Resumo
Corantes sintéticos são muito empregados na indústria alimentícia pois, entre outros fatores, tornam os alimentos visualmente atrativos ao consumidor. Entretanto, o uso de corantes na produção de alimentos gera elevado volume de efluentes coloridos, caracterizados por sua baixa biodegradabilidade, tornando obrigatório o seu tratamento. O presente estudo teve como objetivo analisar a degradação do corante alimentício vermelho Bordeaux (100 mg/L) através de dois processos oxidativos avançados distintos (ozonização e Fenton). Os ensaios de ozonização foram realizados em pH 3, 7 e 11 e os ensaios de Fenton foram conduzidos em diferentes razões molares de [H2O2]:[DQO] em pH 3. O ozônio em pH alcalino apresentou 99,79% de remoção de cor e 57,41% de remoção de DQO após 60 minutos de tratamento. Nas condições ótimas observadas no processo Fenton (razão molar 0,25), obteve-se a remoção de 99,69% da cor e 59,30% da DQO da amostra de solução aquosa de corante, após 30 minutos de reação e utilizando-se 0,0026 mol/L de H2O2 e 0,0002 mol/L de Fe2+. Os resultados indicam que os processos de ozonização e Fenton foram eficazes na remoção de cor da solução aquosa de vermelho Bordeaux, demonstrando que esses processos são alternativas promissoras para a degradação de cor de efluentes coloridos.
Introdução
A aplicação de corantes sintéticos aos alimentos têm se intensificado, com o objetivo de conferir cor a produtos que não apresentam cor naturalmente, como também para corrigir ou intensificar a cor de produtos que foi alterada ou destruída durante o processamento industrial (Marmitt et al., 2010). Além desses aspectos, ouso de corantes sintéticos na indústria alimentícia apoia-se nas vantagens que estes apresentam, como: alta estabilidade (luz, oxigênio, calor e pH), uniformidade na cor conferida, alto poder tintorial, isenção de contaminação microbiológica e custo de produção relativamente baixo (Constant et al., 2002). Um dos corantes sintéticos amplamente utilizado na preparação de cereais, doces, balas, geleias, xaropes e recheios é o vermelho Bordeaux, que é produzido industrialmente a partir da síntese do alcatrão de carvão. No Brasil, seu uso é permitido até um limite de ingestão diária aceitável de 0,5 mg/kg de peso corporal (ANVISA, 1977; Martins, 2014). Entretanto, alguns países (como EUA, Áustria, Noruega e Rússia) aboliram o uso deste corante porque pode causar danos à saúde, sendo considerado altamente mutagênico (Nidheesh et al., 2018).
Corantes sintéticos como o vermelho Bordeaux pertencem à família dos azo corantes, caracterizados por apresentar um ou mais grupos -N=N- ligados a sistemas aromáticos (Kunz e Peralta-Zamora, 2002). Corantes azoicos são geralmente resistentes a condições aeróbicas, mas podem ser facilmente reduzidos pela flora intestinal formando aminas aromáticas (Yamjala et al., 2016), que são frequentemente mais tóxicas que as moléculas de corantes intactas (Azbar et al., 2004). Outro problema ambiental relacionado aos corantes alimentícios sintéticos liberados no meio ambiente sob a forma de efluentes diz respeito ao seu efeito bioacumulativo, pois essas substâncias podem acumular-se em vários níveis da cadeia alimentar do ambiente receptor, além de evitar a transmissão de luz devido à coloração forte (Barros et al., 2014). Os efluentes das indústrias alimentícias têm como característica geral o forte caráter ácido ou básico, apresentam alta concentração de sólidos orgânicos em suspensão, alta carga orgânica e demanda bioquímica de oxigênio (DBO), forte coloração e baixa biodegradabilidade (Kunz e Peralta-Zamora, 2002). Devido à sua composição química complexa e considerando os danos ambientais que podem ocasionar caso sejam indevidamente destinados ao meio ambiente, é fundamental promover o tratamento adequado dessa categoria de efluentes, garantindo, entre outros aspectos, que sua coloração seja totalmente eliminada.
Entre as diversas técnicas de degradação disponíveis atualmente, os processos oxidativos avançados (POAs) têm recebido grande atenção por degradarem eficientemente corantes (Martínez-Huitle e Brillas, 2009; Oturan e Aaron, 2014). Os POAs compreendem um conjunto de processos químicos caracterizados pela produção de radicais hidroxila (•OH) em quantidade suficiente para oxidar a matéria orgânica do meio (Glaze et al., 1987). Um desses processos é a ozonização, que utiliza gás ozônio (de alto poder oxidante) na degradação de contaminantes. O tratamento de efluentes coloridos através desse processo é considerado atraente visto que o ozônio proporciona uma notável descoloração de compostos orgânicos não biodegradáveis em água (Preethi et al., 2009). Além disso, a eficiência do ozônio na remoção de cor de efluentes deve-se à capacidade de oxidação dos grupos cromóforos (responsáveis pela cor) das moléculas de corante, permitindo a quebra desses grupos e a formação de moléculas menores e mais simples, que sejam mais facilmente degradadas durante o tratamento.
Além da ozonização, outro POA que têm ganhado destaque é o processo Fenton, que promove a geração de radicais hidroxila a partir da reação entre sais de ferro e peróxido de hidrogênio. Esta técnica tem demonstrado ser muito eficaz em termos de taxa de remoção, bem como em relação às despesas operacionais para o tratamento de efluentes industriais de alimentos contendo compostos tóxicos e/ou refratários (Krzemińska, Neczaj e Borowski, 2015). A reação de Fenton também apresenta como vantagens a baixa toxicidade dos reagentes utilizados (Fe2+ e H2O2), a simplicidade do processo e a ausência de limitação de transferência de massa devido à sua natureza catalítica homogênea (Wang, 2008; Song et al., 2009).
Neste contexto e considerando os aspectos mencionados, o presente estudo tem como objetivo analisar a eficiência dos processos oxidativos avançados de ozonização e Fenton na degradação do corante alimentício vermelho Bordeaux. Nos ensaios de ozonização foi avaliada a influência do pH inicial na degradação de cor e DQO da amostra de solução aquosa de corante, enquanto que nos ensaios envolvendo a reação de Fenton foram investigadas diferentes razões molares de [H2O2]:[DQO], com o intuito de promover a remoção dos parâmetros analisados.
Autores: Bruno Matheus Favero; Ana Carolina Favero; Douglas Neri da Silva Varerea; Fernanda Siqueira Souza e Silvio Roberto Taffarel.
