Regina Teresa Rosim Monteiro Centro de Energia Nuclear na Agricultura Lab. Ecologia Aplicada...

Regina Teresa Rosim Monteiro

Centro de Energia Nuclear na Agricultura

Lab. Ecologia Aplicada

monteiro@cena.usp.br

Contaminação das Águas pelas Indústrias de Alimentos

Resíduos Gerados pela Indústria de AlimentosO que são resíduos: de onde vem, para onde vai.material sem utilidade que se deseja eliminar

Como são Classificados:Orgânicos e Inorgânicos; Tóxicos e não tóxicos, ou

conforme sua origem: Domésticos, Urbanos ou Industriais

Os Resíduos das Industrias de Alimentos:Varia de acordo com que a Industria Fabrica

.

Industrias Geradoras de resíduos Classe I- Perigosos, em SP 1996- Fonte CETESB-2012

IntroduçãoA utilização de água pela indústria ocorre de

diversas formas: incorporação ao produto, lavagens de máquinas, tubulações e pisos, águas de sistemas de resfriamento e geradores de vapor, águas utilizadas na cozinha e esgotos sanitários dos funcionários.

Com exceção do volume de água incorporado aos produtos e pelas perdas por evaporação, as águas tornam-se contaminadas por resíduos do processo industrial.

Óleos, cinza, plásticos, o resíduo pH alcalino, ácido, muita matéria orgânica, sementes, cascas, produtos de limpeza , preservastes, acidulantes, corantes, etc.

O que se deve observar nos resíduos a serem descartados:Condutividade Elétrica - CEDBODQONitrogênio TotalFósforo Total, Óleos e GraxasOutros parâmetros conforme o caso: Interpretação: segundo

a CONAMA357/2005 e CONSEMA

O que pode conter nos resíduos das Industrias de Alimentos

Demanda Bioquímica de Oxigênio

A DBO é um parâmetro importante para caracterizar os efluentes.

Mede o consumo de oxigênio, das águas, por organismos aeróbios, e portanto dá a medida de quanto oxigênio é necessário para oxidar a MO presente no efluente.

Ex. Para um efluente com DBO de 6.000 mg L-1 significa que para cada litro de efluente 6 g de O2 da água será consumido

Demanda Química de Oxigênio

A DQO mede a quantidade de MO susceptível de ser oxidada por meios químicos. O seu valor é sempre maior que a da DBO uma vez que as substâncias não biodegradáveis podem ser oxidadas quimicamente.

A relação entre DQO e DBO é de A relação entre DQO e DBO é de fundamental importância para o estudo da fundamental importância para o estudo da qualidade de um efluentequalidade de um efluente

Condutividade ElétricaSoluções com compostos iônicos conduzem

eletricidade. Quanto maior for a quantidade de íons maior é a condutividade do líquido. A composição iônica (qualidade) também influencia na medida da condutividade elétrica, assim como a temperatura. Medida em Siemens por metro S/m ou μS/cm.

Condutividade elétrica as vezes está relacionada com a turbidez que mede quanto de partículas existem em suspensão. Essas partículas podem ser de argilas, minerais, organismos, etc.

Óleos e Graxas

São Substâncias de origem mineral ou orgânicas de animais ou vegetais;

São hidrocarbonetos, gorduras, graxas, ceras, ácidos graxos, entre outras.

Águas naturais não ´contem óleos e graxas;Frigoríficos, lacticínio possuem efluentes ricos

em óleos e graxas.Alem de odor, sabor, visual desagradável,

diminuem a transferência de oxigênio do ar para Água, dificulta o tratamento de efluentes

Nitrogênio Total: é compreendido como a Nitrogênio Total: é compreendido como a soma das quantidades de soma das quantidades de nitrogênio nitrogênio orgânico, amônia, nitrito e nitratoorgânico, amônia, nitrito e nitrato. .

Os elementos Os elementos nitrogênionitrogênio e e fósforo fósforo são são essenciais para o crescimento de essenciais para o crescimento de micro-organismos, plantas e animais.micro-organismos, plantas e animais.

