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Avaliação ecotoxicológica da água de lavagem da purificação de biodiesel de soja metílico utilizando Danio Rerio como organismo-teste

Resumo

Biodiesel pode ser produzido a partir de óleos vegetais e gordura animal, através da reação de transesterificação com álcoois de cadeia curta, como metanol e o etanol. Indústrias e laboratórios que produzem biodiesel usam grande volume de água em seus processos uma vez que após a reação para sua produção é necessário efetuar uma purificação, a qual gera o resíduo “água de lavagem” com potencial de poluir os ecossistemas caso venham a ser descartada em córregos e rios. Ensaios ecotoxicológicos têm sido empregados na avaliação de risco ambiental de diversos processos industriais incluindo a avaliação de resíduos e efluentes. Considerando que o Núcleo de Biodiesel localizado na UFMA planeja para os próximos anos produzir o biodiesel utilizado pelos veículos da Universidade, e como esta produção viria a gerar grande quantidade de efluentes, surge a necessidade de avaliar a toxicidade deste efluente para tentar minimizar os prováveis efeitos danosos causados ao ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a toxicidade aguda da água de lavagem proveniente da purificação de biodiesel metílico de soja por meio de ensaios ecotoxicológicos com a espécie de peixe Danio rerio. As reações de transesterificação foram processadas na proporção de 100 g de óleo de soja para 40 ml de metanol e 1,5 g do catalisador (KOH), sob constante agitação durante 90 min. No processo de lavagem, foi utilizado o método de borbulhamento com ar com seis lavagens de 20 minutos, sendo cada litro de biodiesel lavado com 250 ml de solução 0,01 N de HCl e 5 porções de 250 ml de água destilada. Os elevados valores de turbidez, DBO e DQO, caracterizam a água de lavagem como um efluente industrial, sendo que se enquadra na classificação “muito tóxico” para o peixe Danio rerio com uma CL50(48h) média de 13,94%.

Introdução

Segundo Costa Neto et al. (2008) devido à crescente preocupação com o meio ambiente, o aumento no preço do petróleo e a diminuição das reservas de combustíveis fósseis, surgiu a necessidade de explorar os óleos vegetais para produzir biocombustíveis alternativos, e apesar das dificuldades que apareceram devido à viscosidade natural desses óleos e seu baixo poder de ignição, os óleos vegetais têm sido bastante aceitos e utilizados na produção de biodiesel.

A substituição total ou parcial de combustíveis de origem fóssil tem como principal justificativa a preocupação ambiental, pois as emissões derivadas de seu uso geram um aumento na concentração atmosférica dos gases causadores da chuva ácida e redução da camada de ozônio (Vasconcellos, 2002). A emissão de dióxido de carbono a partir da queima de combustíveis fósseis tem ocasionado um aumento do efeito estufa, apontada como causa das intensas alterações climáticas nos últimos 50 anos (Lora, 2000; Baird, 2002; Menani, 2005).

O biodiesel pode ser produzido a partir de óleos vegetais e gordura animal através da reação de transesterificação com álcoois de cadeia curta, como metanol e o etanol. Esses óleos, compostos principalmente por triglicerídeos, ao reagirem com o álcool na presença de um catalisador produzem ésteres, glicerina como subproduto, além de mono e diglicerídeos como intermediários numa sequência de três reações (Ma & Hanna, 1999).

A fase mais densa é composta por glicerina bruta, excessos de álcool, água e impurezas inerentes ao óleo, enquanto que a fase menos densa constituise de uma mistura de ésteres etílicos ou metílicos. Segundo Felizardo (2003), por razões técnicas e econômicas, as indústrias utilizam com maior frequência o metanol no processo de produção do biodiesel, mas este álcool tem como desvantagens o fato de ser sintetizado a partir de fontes não renováveis, ter alta toxicidade, além de o Brasil não possuir autossuficiência na sua produção.

Após a reação para produção do biodiesel é necessário efetuar a purificação do biodiesel que possui três etapas: decantação, lavagem e secagem. No processo de lavagem do biodiesel são retiradas impurezas presentes no meio como o catalisador, o excesso do álcool utilizado na reação, a glicerina livre residual, sais de ácidos graxos; tri, di e monoglicerídeos de maneira a atender as especificações regulamentadas pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustível através da Resolução 42 (Parente, 2004). O efluente retirado através dessa purificação é descartado após a neutralização.

