Resumo
As indústrias têxteis são intensas consumidoras de água, principalmente nos processos que envolvem tingimento e lavagem dos fios. Em decorrência desse elevado consumo de água, este setor é caracterizado pela geração significativa de efluentes que, em geral, apresentam elevada carga orgânica e cor, além de compostos recalcitrantes que conferem baixa biodegradabilidade ao efluente. Os processos de separação por membranas podem ser aplicados no tratamento/polimento de efluentes têxteis, sendo considerados atrativos em função do potencial de recuperação de recursos e reuso da água. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi propor e avaliar o sistema conjugado de microfiltração (MF), biorreator com membranas (BRM) e nanofiltração (NF) empregado no tratamento de efluente do tingimento do beneficiamento têxtil visando à recuperação do corante índigo blue e o reuso da água. Para o desenvolvimento da pesquisa foi implementada, em escala de bancada, uma unidade experimental de MF-BRM-NF. O protocolo operacional da pesquisa foi dividido em duas etapas: 1. Investigação da MF e BRM na recuperação do corante e tratamento do efluente; 2. Avaliação das condições operacionais (fluxo versus incrustação) e do desempenho da NF. Os resultados mostraram que o corante índigo blue foi 100% retido pela membrana de MF, o que permite uma eventual recuperação a partir da corrente do concentrado. O BRM resultou em remoção de DQO e amônia de 73 e 100%, respectivamente. A NF foi bem sucedida no polimento do efluente da rota proposta, apresentando menor tendência de incrustação da membrana quando operada sob pressão de 12 bar e uma velocidade de fluxo cruzado de 0,63 cm s-1. O permeado NF atendeu aos requisitos de qualidade para reuso em todos os processos da indústria têxtil.
Introdução
A indústria têxtil é um setor da economia no qual se espera um crescimento diretamente proporcional ao crescimento populacional, pois são produzidos produtos amplamente usados por homens e mulheres de todas as idades e classes sociais (COUTO, 2016). O índigo blue (C16H10N2O2), corante utilizado no processo de tingimento do jeans, o qual possui grande importância no setor devido a sua crescente popularidade, é um corante orgânico sintético que apresenta uma estrutura orgânica complexa, podendo ser inclusive ser considerado recalcitrante (VEDRENNE et al. 2012). Estima-se que, durante o processo de tingimento, cerca de 15% do corante é perdido resultando em perdas econômicas para a indústria têxtil e em severos impactos ambientais. (VEDRENNE et al. 2012; COUTO, 2016;). Dessa forma, tendo em vista a grandiosidade da indústria têxtil é necessário que os impactos de produção, ambientais e econômicos não sejam ignorados.
As indústrias têxteis são intensas consumidoras de água, principalmente nos processos que envolvem tingimento e lavagem dos fios (VALH et al. 2011). Em decorrência desse elevado consumo de água, este setor é caracterizado pela geração significativa de efluentes. A composição do efluente têxtil, em geral, apresenta elevada carga orgânica e cor, além de compostos recalcitrantes, conferindo ao efluente baixa biodegradabilidade (ROBINSON et al. 2001; KOYUNCU et al. 2003; ALLÉGRE et al. 2004; AOUNI et al. 2009; ELLOUZE et al. 2012; BUSCIO et al. 2015). Essa realidade torna desafiadora a tarefa de recuperar o corante do efluente e gerar água residual que atenda aos critérios de reuso na indústria. Entretanto o processo de separação com membranas (PSM) tem se tornado uma tecnologia interessante para solucionar esse desafio, pois, trata-se de um método simples, conhecido por ser ambientalmente correto e atrativo, capaz de possibilitar alta remoção de cor, DQO, íons geração de água de reuso, recuperação do corante, não produção de subprodutos ou poluentes secundários pela não adição de reagentes e possibilidade de atender grandes volumes de alimentação em escala industrial (ROBINSON et al. 2001; ALLÉGRE et al. 2004; VERMA et al. 2012). Assim o uso de membranas implicará em uma redução na perda econômica relacionada ao processo de tingimento, além de reduzir os custos com aquisição de água para os processos industriais (COUTO, 2016). Os processos de separação por membrana incluem a microfiltração (MF), a ultrafiltração (UF), a nanofiltração (NF) e a osmose inversa (OI), ou uma combinação de dois ou mais processos (DUTTA et al. 2007; PAIPURI et al. 2015).
