Estudo sobre a caracterização e tratamento de resíduos líquidos da Indústria Têxtil Universidade Federal de Rondônia Departamento de Engenharia Ambiental

Estudo sobre a caracterização e tratamento de resíduos líquidos da

Indústria Têxtil

Universidade Federal de RondôniaDepartamento de Engenharia Ambiental

Campus de Ji-Paraná

Ji-Paraná, Julho 2009.

Por:Alberto Dresch WeblerLuis RicardoJoabe Ribeiro Assis

Apresentação• Introdução;

•Legislação Ambiental;

•Caracterização do processo da industria têxtil;

•Características dos resíduos líquidos da indústria têxtil;

•Tipos de tratamento de resíduos líquidos da industria têxtil.

IntroduçãoIndústria têxtil no Brasil

No Brasil a indústria têxtil representa um extraordinário valor econômico-social, expressiva quantidade de mão de obra e divisas.

Quinto lugar em empregos diretos, e no sexto em faturamento, emprega diretamente 1.500.000 trabalhadores.

Indústria têxtil no Brasil

•Há cerca de 5000 indústrias têxteis, assim distribuídas:


•O principal pólo da industria têxtil se encontra no estado de Santa Catarina, apresenta tecnologia comparada a moldes internacionais (Martins, 1997).

•Aproximadamente 65% da matéria-prima consumida pela indústria têxtil brasileira é algodão, o que o caracteriza como insumo estratégico para nossa indústria.


Legislação Ambiental

•Decreto 26643 de 1934 no artigo 109 e 110, onde era ilícito a conspurção ou contaminação das águas por pessoas que não a consumiam.

•CONAMA 357 de Março de 2005 que estabelece diretrizes básicas para o desenvolvimento sustentável.

•Art. 24. Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados, direta ou indiretamente, nos corpos de água, após o devido tratamento e desde que obedeçam às condições, padrões e exigências dispostos nesta resolução e em outras normas aplicáveis.


Algumas condições de lançamento de efluentes:

• pH entre 5 a 9;

• Temp. inferior a 40ºC, a variação de temperatura não deverá exceder a 3ºC.

• Regime de lançamento do efluente com vazão máxima de até 1,5 vezes a vazão média do período;

• Óleos e graxas: óleos minerais: até 20mg/L óleos vegetais e gorduras animais: até

50mg/l• Ausência de materiais flutuantes.


•Parâmetros e padrões para o lançamento dos efluentes Conama 357.



Caracterização do processo de produção da industria têxtil

•Beneficiamento têxtil, compreende as operações de:

purga;

mercerização;

desengomagem;

alvejamento ;

tingimento.

Purga• É a operação que visa eliminar do tecido as

impurezas com características oleosas tais como: graxas, ceras e óleos naturais e ou adquiridos durante o processo industrial.

• Acabamento de tecidos de algodão, no qual o tecido tensionado é submetido à ação de uma solução de soda cáustica a frio. Este acabamento aumenta o brilho do tecido e torna-o mais encorpado e resistente.

Mercerização


Desengomagem• A desengomagem é usada para remover a goma

aplicada. As fibras sintéticas são geralmente engomadas com gomas solúveis em água, que são facilmente removidas por lavação com água quente, ou no processo de cozimento

Alvejamento• O processo de alvejamento visa remover a

cor amarelada do algodão e deixá-lo branco, sendo o agente ativo principalmente o peróxido de hidrogênio ou hipoclorito de sódio.

Tingimento

•É o processo químico da modificação de cor da fibra têxtil através da aplicação de matérias coradas, através de uma solução ou dispersão.

Figura 1 - Etapas características do processamento de tecidos de algodão e sintéticos (Fonte: Braile e Cavalcanti, 1993, apud Freitas, 2002).

•As indústrias preferem tecnologias de tratamento que tornam possível reciclar no processo de produção tanto a água quanto, sempre que possível, os produtos, de alto valor agregado, contidos no efluente.


Materia prima

•O parque têxtil nacional consome, anualmente, mais de 1.400.000t de diversas matérias-primas, dentre elas: pluma de algodão, lã, fio de seda, juta, poliéster, sisal e outras, sendo liderado pela fibra de algodão, cujo consumo na safra 2005/2006 foi de 890.000t (Rocha, 2007).

