Resumo
O aumento da ocorrência de florações tóxicas de Cylindrospermopsis raciborskii tem motivado o desenvolvimento de estudos sobre a sua remoção mediante técnicas de tratamento convencional de água. Além disso, a eventual toxicidade do coagulante sulfato de alumínio (Al2(SO4)3) tem impulsionado a utilização de polímeros naturais biodegradáveis como coagulantes alternativos. Dessa forma, este estudo avaliou a remoção de clorofila-a e de turbidez de água simulando uma floração de C. raciborskii. As técnicas de tratamento comparadas, em escala de bancada, foram a sedimentação (SED) e a flotação por ar dissolvido (FAD). Os coagulantes comparados foram quitosana e Al2(SO4)3. Os resultados obtidos indicaram que a FAD é um processo mais robusto, com maior reprodutibilidade e mais eficiente na remoção de turbidez e clorofila-a, alcançando remoções máximas de 96% e 100%, respectivamente. A quitosana mostrou um desempenho superior tanto na FAD como na SED e com menores variações nos resultados observados. Residuais de turbidez, iguais ou inferiores aos limites recomendados pela literatura especializada, foram atingidos satisfatoriamente, porém, o valor do pH de coagulação e a dosagem de coagulante foram diferentes em função do coagulante utilizado e da tecnologia de clarificação.
Introdução
Uma crescente preocupação tem se desenvolvido em relação ao aumento das florações de cianobactérias em mananciais destinados ao abastecimento público, resultante das mudanças climáticas (Paerl e Huisman, 2009) e das intervenções antropogênicas (Pantelic et al., 2013), especialmente no referente às florações tóxicas. As cianobactérias em geral trazem problemas às estações de tratamento convencional, pois podem flotar nos decantadores, chegando até os filtros e diminuindo as carreiras de filtração. Algumas cianobactérias podem atravessar os filtros conferindo gosto e odor à agua tratada além de possibilitar a formação de subprodutos (Di Bernardo e Paz, 2008). As cianotoxinas podem apresentar diferentes efeitos na saúde humana, incluindo irritações cutâneas (Falconer, 2001; Buratti et al., 2017), desenvolvimento de tumores hepáticos (Falconer, 2001), problemas renais (Falconer e Humpage, 2006) e transtornos no sistema nervoso (Carmichael, 1994). Diante dos riscos que as florações tóxicas representam nos sistemas de abastecimento, estudos avaliando a remoção de cianobactérias mediante técnicas de tratamento convencional por sedimentação (SED) (Capelete e Brandão, 2013) e por flotação por ar dissolvido (FAD) (Teixeira et al., 2010) têm apontado que tais tecnologias podem ser eficientes na remoção de células e, consequentemente, a fração de toxina intracelular também é removida satisfatoriamente.
Cylindrospermopsis raciborskii é uma espécie de cianobactéria encontrada em águas doces de clima tropical e subtropical, também tem sido identificada em zonas temperadas (Haande et al., 2008), apresenta alta afinidade pelo fósforo, capacidade de armazená-lo intracelularmente e tolerância à pouca luz (Piccini et al., 2011). Essa espécie é produtora de cilindrospermopsinas (Ohtani et al., 1992) e saxitoxinas (Molica et al., 2002), duas cianotoxinas conhecidas pelos seus efeitos nocivos em animais e seres humanos.
Em linhas gerais, as pesquisas em que foi avaliado o desempenho do tratamento convencional por SED na remoção de C. raciborskii, tem mostrando resultados discrepantes sobre a capacidade desta tecnologia na remoção C. raciborskii (Oliveira, 2005). Por outro lado, a FAD, em comparação com a SED, tem mostrado uma maior efetividade no tratamento de águas com altas densidades de microalgas e cianobactérias (Teixeira e Rosa, 2006; 2007).
Segundo Teixeira et al. (2010), o tratamento convencional com SED não é seguro no que se refere à remoção de cianobactérias e cianotoxinas. Os autores afirmam que o tratamento convencional, usando SED, é ineficaz na remoção de células e, portanto, na remoção das toxinas intracelulares. De acordo com os referidos autores, durante o processo de SED pode ocorrer envelhecimento das células, conduzindo a danos na parede celular e à consequente liberação das toxinas na água.
Os coagulantes comumente utilizados no tratamento de água são classificados em polieletrólitos e coagulantes metálicos. Segundo Arboleda Valencia (2000), os polieletrólitos têm as cadeias poliméricas formadas quando adicionadas na água, enquanto os coagulantes metálicos inicializam a polimerização quando entram em contato com a água, resultante do processo de hidrólise dos cátions. O sulfato de alumínio (Al2(SO4)3) é o coagulante mais amplamente utilizado nas estações de tratamento de água devido a seu baixo custo e manejo relativamente fácil.
As desvantagens do Al2(SO4)3 estão relacionadas com a geração de um volume considerável de lodo, contendo residual de alumínio e de difícil desaguamento. Além disso, a utilização do alumínio é um motivo de preocupação e debate sobre a sua eventual toxicidade, com implicações para a saúde humana (Renault et al., 2009). Por essas razões, estudos baseados no desempenho de coagulantes alternativos têm sido cada vez mais necessários. Em comparação com os coagulantes químicos convencionais, os polímeros naturais biodegradáveis geram menor volume de lodo e não produzem poluição secundária, o que resulta em menos problemas de disposição dos resíduos produzidos (Renault et al., 2009).
Uma vez que a maioria das partículas coloidais e em suspensão são carregadas negativamente, os polieletrólitos catiônicos são de particular interesse para a aplicação no tratamento de água como coagulantes. Logo, as propriedades catiônicas que apresentam muitos desses polímeros naturais contribuem sensivelmente para seu emprego no tratamento de água. Um dos polímeros catiônicos naturais que vem sendo estudado como coagulante no tratamento de água é a quitosana (Roussy et al., 2005a; Roussy et al., 2005b; Renault et al., 2009; Kurniawati et al., 2014), a qual oferece vantagens associadas à sua abundância, biodegradabilidade, além de não apresentar toxicidade.
Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo comparar o desempenho da SED e da FAD na remoção de biomassa algal (clorofila-a) e turbidez associadas à presença de C. raciborskii com uma densidade celular de ~106 cel/mL na água bruta; verificando o potencial de uso da quitosana como coagulante alternativo em comparação com o Al2(SO4)3 como coagulante metálico.
Autores: Daniel Valencia-Cárdenas; Nielde Souza do Prado; Déborah Santos de Sousa; Cristina Célia Silveira Brandão e Yovanka Pérez Ginoris.
