XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental

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I-035 - ESTUDO DE ALTERNATIVAS PARA O REAPROVEITAMENTO DERESÍDUOS LÍQUIDOS EM FECULARIAS

Marcelo Real Prado(1)

Engenheiro Químico pela Universidade Estadual de Maringá. Mestre em Ciência eTecnologia de Alimentos pela Universidade Federal do Paraná. Professor e Gerente deRelações Empresarias do CEFET-PR Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná,Unidade de Medianeira - Paraná.Urivald PawlowskyEngenheiro Químico (UFPR, 1965). Mestre em Ciência (COPPE, 1967). Doutor emCiência. Ph.D., State University of New York, 1972. Professor do Curso de Pós-graduaçãoem Ciência e Tecnologia de Alimentos. Ex-Diretor do Departamento do Meio Ambiente daSurehma atualmente IAP (PR). Consultor da Organização PanAmericana de Saúde, de Indústrias e deÓrgãos Governamentais.

Endereço(1): Avenida Brasil, 4232 - Parque Independência - Medianeira - PR - CEP: 85884-000 - Brasil - Tel: (45)264-2880 - ramal.423 - e-mail: mrealprado@uol.com.br

RESUMOO trabalho consistiu no estudo da viabilidade de utilização de tecnologias existentes visando a recuperação deresíduos líquidos de fecularias. O efluente de estudo consistiu da água vegetal proveniente do processo derefinação do amido de mandioca (Manihot esculenta, Crantz) através de centrífugas separadoras de amido. Aágua vegetal constitui acima de 90% da carga poluidora de uma fecularia. Para este estudo foram fixadoscomo parâmetros para avaliação dos resultados, análises de DQO e os conjuntos de sólidos totais e sólidos emsuspensão. Para a separação dos sólidos suspensos e demais materiais presentes na água vegetal, visando adiminuição da carga poluidora, utilizou-se de separações via filtro-prensa, decanter centrífugo, coagulaçãocom polieletrólito natural e filtração por meio de membranas seletivas. Dos testes realizados obteve-seeficiências de remoção de 53% para DQO, 66% para sólidos totais e aproximadamente 77% para sólidos emsuspensão totais, mostrando a viabilidade dos processos de recuperação.

PALAVRAS-CHAVE: Resíduos líquidos, Mandioca, Tratamento e Reaproveitamento, TecnologiasAlternativas.

INTRODUÇÃOA mandioca ( Manihot esculenta, Crantz ) é uma planta nativa na maior parte das regiões equatoriais, entreos trópicos de Câncer e Capricórnio. Cerca de 80 países produzem a mandioca, com 2/3 da produçãoconcentrada em 5 países, destacando-se o Brasil, com aproximadamente 30% desta produção.

O objeto de estudo tratado neste trabalho consiste da água vegetal proveniente do processo de refinaçãoatravés de centrífugas separadoras de amido. A água vegetal constitui acima de 90% da carga poluidora deuma fecularia, onde este processo fabril representa uma carga poluidora potencial de 2,9 milhões dehabitantes.

Baseados nestas informações, no presente trabalho sugeriu-se uma comparação de tecnologias já existentesaplicando-as à indústrias de fécula de mandioca, no intuito de mostrar e viabilizar possibilidades derecuperação do resíduo líquido gerado nestas indústrias. As alternativas sugeridas seriam a coagulação efloculação com a quitosana (polieletrólito natural), o uso de centrífugas, filtro prensa e o tratamento commembranas, principalmente micro e ultrafiltração.

O objetivo deste trabalho foi estudar as tecnologias citadas no intuito de oferecer novas alternativas ao setorindustrial de formas de recuperação ou valorização do resíduo líquido gerado, comparando os processossugeridos àqueles de tratamento já existentes.

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MATERIAIS E MÉTODOS

MateriaisÁgua Vegetal: O material utilizado neste estudo constituiu da água vegetal proveniente das centrífugasconcentradoras de amido, na etapa de refinação do amido.

Agente Coagulante : Para realização dos testes de coagulação e floculação, utilizou-se uma solução dequitosana refinada de alto peso molecular.

Centrífuga Decantadora: Os ensaios de separação por meio de centrífuga decantadora foram realizados comDecanter tipo CA 505, instalado já na linha de produção da Unidade Industrial.

Filtro Prensa: Os testes realizados para clarificação da água vegetal por meio de filtro prensa, foramrealizados com equipamento de apenas um estágio.

Teste de Jarros: A unidade experimental para ensaios de floculação constou de um floculador para teste dejarros (Jar-Test, Turbo Floc) em escala de laboratório.

Unidade de Membranas: O aparelho utilizado para ensaios com processo de separação por membranas,através de filtração tangencial, consistiu de um sistema HI-FLOW , para escala de laboratório.

MétodosAnálises físico-químicas: Para a praticidade do estudo e, como se tratou de um estudo comparativo detecnologias a nível macro, fixou-se, como parâmetros físico-químicos de interesse, as análise de DQO -Demanda Química de Oxigênio, e os conjuntos de Sólidos Totais e Sólidos em Suspensão ( Totais, Fixos eVoláteis).

Caracterização da água vegetal: Realizou-se a caracterização físico-química da água vegetal, tomando-se ocuidado de realizar estas análises por várias vezes, obtendo-se um valor médio para se minimizar os efeitosprovocados pelas variações nas características da manipueira em uma operação industrial.

Ensaios de TratabilidadeCoagulação/Floculação com Quitosana: Para o tratamento com Quitosana, determinou-se o tempo ótimo desedimentação, a melhor faixa de pH e a concentração ótima de quitosana.