Matéria Prima

•As fibras no processo da industria têxtil podem ser de:

▫ origem natural;

▫ artificial.

Matéria Prima

•A fibras naturais são o algodão, lã, linho, seda, entre outros

•Origem sintética (artificial) são fabricadas a partir de produtos naturais de composição macromolecular (animal/vegetal) como a viscose, o acetato de celulose (Freitas, 2002).

Matéria PrimaTabela 1. Fibra naturais e sintéticas.

Fonte: Fonte: Fiber Organon/Depto. de Agricultura - Estados Unidos

Matéria Prima - Produtos Químicos Auxiliares

•Os produtos químicos auxiliares de tingimento utilizados na indústria têxtil são formulações a base de tensoativos. São substâncias constituídas por uma parte hidrófila (polar) e uma hidrófoba (apolar) que têm a propriedade de reduzir a tensão superficial dos líquidos.

Ação dos tensoativos nas diferentes aplicações têxteis:•Igualizantes;

•Dispersantes;

•Umectantes;

•Detergentes;

•Antiespumantes;

•Amaciantes.

Amaciantes• Conferem a sensação de maciez e volume,

que é dada pela parte hidrófoba da base amaciante. Por esse motivo, a absorção de água dos materiais têxteis fica prejudicada quando da aplicação de um amaciante.

• Ou colóides protetores, têm como principal característica impedir a reaglomeração dos sólidos.

Dispersantes

Antiespumantes

•Agem na estrutura da espuma fazendo com que a mesma perca elasticidade e se rompa.

• São tensoativos que possuem a propriedade de umectar os substratos têxteis, permitindo que, pela quebra da tensão superficial da água, a sujeira seja facilmente removida do material para fase líquida.

Detergentes

Umectantes

•Este tensoativo tem como função principal emulgar (retirar) o ar presente no tecido em água, mais especificamente, substituir as superfícies de contato ar/tecido por uma superfície de contato água/tecido

Tabela 2-Auxiliares químicos utilizados em tingimento.


Tabela 3 – Informações dos corantes têxteis produzidos e comercializados no Brasil no ano de base de 1998.


TÉCNICAS DE PREVENÇÃO DE POLUIÇÃO

•A prevenção à poluição ou redução na fonte refere-se a qualquer prática, processo, técnica e/ou tecnologia que visem a redução e/ou eliminação em volume, concentração e/ou toxicidade dos resíduos na fonte geradora.

Redução no consumo de água

• Nos processos contínuos que necessitam caixas de lavagem sucessivas, reutilizar à água em fluxo contra-corrente, conforme demonstrado no esquema da figura 2.

Fonte: CETESB, 2005.


•Remover o excesso de água do produto (fio ou tecido), antes dos processos subseqüentes com a finalidade de evitar contaminações futuras;

• Padronizar a quantidade de água utilizada nos processos, consumindo o mínimo possível, de modo a não alterar a qualidade do produto.


•Após o término do tingimento, armazenar o banho do processo, e sempre que for possível, refazer sua composição para reuso em um novo tingimento, pois além da economia dos produtos e consumo de água, minimiza-se a carga orgânica enviada à ETE.


•Reaproveitar as águas de enxágüe dos tingimento claros para as primeiras lavagens dos tingimentos escuros;

•reutilizar as águas de lavagem dos cozinhadores na composição de uma nova receita de goma.


Utilização/Subistituição de Produtos químicos

• Reduzir e/ou eliminar a utilização de tensoativos a base de fenol, como por exemplo os alquilariletoxilatos, por apresentarem toxicidade aos organismos aquáticos.

• Utilizar corantes líquidos em lugar de corantes em pó, pois mesmo tendo rendimentos semelhantes, os produtos de dispersão presentes em maior proporção nos corantes em pó, permanecem inalterados no banho e resultam em um aumento da DQO.


• Os processos de acabamento por impregnação (banhos curtos), praticamente não têm suas características alteradas quando armazenados, sendo passíveis de reutilização.