Nitrogênio e Fósforo

Tipos de Industrias que serão abordadas:

Industrias Sucroalcooleira

Industrias de Laticínios

Industrias de Processamento de Tomates

Indústria Sucroalcooleira

É uma indústria de grande porte que exige muita É uma indústria de grande porte que exige muita tecnologia. Utiliza a fermentação. Produz resíduos tecnologia. Utiliza a fermentação. Produz resíduos

sólidos, líquidos e gasosos. O reaproveitamento sólidos, líquidos e gasosos. O reaproveitamento dos resíduos é de muita importância, tanto dos resíduos é de muita importância, tanto

econômica quanto ambiental.econômica quanto ambiental.

Resíduos Indústria Sucroalcooleira

Vinhaça líquido com alta DBO, DQO;

Elemento químico importante: Potássio;

Difícil tratamento para ser lançada como efluente, entretanto pode ser reaproveitada com um fertilizante, produção de ração, de gases metano pela fermentação anaeróbia, produção de enzimas, etc.

Indústria Sucroalcooleira

O volume de O volume de água residualágua residual na indústria do na indústria do açúcar são elevados:açúcar são elevados:

São da ordem anual de 36 milhões de metros São da ordem anual de 36 milhões de metros cúbicos, com uma carga de 3 a 5kg de DQO/m³ e cúbicos, com uma carga de 3 a 5kg de DQO/m³ e DBO >1.000 mg/L. A legislação para efluentes DBO >1.000 mg/L. A legislação para efluentes descartados em corpos hídricos é de 60 mg/L;descartados em corpos hídricos é de 60 mg/L;

Isso equivale ao nível de poluição que produziria Isso equivale ao nível de poluição que produziria uma população de 6 milhões de habitantes;uma população de 6 milhões de habitantes;

A água de lavagem da cana DBO de ~500 mg/L;A água de lavagem da cana DBO de ~500 mg/L;Resíduos de pesticidas podem estar presentesResíduos de pesticidas podem estar presentes

Indústria SucroalcooleiraOutro resíduo gerado é o Outro resíduo gerado é o BiogásBiogás. Resultado da mistura . Resultado da mistura

dos gases dos gases metano e dióxido de carbono como metano e dióxido de carbono como consequência da fermentação da matéria orgânica, na consequência da fermentação da matéria orgânica, na ausência de ar, pela ação de micro-organismos. ausência de ar, pela ação de micro-organismos.

A composição do biogás depende do tipo de resíduo A composição do biogás depende do tipo de resíduo utilizado e das condições do processo. Sua composição utilizado e das condições do processo. Sua composição média é a seguinte:média é a seguinte:

MetanoMetano: 54-70%: 54-70%Dióxido de CarbonoDióxido de Carbono: 27-45%: 27-45%HidrogênioHidrogênio: 1-10%: 1-10%NitrogênioNitrogênio: 0.5-3%: 0.5-3%

Indústria Sucroalcooleira

Produz resíduos sólidos como:LevedurasBagaçoTorta de filtrocinzas

Todos com tecnologias de reaproveitamento.

Indústria de Laticínios Os efluentes industriais dos laticínios são

oriundos das diversas etapas de lavagens de pisos e equipamentos que arrastam resíduos de leite e seus derivados incluindo também produtos de limpeza. A qualidade dos efluentes varia em função dos produtos industrializados (resfriamento e ensacamento, fabricação de queijos, iogurtes, manteiga, requeijão, leite em pó), capacidade de produção, “lay-out” industrial, tecnologia utilizada para a higienização das instalações e qualidade do leite utilizado.

Indústria de Laticínios

produz : produz : leite em pó, leite em pó, leite UHT, creme de leite UHT, creme de leite, queijos, bebida lácteas e manteiga.leite, queijos, bebida lácteas e manteiga.

