Resumo: A presente pesquisa investiga a aplicação das madeiras Pinus elliottii (pinus) e Drepanostachyum falcatum (bambu) como elementos filtrantes no tratamento de água para abastecimento descentralizado. Essa linha de pesquisa é inovadora, visto que existem poucas publicações sobre esse assunto a nível mundial. Esse trabalho busca dar continuidade a outros estudos sobre filtração em madeira, realizados no Laboratório de Potabilização das Águas (LAPOA), da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Os experimentos foram realizados envolvendo as seguintes etapas: 1) Caracterização das espécies por imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV); 2) Ensaios de adsorção do azul de metileno em serragem; 3) Ensaios de filtração frontal, aplicando as espécies pinus e bambu como elementos filtrantes. Os resultados demonstraram que as dimensões das estruturas que permitem a passagem de água na madeira pinus são menores que no bambu. O valor estimado do pH de carga superficial da serragem de pinus foi de 4,9 e do bambu de 5,9, o que indica que para adsorção de substâncias catiônicas o pH da solução deve ser maior que o pH de carga superficial do adsorvente a ser utilizado. A máxima capacidade adsortiva estimada para adsorção do azul de metileno em serragem do pinus foi de 47 mg L-1 e do bambu de 38 mg L-1 a 35 °C e pH 6,5. Ambos os adsorventes testados seguem o modelo cinético de pseudosegunda ordem e o modelo da isoterma de Langmuir. Sendo o processo de adsorção favorável segundo o fator de separação (0 < RL< 1) obtido pelos parâmetros de Langmuir. Segundo o modelo de Arrhenius, a energia de ativação (88 kJ mol-1) obtida para o adsorvente pinus representa um processo químico. Os elementos filtrantes de pinus promoveram maior remoção de turbidez (de 88 % a 98 %) quando comparado aos de bambu (máxima de 98 %), com turbidez máxima de 2,2 uT para o pinus. Isso possivelmente ocorreu devido ao menor diâmetro das estruturas anatômicas do pinus quando comparado ao bambu. Observou-se passagem de substâncias orgânicas para a água produzida pelos elementos filtrantes, por meio das análises de absorbância (λ = 254 nm) (aumento de até 428 %) e COT (aumento de até 3280 %). O comprimento dos elementos filtrantes influenciou na qualidade da água produzida pelo bambu, o que não ocorreu na madeira pinus, fato que pode ser explicado pela diferença entre as estruturas anatômicas que promovem a retenção de turbidez, no pinus (margos, pontoações e traqueídeos), e no bambu (vasos metaxilema). Por fim, o pinus foi o elemento filtrante que apresentou melhor eficiência na remoção de turbidez, e também nos ensaios de adsorção do azul de metileno nesta pesquisa.
Introdução: Com a identificação de patógenos e a descoberta de outros subprodutos da desinfecção, além das várias substâncias químicas que são encontradas nas águas naturais, como os chamados contaminantes emergentes, o tratamento de água para abastecimento se torna um desafio. Essas substâncias, quando consumidas podem causar problemas de saúde crônicos ou agudos. Em locais não atendidos por sistemas convencionais essa questão se torna ainda mais preocupante, visto que essas comunidades geralmente coletam a água para consumo de fontes naturais, e a utilizam sem qualquer tipo de tratamento. No mundo, 748 milhões de pessoas ainda não têm acesso a uma fonte de água potável. Destes, quase 173 milhões dependem da água de superfície não tratada, e mais de 90 % vivem em áreas rurais (WHO; UNICEF, 2014). Geralmente, a não disponibilidade de sistema de abastecimento convencional se deve a inviabilidade econômica (FUNASA, 2006). Assim, é necessária a implantação de sistemas descentralizados ou individuais de tratamento de água, com o principal objetivo de proteção a saúde humana. A escolha desse tratamento deverá levar em consideração a qualidade da água captada, assim como o custo da implantação e operação do sistema. As opiniões e costumes da comunidade em que o sistema será implantado também devem ser analisados (DI BERNARDO; DANTAS, 2005). Dentre os possíveis sistemas de tratamento que podem ser implantados nestas localidades, destacam-se os sistemas de filtros lentos, que são de fácil operação e manutenção; E os sistemas de filtração por membranas, que demandam energia elétrica para bombeamento da água, e também necessitam de pessoal especializado para manutenção do sistema. Nesse contexto, a filtração em madeira foi estudada por Corrêa (2002), Emmendoerfer (2013), Müller (2013), Sens; Emmendoerfer; Müller (2013) (LAPOÁ – UFSC) e Boutilier et al. (2014) (MIT – EUA), como um processo alternativo para aplicação em sistemas de tratamento descentralizado, buscando melhorar a qualidade da água de abastecimento, e com a implantação de um sistema econômico, de fácil construção e manutenção. Diante disso, motivou-se testar as madeiras Pinus elliottii (pinus) e Drepanostachyum falcatum (bambu). As mesmas foram analisadas por meio de ensaios de filtração frontal aplicando-as como elementos filtrantes. E em ensaios de adsorção, aplicando serragem dessas espécies como adsorvente. Também foram obtidas imagens por microscopia eletrônica de varredura para análise da retenção de partículas na estrutura dos elementos filtrantes. Esta pesquisa é parte integrante do projeto aprovado pela chamada pública MCTI/CNPQ/Universal 14/2014, por meio do processo 457521/2014-7. E foi realizado com apoio do CNPq, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – Brasil. A fim de atingir seus propósitos, este trabalho está estruturado em cinco tópicos. No primeiro apresenta-se a introdução; no segundo a revisão bibliográfica, contendo embasamento teórico da pesquisa; no terceiro são apresentados os materiais e métodos que foram aplicados, sendo eles: os parâmetros de controle, as formas de obtenção e caracterização das espécies estudadas e os ensaios de filtração frontal e adsorção que foram realizados com cada uma delas; no quarto tópico são apresentados e discutidos os resultados obtidos; por fim, no quinto são apresentadas as conclusões.
Autora: Laura Cecilia Müller.
Leia o estudo completo: Tratamento de água para abastecimento utilizando elementos filtrantes de madeira