Tendo em vista que as moléculas do corante índigo blue são estáveis e insolúveis em meio aquoso Amaral et al. (2013) e Couto (2016) e avaliaram o uso do processo de filtração que envolve a microfiltração (MF) para recuperar o índigo blue e concluíram que a MF revelou-se eficiente na recuperação do corante (retenção 100%). Contudo, destacaram que a MF produz um permeado que pode ainda conter outros produtos químicos utilizados no processo de tingimento, tais como produtos químicos auxiliares. Sendo assim autores como Buscio et al. (2015) e Unlu et al. (2009) destacam que o processo de MF pode ser aplicado principalmente como pré-tratamento de sistemas híbridos de membranas para reduzir a incrustação e deterioração da membrana em etapas posteriores como NF e OI.
Foram relatados resultados promissores relativos à reutilização de água utilizando biorreator com membrana (BRM). O BRM consiste em uma combinação do processo de lodos ativados convencional com um sistema de membrana de microfiltração ou ultrafiltração (LUONG et al., 2016). O BRM permite o emprego de idades de lodo elevadas, devido à eficiência de retenção de sólidos, eliminando o uso de decantadores secundários sendo substituídos por uma membrana, facilitando o crescimento de microrganismos especializados no reator, e, portanto promove a degradação melhorada de compostos orgânicos de difícil degradação (BRIK et al., 2006). O permeado gerado pelo BRM pode ser usado diretamente para outras aplicações, como lavar e enxaguar os tanques na linha de produção e irrigação no local. No entanto, os sólidos dissolvidos inorgânicos não puderam ser removidos usando BRM. Assim, em seguida, os efluentes oriundos do BRM exigem purificação adicional para reutilização para o processo de tingimento (BRIK et al. 2006; FRIHA, 2015).
Entre os processos de membrana sob pressão, a NF é considerada adequada como passo de polimento para tratar efluentes têxteis gerando um produto com potencial de reutilização (LIU et al., 2011; LIN et al., 2015) devido às suas características únicas de separação, que incluem exclusão de tamanho, repulsão eletrostática e proporcionar alta retenção de compostos orgânicos e sais multivalentes (BAKER, 2004; CHEN et al., 2015). Chen et al. (2015) testou membrana de NF para tratar efluentes têxteis brutos e biológicos. O autor concluiu que, em ambos os casos, a membrana NF é eficientemente aplicada no tratamento deste efluente; Entretanto, resultados melhores em termos de remoção de DQO, cor e declínio de fluxo foram encontrados quando o efluente foi previamente tratado biologicamente. O fluxo de permeado é um dos fatores mais importantes para a avaliação do desempenho da membrana e da viabilidade econômica porque reflete a quantidade de soluto e solvente que passam pela membrana (LIU et al., 2011). A redução do fluxo de permeado com o tempo é conhecida por ser um grande problema para as membranas de pressão; Isto é principalmente devido a incrustações de membrana causadas pela deposição de compostos orgânicos e inorgânicos, coloides, sólidos em suspensão e bactérias sobre a superfície da membrana (ELLOUZE et al., 2012).
Neste contexto, esta pesquisa objetivou avaliar o desempenho da conjugação de MF seguida por BRM e NF empregada no tratamento de efluente do tingimento do beneficiamento têxtil com foco na recuperação do corante índigo blue e na geração de água de reuso com qualidade afim às demandas dos processos produtivos têxtil.
Autores: Andreza Penido de Oliveira Maia; Carolina Fonseca Couto; Míriam Cristina Santos Amaral e Wagner Guadagnin Moravia.
