊNCIAS
ADEJUMO, M., OLORUNTOBA, E.O.; SRIDHAR, M.K. Use of Moringa oleifera (Lam.) Seed powder as a coagulant for purification of water from unprotected sources in Nigeria. European Scientific Journal, vol. IX, no. 24. 2013
APHA. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 22ª ed. Washington, 1082p. 2012.
FERRARI, C. T. Uso de coagulantes naturais para o tratamento de efluente da indústria de alimentos. Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Alimentos da
Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2015. Disponível em: <
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/2160/1/MD_PPGTA_M_Ferrari%2C%20Crislaine %20Trevisan%20da%20Rocha%20Ribeiro_2015.pdf>. Acesso em: 15 fev. 2019.
MORAMUDAII, M.A.; FERNANDO, P. Use of seeds of Moringa oleifera to clarify turbid waters and wastewaters, Vidyodaya J. of Sci., vol. 10, pp. 167-182, 2001.
THEODORO, J. D. P. Estudo dos mecanismos de coagulação/floculação para a obtenção de água de abastecimento para o consumo humano. 2012. 184f. Tese de Doutorado (Departamento de Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Estadual de Maringá, Maringá, 2012.