• Controlar adequadamente a temperatura dos banhos de tingimento, pois isto irá favorecer a redução„ o da quantidade de produtos químicos, como igualizantes/retardantes que são utilizados nesse banho.


• Substituir os agentes complexantes EDTA (etileno diaminotetraacetato) e DTPA (dietilenodiaminotetraacetato) por fosfatados (EDTMP e DTPMP).que são biodegradáveis.


• Quando houver um excedente de fósforo no afluente da ETE, substituir os agentes complexantes: EDTMP (etilenediaminotetrafosfato) e DTPMP (dietilenetriaminopentafosfato) por NTA (nitrilo triacetato) para evitar o fenômeno de eutrofização„o nos corpos receptores


•Substituir a fécula de amido por composto modificado a base de C(Carboximetilcelulose)ou CMA (Carboximetilamido) que é passível de recuperação em torno de 80%.

Substituição de Corantes• Substituir os corantes do grupo "azo" que após

clivagem das aminas aromáticas produzem compostos carcinogênicos.

• No processo industrial têxtil, entre os produtos químicos utilizados, destacam-se os corantes do tipo “azo” que podem ser clivados sob certas condições e liberar aminas aromáticas, que possuem efeitos carcinogênicos e mutagênicos.

• Existem aproximadamente 3200 corantes azóicos, mas somente 130 podem produzir aminas aromáticas (Sanin, 1996 apud MURAKAMI, 1998).

•Corantes são fabricados para resistirem ao tempo e exposição à luz, água e sabão, além de que geralmente são adicionados agentes bactericidas e fungicidas, para tornar as fibras mais resistentes à degradação biológica (O’NEILL et al., 1999, apud Santos,2002).

Substancias encontradas nos corantes AZOS.





Biodegradação de Corantes "azo" sob Condições Anóxicas

• Estudos recentes têm demonstrado a possibilidade de biodegradar corantes do tipo "azo" sob condições anóxicas. O Bacillus subtillis foi adaptado em meio de cultura artificial por Zizi e Lyberatos (1996).

• Constatou-se que, sob estas condições, estas bactérias, que não têm capacidade fermentativa, utilizam o nitrato ou nitrito como aceptor de elétron terminal, possibilitando a oxidação biológica de corantes "azo".



Caracterização dos resíduos líquidos da produção da indústria têxtil

•A indústria têxtil requer grandes quantidades de água em seu processamento, nas operações de beneficiamento e acabamento.

•Os efluentes têxteis são altamente coloridos.

•O consumo de água depende do tipo de: equipamento; da fibra processada; do processo utilizado,

Em média de 117L/Kg (Feitkenhauer e Meyer, 2001).


• Os eletrólitos, ácidos e álcalis usados no tingimento contribuem para (Beltrame, 2000 apud Silva, 2007):

▫Os teores de sólidos totais;

▫Baixos níveis de SST (sólidos suspensos totais);

▫Moderados a altos os níveis de SDT (sólidos dissolvidos totais) ;

▫pH entre 12 e 12,5.


•Beltrame, 2000 mostra que os metais pesados podem ser provenientes da própria molécula de corante, como o cromo no caso de corantes ácidos ou cobre nos corantes diretos, como montra na tabela 4.


Tabela 4 – Concentração de alguns metais encontrados em algumas classes de corantes por tipo de fibra.

Fonte: Peres e Abrahão. 1998 apud Silva, 2007.

Tabela 5 -Características médias encontrados por Martins 1997, dos resíduos líquidos de santa Catarina.

Fonte: Martins, 1997 apud Andrade 2003.

Tabela 6 -Características médias encontrados por Storti 2001 apud Freitas 2002, dos resíduos líquidos de santa Catarina.

Fonte: Storti 2001 apud Freitas, 2002.

Os resíduos químicos encontrados nos efluentes de acordo com Andrade, 2003 podem ter sua origem em:

• Produtos químicos diversos: ácidos, bases, sais, oxidantes, redutores, solventes orgânicos, produtos orgânicos diversos .

• Produtos de acabamento: produtos hidrofóbicos, produtos oleófobos, antiespumantes, biocidas e antiestáticos.