Centrífuga Decantador (Decanter Centrífugo): Os testes realizados com decanter centrífugo foram realizadoscom o equipamento já instalado na Unidade Industrial. O equipamento instalado é utilizado para fins derefinação e concentração do leite de amido extraído.

Filtro Prensa: Para realização dos testes com filtro prensa, utilizou-se uma unidade experimental dolaboratório das Usinas Piloto da Universidade Federal do Paraná.

Microfiltração: Para os ensaios com unidade de membranas, utilizou-se cartucho de membrana paramicrofiltração, material hPSF (Polisulfona Hidrofílica), de alta estabilidade química, pH de 3 até 12; faixa detemperatura de até 600C.

RESULTADOS E DISCUSSÃOPara cada tecnologia estudada, realizou-se ensaios preliminares para adequação das condições ótimas deoperação e, então, para fins de tomada de resultados efetivos, efetuou-se 10 (dez) ensaios para cada uma dasquatro tecnologias em estudo.

Para fins de cálculos de eficiência de remoção foram utilizados os valores médios obtidos nas análisesrealizadas de todos os testes.

Considerando os valores médios tomados como referencial para fins de cálculo da eficiência de remoção, asTabelas 1 e 2 ilustram uma descrição resumida destes valores obtidos.

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Tabela 1 - Resultados dos testes realizados (valores médios de todos os testes) (mg/L).TESTES DQO ST STF STV SST SSF SSVFILTRO PRENSA 6449,4 5658,7 1128,9 4529,8 657,4 68,9 588,5MICROFILTRAÇÃO 5667,6 3666,6 929,5 2737,1 663,8 23,7 640,1COAGULAÇÃO 8622,7 3720,2 1031,4 2688,8 470,4 51,5 418,9DECANTER 6336,1 4951,9 1076,6 3875,3 540,8 48,8 492,0ÁGUA VEGETAL 12075 10840 2954 7886 2037 142 1895

Tabela 2 - Eficiência de Remoção (%).TESTES DQO ST STF STV SST SSF SSVFILTRO PRENSA 46,59 47,80 61,78 42,56 67,73 51,48 68,94MICROFILTRAÇÃO 53,06 66,18 68,53 65,29 67,41 83,31 66,22COAGULAÇÃO 28,59 65,68 65,08 65,90 76,91 63,73 77,89DECANTER 47,53 54,32 63,55 50,86 73,45 65,63 74,04

De acordo com a literatura pesquisada, as tecnologias estudadas neste trabalho, apesar de apresentarem um vastocampo de aplicação, ainda não foram utilizadas para o processo de industrialização de mandioca. Apenas o processode coagulação e floculação com quitosana foi estudado por SOUZA (1995).

Por outro lado, ainda não é possível falar-se em manejo dos resíduos de industrialização de mandioca no Brasil, massim em indicações e uso. Nesse aspecto, algumas áreas encontram-se mais adiantadas em pesquisas que outras.

A experiência relatada por agricultores mostra que os resíduos de mandioca, em especial a manipueira, podemapresentar efeito herbicida, nematicida, inseticida e residual, como adubo.

A literatura existente a respeito deste assunto é ainda incipiente, restando, por conseguinte, um vasto potencial depesquisa a ser explorado.

CONCLUSÕESCom relação aos resultados obtidos, pode-se dizer que tecnologias como a Coagulação com quitosana podem serutilizadas como tratamento primário para o tipo de indústria estudada. Isto representaria uma redução significativada carga poluidora gerada e, consequentemente, também reduziria os custos para o tratamento dos mesmos. Noteque, com a utilização da quitosana, o lodo gerado pode ser reutilizado, uma vez que este polieletrólito é consideradoum aditivo alimentar.

A tecnologia do Filtro Prensa, forneceu bons resultados, apesar de um custo de investimento alto. Da mesma forma,os testes realizados demonstraram a eficiência desta tecnologia, mostrando a possibilidade de utilização desta para omesmo fim citado no parágrafo anterior.

Uma das utilizações industriais do Decanter centrífugo é promover a concentração da massa (mandiocadesintegrada) com a finalidade de melhorar a eficiência de extração do leite de amido, conferindo ao mesmo umamaior pureza. Para tanto, o mesmo é disposto em etapa intermediária do processo produtivo. Os resultados obtidosneste trabalho sugerem a utilização do mesmo em conjunto com as centrífugas de refinação do leite de amido nointuito de remover a maior quantidade possível de sólidos presente no resíduo e, consequentemente, tambémdiminuir a carga poluidora gerada.

A Microfiltração, bem como outros processos envolvendo unidade com membranas apresenta um investimentoelevado. Mesmo assim, a eficiência e a possibilidade de reaproveitamento do resíduo visando a comercialização deum novo produto (complemento em rações animais), por exemplo, permite evidenciar a viabilização deimplantação da mesma em unidade com um custo relativamente não tão elevado como é o de uma fecularia.

Como proposta, sugere-se testar o produto obtido nos ensaios de tratamento e recuperação da água vegetalcomo possibilidade de utilização como ração animal, talvez adicionado ao bagaço da mandioca, por exemplo.

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Deve ficar claro que o presente trabalho não teve como objetivo avaliar a viabilidade econômica completa dastecnologias empregadas para o mesmo fim e sim fornecer informações da possibilidade de recuperação do resíduoestudado e/ou de apresentar novas alternativas para o tratamento do mesmo.

Sugerimos ainda para os próximos trabalhos a avaliação econômica completa das tecnologias aqui estudadas. Outrasugestão seria o estudo da valorização dos sólidos obtidos, bem como da aplicação destes como complemento emrações animais.

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