Seus resíduos são sólidos e líquidos.Seus resíduos são sólidos e líquidos.A produção de leite em pó gera efluente rico A produção de leite em pó gera efluente rico

em N e P,em N e P,A produção de leite, manteiga e creme de A produção de leite, manteiga e creme de

leite gera óleos e graxas.leite gera óleos e graxas.Todos utilizam aquecimento de água, gerando Todos utilizam aquecimento de água, gerando

água aquecida ( baixa tensão superficial, água aquecida ( baixa tensão superficial, baixo nível de gases)baixo nível de gases)

Indústria de Lacticínio

A análise de efluentes de uma indústria de laticínios ser de: A análise de efluentes de uma indústria de laticínios ser de: Nitrogênio total, fósforo total, DBO/DBQ, óleos e graxas, PH, Nitrogênio total, fósforo total, DBO/DBQ, óleos e graxas, PH, sólidos totais, sólidos voláteis, sólidos sedimentáveis, sulfetos sólidos totais, sólidos voláteis, sólidos sedimentáveis, sulfetos e temperatura.e temperatura.

A indústria de Laticínios utiliza muita água para limpeza dos A indústria de Laticínios utiliza muita água para limpeza dos equipamentos e maquinários, sendo esta também um equipamentos e maquinários, sendo esta também um problema, com pH variando de 1 a 13, devido a fermentação problema, com pH variando de 1 a 13, devido a fermentação láctea.láctea.

Para cada litro de leite gera-se em média 7 a 11 L de resíduos Para cada litro de leite gera-se em média 7 a 11 L de resíduos líquidos Veissevre (1988), sendo as áreas de elaboração final líquidos Veissevre (1988), sendo as áreas de elaboração final e embalagem as maiores produtoras de efluentes.e embalagem as maiores produtoras de efluentes.

Indústria de LaticíniosÉ fundamental o aproveitamento do soro do leite, que

não deve ser descartado para o efluente. O soro separado da massa do queijo durante o processo produtivo, tem alto teor de matéria orgânica. Porém é altamente nutritivo, apresenta aproximadamente 6% de proteínas e 3.2% de gorduras, além de açúcares e sais. Sua utilização no processo de fabricação da bebida láctea, que é um alimento bem aceito pelos consumidores, tornou-se uma maneira lucrativa de lidar com soro.

Os efluentes de laticínios tratados apresentam concentrações inferiores a 10 mg O2/ L em relação à DQO. Isto demonstra a excelente biodegradabilidade dos efluentes, pois na indústria de laticínios pode-se obter DQO superior a 7.000 mg O2/ L no efluente bruto.

Indústria de Processamento de Tomates

Cerca de 640 industrias de alimentos estão presentes na California`s Central Valley, USA, produtoras de tomates enlatados, empacotamento de carnes, produção de vinhos, laticínios, etc. Seus efluentes são ricos em: Corgânico, N, P, sulfatos de ferro e manganês.

Todas necessitam de tratamento para reuso.Os estados da Florida, Califórnia, Texas e Arizona

utilizam águas de reuso. Florida lidera o uso de água de reuso, tem cerca de

3.400 licenças para uso em irrigação de agricultura, jardins, recarga de água subterrânea e usos industriais.

Indústria de Processamento de Tomates

Gera grande quantidade de efluentes devido o processo de limpeza e saneamento.

Os resíduos possuem: alto DBO e DQO resultante das cascas, sementes,

etc. alta condutividade elétrica devido a presença de

elementos químicos;alta concentração de cloretos; cloro é utilizado

como saneante;alta concentração de P, Cu e Zn – provavelmente

pesticidas;Alta concentração de K, Ca, Mg, Mn e ferro –

provavelmente fertilizantes foliares.

Indústria de Processamento de Tomates

Há necessidade de conhecimento da composição majoritária do efluente para prover práticas ambientalmente sustentáveis e água de reuso.

Os compostos podem vir de dentro da empresa ou de fora, como os pesticidas e fertilizantes.

Há substâncias que em concentrações de ng agem nos organismos por serem bioativas.

ReferenciasCHAHAL, M.K.; TOOR, G.S.; SANTOS, B.M. CHAHAL, M.K.; TOOR, G.S.; SANTOS, B.M. Chemical Chemical

characterization of tomato industry wastewater, characterization of tomato industry wastewater, Florida, United State. Journal of water resource and Florida, United State. Journal of water resource and protection. V. 4: p. 107-114, 2012.protection. V. 4: p. 107-114, 2012.