• Espessantes: impedem a migração dos corantes para as partes não estampadas ou para as partes estampadas com outra cor. ▫ Os principais são: amido, amido

degradados, éteres de amido, éteres de celulose, gomas vegetais e seus derivados, alginatos, sintéticos, de emulsão, espumas.

Tipos de tratamento dos resíduos líquidos têxteis

•Biodegradação;

•Tratamento com ozônio;

•Fotocatálise heterogênea;

•Processos físicos;

•Processos Combinados.

Biodegradação

•A grande motivação de todos os pesquisadores envolvidos em estudos de biodegradação pode ser expressa pela busca contínua de microrganismos versáteis, capazes de degradar de maneira eficiente um grande número de poluentes a um baixo custo operacional.

Biodegradação

•Recentemente, pesquisadores tem aumentado o interesse no versátil fungo de decomposição branca Phanerochaete chrysosporium.

•Este fungo tem a capacidade de mineralizar, além da lignina, pelo menos parcialmente e em alguns casos completamente, uma variedade de poluentes resistentes a degradação.

Biodegradação

•Spadaro demonstraram que P.chrysosporium foi capaz de mineralizar alguns azocorantes, sendo a capacidade de descoloração diretamente relacionada com a natureza dos grupos substituintes dos anéis aromáticos.

Biodegradação

•A eficiência no tratamento de uma amostra contendo o corante poli-R-478, alcançando descolorações superiores a 95% após o tratamento com o fungo P. chrysosporium .

Tratamento com ozônio

•O ozônio é um agente oxidante poderoso quando comparado a outros agentes oxidantes.

•A oxidação de poluentes ou efluentes pode ocorrer de maneira direta ou indireta.


•Oxidação direta• Através deste processo a molécula de ozônio

pode reagir diretamente com outras moléculas orgânicas ou inorgânicas via adição eletrofílica.

• O ataque eletrofílico do ozônio pode acontecer a átomos com uma densidade de carga negativa (N, P, O) ou a ligações duplas ou triplas do tipo carbono, carbono-nitrogênio e nitrogênio-nitrogênio.


•Oxidação indireta

•Indiretamente, o ozônio pode reagir através de reação radicalar (principalmente OH) que é gerado pela decomposição do ozônio.

Tratamento com ozônio• Para o tratamento de efluente têxtil o ozônio

se mostra muito atrativo. Geralmente, os cromóforos encontrados neste efluente são compostos orgânicos com grande conjugação de ligações duplas como mencionado acima.

• Estas ligações podem ser rompidas por ozônio(direta ou indiretamente) formando moléculas menores descolorindo assim o efluente.

Tratamento com azônio

•No entanto, um inconveniente muitas vezes encontrado nos estudos de degradação com ozônio refere-se ao aumento da toxicidade de alguns intermediários de reação, o que torna necessário o acompanhamento do processo através de testes de toxicidade.

Fotocatálise heterogênea

•Se fundamenta na geração de pares elétrons-lacuna (e-/h+), quando materiais semicondutores são iluminados com radiação de energia.

•A degradação de compostos orgânicos através de fotocatálise heterogênea, têm sido bastante estudado.

Fotocatálise heterogênea

•Embora a elevada eficiência da fotocatálise heterogênea permita uma rápida mineralização de inúmeras espécies químicas de relevância ambiental.

•Porém existem vários inconvenientes de ordem prática que tem dificultado bastante a sua consolidação.

Fotocatálise heterogênea• Dentre as mais importantes limitações são:

• 1) Necessidade de fontes artificiais de radiação, uma vez que grande parte dos fatocatalisadores apresentam um “band gap” correspondente à região ultravioleta;

• 2) Dificuldades na penetração da radiação no meio de reação e dificuldades na separação dos fotocatalisadores, uma vez que estes são utilizados na forma de finas suspensões;

• 3) Dificuldades na implementação de sistemas contínuos em grande escala.

Processos físicos

•Dentre os processos físicos mais utilizados no tratamento de efluentes e corantes têxteis, a adsorção com carvão ativado.

•Alguns artigos tem sido publicados nos últimos anos utilizando carvão ativado de coco, bambo, casca de eucalyptus e quitosana.