A degradação de ambientes aquáticos ocorre devido à descarga direta ou indireta de efluentes industriais, domésticos ou agrícolas não tratados ou insuficientemente tratados, fora dos padrões das normas ambientais (Martinez & Cólus, 2002). De fato, segundo Carniato et al. (2007), os ambientes aquáticos são altamente vulneráveis às substâncias químicas tóxicas. Diversas classes de compostos são agressivas a estes ecossistemas podendo ser quantificadas através do monitoramento de parâmetros físicos, químicos e biológicos. Devido à grande variedade e a complexidade das interações entre esses parâmetros, o monitoramento e os estudos dos efeitos combinados tornam-se fundamentais para avaliar os impactos ambientais.

A avaliação ecotoxicológica é uma importante ferramenta para o controle, regulamentação e classificação das substâncias tóxicas quanto ao seu potencial de risco ambiental. A identificação dos efeitos e a avaliação da relação da dose resposta são etapas iniciais no processo de avaliação do risco ambiental (USEPA, 2002).

Metcalf & Eddy (2003) ressaltam que esses testes são aplicados também para avaliar a sensibilidade relativa de organismos aquáticos para um determinado agente tóxico, ou ainda a eficiência de diferentes métodos de tratamento para efluentes industriais. No controle de emissões, o mais adequado é conhecer a toxicidade do efluente final, isto é, aquele que é despejado no corpo receptor, sendo ele já submetido a tratamento ou não (Monitor, 1986).

Os testes em laboratório são realizados utilizando amostras, que através de diluições, apresentam várias concentrações de poluentes onde os organismos são submetidos. O efeito agudo é definido como sendo uma resposta severa e com rapidez dos organismos aquáticos a um estímulo que pode se manifestar num período de até 96 horas, causando quase sempre a letalidade, sendo que pode ocorrer à alguns microcrustáceos a imobilidade (CETESB, 1990a). Normalmente, estes efeitos são observados quando efluentes são despejados ao corpo hídrico sem passar por tratamento, causando letalidade a organismos pertencentes a diferentes níveis tróficos (Bassoi et al., 1990).

Segundo Helfrich et al. (1996), peixes podem acumular substâncias tóxicas em concentrações muito acima daquelas encontradas nas águas onde vivem de forma direta, através da pele e/ou absorvendo-as pelas brânquias (bioconcentração). Também podem acumular indiretamente, quando estes agentes tóxicos se ligam ao material particulado em suspensão e são ingeridos através da alimentação por esses organismos (Tomita & Beyruth, 2002).

A utilização de peixes na ecotoxicologia é importante uma vez que os ciclos de vida de diversas espécies são bem documentados, são extremamente sensíveis a diversos poluentes, mantém um contato constante com o meio contaminante para o qual têm sido padronizados numerosos métodos para testes de toxicidade. Além disso, podem agir como “sistemas biológicos sentinelas” para detecção de exposições tóxicas e monitoramento de potenciais derramamentos tendo em vista a identificação de danos ou problemas de funcionamento de fábricas (Cleveland et al., 1999).

Diante do exposto e considerando que há interesse dos pesquisadores do Núcleo de Biodiesel (NUBIO), localizado no Campus do Bacanga da UFMA, São Luís em produzir o biodiesel a ser utilizado pelos veículos da Universidade, há a preocupação de determinar as características dos efluentes produzidos neste processo, principalmente com relação a sua toxicidade, considerando o ambiente aquático localizado nas proximidades da universidade que poderiam vir a receber estes efluentes deste laboratório. Estas informações serão de suma importância para o planejamento e gestão da UFMA alertando, por exemplo, sobre a necessidade de inclusão de etapas de tratamento prévio deste efluente antes de sua disposição no ambiente.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a toxicidade aguda da água de lavagem proveniente da purificação de biodiesel bruto de soja metílico por meio de ensaios ecotoxicológicos com a espécie de peixe Danio rerio segundo a norma ABNT NBR 15088 (2011).

Autores: Juliana Nogueira Holanda; Adeilton Pereira Maciel e Ricardo Luvizotto Santos.