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Tratamento de efluente kraft em lagoa aerada facultativa empregando enzimas lignocelulolíticas

Resumo

O objetivo foi avaliar o processo de tratamento de efluente Kraft em lagoas facultativas na presença de enzimas ligninolíticas lacase. Foi empregado delineamento experimental para determinar os efeitos do pH, temperatura e quantidade de enzima lacase comercial. Também foi estudado o desempenho da mesma enzima em condições ambientais, em lagoas facultativas, em escala de bancada, por 60 dias. Com base nos resultados obtidos com o delineamento fatorial, pode-se concluir que o uso de enzimas lacase, em condições otimizadas pelo desenho experimental, mostrou influência positiva na remoção de lignina, cor e área espectral, sendo mais eficiente na proporção de 50ppm, pH 4 e temperatura de 37ºC. Diferente do esperado, o efeito do uso da lacase na remoção de compostos fenólicos não foi considerado significativo pelo teste ANOVA, o que reforça a complexidade dos processos enzimáticos, envolvendo condições de pH, temperatura e características do substrato. Os resultados do experimento em fluxo contínuo mostraram que a lagoa aerada facultativa assistida com enzimas lacase, removeu 86, 52, 20 e 30% de demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), cor e compostos lignínicos, respectivamente. Mas estes valores não foram estatisticamente diferentes daqueles obtidos na ausência das enzimas.

Introdução

A indústria de papel e celulose é caracterizada pelo alto consumo de água em seus processos (35-50m³ de água por tonelada de madeira seca) gerando efluentes líquidos com elevado potencial de contaminação ambiental (CNI, 2013). Apesar dos avanços para minimizar os impactos ambientais, esse setor ainda enfrenta desafios para melhorar sua gestão de poluentes, considerando requisitos legais dos órgãos ambientais competentes (IPPC, 2013).

O processo Kraft é o mais empregado para a produção de polpa em todo o mundo (IPPC, 2013). Vários estudos têm indicado que esse processo gera efluente com altas concentrações de matéria orgânica, cor, compostos de desregulação endócrina e compostos fenólicos de alto peso molecular, que se lançados sem o devido tratamento, causam impacto significativo no ambiente aquático (Hewitt et al., 2008; Costigan et al., 2012).

No Brasil, o tratamento mais difundido para este efluente são os sistemas biológicos, em especial as lagoas aeradas facultativas, pelo bom rendimento e facilidade de operação. Este tipo de tratamento é eficiente na remoção da matéria orgânica biodegradável (removendo facilmente mais de 90% da demanda bioquímica de oxigênio), entretanto alguns contaminantes do efluente Kraft, como os compostos lignínicos e seus derivados, persistem devido à sua recalcitrância, atribuindo cor e toxicidade ao efluente mesmo após o tratamento (Xavier et al., 2011).

As opções de tratamento para a redução de cor, toxicidade e compostos recalcitrantes presentes no efluente, vão desde processos físico-químicos, adsorção, oxidação avançada, precipitação e filtração por membrana, mas esses métodos são caros e a sua inclusão em plantas antigas, esbarra em limitações econômicas que muitas vezes inviabilizam sua aplicação (Orrego et al., 2010; Kamali e Khodaparast, 2015).

No esforço para encontrar tecnologias de recursos menos extensivos, processos de transformação catalisada por enzimas tem sido cada vez mais exploradas ao longo dos anos (Bom e Ferrara, 2008; Strong e Claus, 2011). A associação de processos enzimáticos com sistemas de lagoas aeradas facultativas (LAF) é uma alternativa que não implica em grandes mudanças nas plantas mais antigas de tratamento biológico, e o custo do tratamento enzimático, em geral, depende apenas do custo da enzima (Ibrahim et al., 2001).

Desde a década de 1980, a partir da aplicacão de fungos Basidiomycetes (causadores de podridão branca) como alternativa na descoloração de efluentes e degradação de compostos xenobióticos (Klibanov e Morris, 1981), diversos estudos relatam o uso de enzimas ligninolíticas em forma solúvel no tratamento de efluentes papel e celulose (Galliker et al., 2010; Mohapatra et al., 2010; Husain e Qayyum, 2013).

(…)

Autores: Eliane Pereira Machado; Claudia Regina Xavier e Gustavo Henrique Couto.