Processos físicos

•A utilização de tecnologias de membranas, como osmose reversa (OR), microfiltração (MF), nanofiltração (NF) e ultrafitração (UF), têm se tornado muito atrativas devido ao fato de possibilitarem o reuso da água no processo industrial.

Processos físicos

•Ao analisar as perspectivas futuras não muito animadoras de:▫ escassez,▫ elevação dos custos para captação de água▫legislação cada vez mais restritiva para

emissão de efluentes.

Processos Combinados• Para o tratamento de um dado efluente muitas

vezes uma solução bastante inteligente é a utilização de processos combinados para uma melhor eficiência do sistema.

• Estes métodos podem ser utilizados de maneira complementar, de tal forma que possam suprir deficiências apresentadas pelos processos quando aplicados isoladamente.

Processos Combinados

•Para o tratamento de efluentes têxteis, a combinação de métodos mostra-se mais adequada, devido à presença de corantes que normalmente são resistentes a degradação nos sistemas convencionais de tratamento.

Processos Combinados

•Processos físicos utilizando-se tecnologias de membranas combinadas principalmente com ozônio também tem recebido especial atenção no final da década de 90 devido a possibilidade de reuso da água.

Escolha do sistema a ser adotado

•Pontos positivos – pontos negativos

Gradeamento

Grau de Remoção desse sistemaParâmet ros Af luente Ef luente Eficiência (%)

pH 9,57 ± 0,46 6,81 ± 0,15

Temp. ( °C) 38,09 ± 2,31 30,57 ± 2,35

OD (mg/l) 3,47 ± 0,57 4,77 ± 0,75

STD (mg/l) 1315,22 ± 164,77

1281,21 ± 99,15 2,6

Turbidez (mg/ l )

506,96 ± 28,25 26,41 ± 4,07 94,8

DBO (mg/ l ) 464,08 ± 50,53 27,30 ± 4,43 94,1

DQO (mg/l) 1636,34 ± 134,57

112,23 ± 28,40 93,1

Fósforo (mg/l) 2,68 ± 1,05 0,55 ± 0,14 79,5

SSus . (mg/ l ) 787,66 ± 156,64

179,52 ± 32,47 77,2

SVol. (mg/l) 607,40 ± 152,92

152,01 ± 105,29 75

NAmo. (mg/ l ) 10,43 ± 7,00 8,41 ± 7,97 19,4

Fonte: ZANOTELLI

Referencias Bibliográficas• Poluição nas Indústrias do Setor Têxtil, CETESB São Paulo, 2001. CETESB. Relatório Técnico

Santista Têxtil S/A - Projeto Piloto de Prevenção à Poluição nas Indústrias do Setor Têxtil, CETESB São Paulo, 2000.

• ARAÚJO, M.; CASTRO, E. M. M. Manual de Engenharia Têxtil. Lisboa: Gráfica de Coimbra, V.1, 1986.

• BELTRAME, L. T. C. Caracterização de efluente têxtil e proposta de tratamento. 161p. Dissertação (Mestrado). Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Natal/RN: PPGEQ,2000.

• BRASIL, Decreto Lei n° 357, de 17 de abril de 2005. Dispõe sobre a classificação

dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Diário Oficial da União, Brasília, n. 53, p. 58, 18 mar. 2005, Seção 1.

• Couto S.R.; Rivela I.; Munoz M.R.; Sanroman A; Biores. Technol. 2000, 74, 159.

• CORREIA, V. M.; STEPHENSON, T.; JUDD, S. J. Characterization of Textile Wastewasters – a Review. Environmental Technology, v.15, p.917 – 929, Junho 1994.

• • FREITAS, Kátia Regina. Caracterização e reuso de fluentes do processo

de beneficiamento da indústria têxtil. UFSC, 2002. Dissertação (Mestre em Engenharia Química), Universidade Federal de Santa Catarina, 2002.

• • LEE, B.; LIAW, W.; LOU, J. (1999). Photocatalytic decolorization of

methylene blue in aqueous TiO2 suspension. Environmental Engineer Science. Vol. 16, nº 3: 165-175.

• • Lin. S. H.; Liu, W. Y.; Environ. Technol. 1994, 15, 299.

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