ZUURBIER, p.; VOOREN, J. VAN DE (Ed.) Sugar cane ZUURBIER, p.; VOOREN, J. VAN DE (Ed.) Sugar cane Ethanol. Holanda: Wageningen Academic Publishers, Ethanol. Holanda: Wageningen Academic Publishers, 2008, 255p.2008, 255p.

BRIÃO, Vandré Barbosa. TAVARES, Célia Regina. BRIÃO, Vandré Barbosa. TAVARES, Célia Regina. Geração de efluentes na industria de laticínios: Geração de efluentes na industria de laticínios: atitudes preventivas e oportunidades. 23º Congresso atitudes preventivas e oportunidades. 23º Congresso Brasileiro de Engenharia SanitáriaBrasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Maringá. PR.

Resolução Nº. 313, de 29 de outubro de 2002. Resolução Nº. 313, de 29 de outubro de 2002. Inventário Nacional de Resíduos Sólidos.Inventário Nacional de Resíduos Sólidos.

Toxicidade dos efluentesAs águas de reuso podem concentrar substâncias

bioativas que em concentrações em ng L-1 tem efeito nos seres vivos.

Exemplos:1. Vinhaça aplicada ao solo, contem antibióticos

utilizados nos processo de fermentação. A aplicação de vinhaça no solo pode levar a um acúmulo de antibióticos no solo, que além de afetar a microbiota, pode sofrer transporte para os corpos d´águas.

Os antibióticos são substâncias produzidas por micro-organismos para inibir ou cessar crescimento de outros micro. São utilizados para aumentar a eficiência de produção e diminuir contaminações entretanto causam pressão seletiva e seleção de organismos resistentes.

Toxicidade dos efluentesAntibióticos como promotores de crescimento em :Ex.2.1 – aves: galinhas alimentadas com

ciprofloxacin aumentam de peso diário, entretanto galinhas tem bactérias que podem estar presentes em humanos como: Salmonelas e Campylobacter.

Ex 2.2 Animais ruminantes se alimentados com grãos aumentam a gordura intramuscular = carne macia; entretanto causa ulceras devido a produção de ácidos, e bactérias podem migrar do estômago ulcerado para o fígado, então acrescenta-se antibióticos. Campylobacters isoladas de gado mostraram resistência a 12 antibióticos (Englen et al. 2005)

Toxicidade dos efluentesExemplo 3:. Resíduos vegetais da produção

do biodiesel como soja, mamona, pinhão manso e algodão dispostos no solo há acúmulos de substâncias bioativas como: fitoestrógeno; risina e ricinina (proteína no endosperma das sementes- ataca os ribossomos, mata em 60 h, não há antídotos;, ésteres de forbol, forbol - indutor de cancer, gossipol – infertilidade, altera concentração de hemoglobina.

Toxidade dos Efluentes

Fig. Classes terapêuticas detectadas no meio ambiente, expressas em % Dados coletados de 134 artigos publicados entre 1997 e 2009. Fonte Santos et al. 2010 Journal of Hazardous Materials, v. 175, n. 1-3, p. 45-95

Doses de Exposição

Os organismos estão expostos à substâncias em vários ambientes: ar, água, solo, alimento.

A concentração de exposição é a quantidade de substância presente no meio em estudo.

A dose é a quantidade que entrou no organismo, ou atingiu um órgão.

Ex de como calcular a dose de exposição:Uma substância presente na água, geralmente

a concentração de exposição varia de mg a μg por litro de água

Doses de Exposição

Uma pessoa adulta ingere ~2 litros d´água por dia e se a substância está presente em 10 mg/L

10 mg L-1 x 2 L dia-1= 20 mg dia-1 A toxicidade leva em consideração o peso do

corpo e assume-se que o individuo pesa 70 kg:Então para pessoa de peso médio a dose diária é:20 mg dia-1 / 70 kg= 0,29 mg kg-1 dia-1

A dose consumida pelo consumo de água é de 0,29

Se a exposição for por alimento, ar , solo, os cálculos são mais complicados.

Exercício

Calcule a dose de exposição para pessoa de peso menor: mulher ou criança:

Mulher 50 kg – com a mesma quantidade de água ingerida.

Criança 10 kg – ingere cerca de 1 litro diário.

Outras vias de exposição e exposição por várias vias.