ESTADO DA ARTE DA APLICAÇÃO DA SEMENTE DA MORINGA OLEIFERA NO TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS, DE ABASTECIMENTO E DE PEQUENAS PROPRIEDADES

Rayssa Garcia de Sousa¹, Rosângela Francisca de Paula Vitor Marques², Eduardo Jesus de Carvalho³

¹Mestranda em Sustentabilidade em Recursos Hídricos. rayssa.sousa@yahoo.com.br

² Professora Doutora do Programa do Mestrado Profissional Sustentabilidade em Recursos Hídricos. roeflorestal@hotmail.com

³Mestrando em Sustentabilidade em Recursos Hídricos. eduardojcarvalho3@hotmail.com

Resumo: A necessidade de avanço no tratamento de águas residuárias e águas de abastecimento é uma realidade de muitos países, pois apesar da existência de inúmeras tecnologias, o custo e a facilidade de aplicação destas técnicas ainda constitui um desafio, em especial para os grupos de comunidades carentes onde o tratamento convencional destas águas é impraticável em função do custo de implantação. Neste contexto o uso da semente da Moringa oleifera (MO) tem sido fonte de pesquisa por diversas instituições de ensino em todo mundo, e seus resultados têm sido positivos acerca da redução de poluentes oriundos de laticínios, suinocultura, águas de abastecimento contaminadas, dentre outros. As formas de emprego desta espécie variam desde a utilização do pó em contato com a água, produção de soluções e sachês de tratamento, contudo em todas as formas agindo sempre como coagulante, devido e existência de proteínas catiônicas, em suas sementes, que desestabilizam as partículas coloidais. Diante do exposto, este artigo faz uma revisão de literatura identificando a origem da MO, o estado da arte dos estudos feitos no Brasil e em outras partes do mundo buscando demonstrar os avanços obtidos, bem como as conclusões sobre a eficiência da MO no tratamento das águas em geral.

Palavras-Chave: eficiência de remoção, coagulação, clarificação, remoção de sólidos.

Abstract: The need for advances in the treatment of wastewater and water supply is a reality in many countries, because despite the existence of many technologies, the cost and ease of application of these techniques remains a challenge, especially for groups of poor communities where the conventional treatment of these waters is impracticable due to the cost of implantation. In this context, the use of Moringa oleifera (OM) seed has been a source of research by several educational institutions around the world, and its results have been positive about the reduction of pollutants from dairy, swine, contaminated water supply, among others. The forms of use of this species range from the use of powder in contact with water, production of solutions and sachets of treatment, however in all forms acting as a coagulant, due to the existence of cationic proteins, in their seeds, which destabilize the colloidal particles. In view of the above, this article reviews the literature, identifying the origin of OM, the state of the art of studies done in Brazil and in other parts of the world, and trying to demonstrate the advances obtained, as well as the conclusions about the efficiency of OM in treatment of water in general.

Keywords: eficiency of removal, coagulation, clarification, removal of solids.

Introdução

O tratamento de efluente e águas para abastecimento humano são condições mínimas necessárias ao desenvolvimento das pessoas. Tais premissas foram mapeadas entre os 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da Organização das Nações Unidas (ONU), compondo o objetivo sexto, nomeado Água Limpa e Saneamento.

Conforme dados do Atlas de Água e Esgoto da Agência Nacional das Águas (ANA), em 2015, 44% da população urbana não tratava o esgoto gerado e apenas 29% deste mesmo grupo possuía um sistema de abastecimento de água potável satisfatório, em termos de qualidade e quantidade.

Este contexto demonstra a urgência e contemporaneidade da ampliação dos sistemas de tratamento, porém com enfoque em soluções de baixo custo em relação a outras tecnologias aplicadas, e que tenham maior amplitude de aplicação, nos variados tipos de efluentes produzidos pela população e respeitando a variação da condição econômica das mesmas.

O processo de tratamento de águas de abastecimento comumente é realizado por meio do sistema convencional, que contempla os processos de coagulação, floculação, decantação, filtragem e desinfecção, sendo a primeira etapa também empregada no tratamento de efluentes para remoção de sólidos. Segundo Bartiko & Julio (2015) o processo de coagulação por meio da adição de coagulantes promove a desestabilização de partículas em suspensão presentes na água a ser tratada, o que permite a sua aglutinação em flocos que posteriormente irão decantar nas etapas sequencias de tratamento.

Portanto, este artigo tem enfoque em métodos de tratamento para realização da coagulação, visto que no que tange ao tratamento de águas de abastecimento ou residuárias, esta compõe etapa fundamental na qual ocorre a remoção de impurezas.

Busca-se então os tratamentos dos esgotos e águas com coagulantes naturais e neste trabalho será utilizado a semente da Moringa oleifera (MO), também conhecida como Lírio Branco (LIRA et al, 2017), por se tratar de uma técnica de tratamento de baixo custo podendo ser adotada em pequenas propriedades onde se torna inviável o uso convencional de tratamento de esgotos.

A Moringa oleifera tem origem na Índia e é uma árvore de caule grosso e alta, podendo chegar até 10 metros, suas folhas e frutos são comestíveis e sua raiz é abortiva (SILVA & MATOS, 2008).

As sementes da MO são compostas por proteínas catiônicas de baixo peso molecular que, quando solubilizadas em água, agem como coagulantes desestabilizando as partículas coloidais suspensas na água (FRANCO et al, 2017).

A descoberta de que sua semente triturada tem eficiência de remoção bacteriológica de 90 a 99% (MUYIBI & EVISON, 1995) demonstra grande vantagem em relação ao tratamento químico convencional através do sulfato de cobre em pequenas comunidades (AMAGLOH & BENANG, 2008). Outra vantagem é que o coagulante natural é biodegradável, não tóxico e gera lodo de fácil tratamento com menor grau de poluentes (VIEIRA et al, 2008; MIGUEL et al, 2017), pois esse lodo não apresenta em sua composição elementos – traço provenientes de tratamento convencional.

Siqueira, et al (2018) coloca diversas vantagens tais como que a MO não requer ajustes de pH e alcalinidade, condição rotineiramente presente quando da aplicação de coagulantes químicos, além disso, seu uso não traz risco a saúde humana, não provoca corrosão nos sistemas de tratamento e reduz a produção de lodo.

Como benefícios indiretos tem-se a viabilidade de produção da espécie associada à recuperação de áreas degradadas, visto que esta apresenta crescimento rápido e resistência a períodos prolongados de estiagem, a promoção da substituição de coagulantes industriais advindos de subprodutos derivados do petróleo e redução do custo com energia para produção destes, geração de renda para cultivo da espécie, em especial com foco em comunidades carentes e presente em regiões do semiárido (LENHARI, J.L.B. & HUSSAR, G.J., 2010).

Cabe também observar que a produção de coagulantes naturais a partir da MO sofre a interferência das variações de composição da planta, que deve considerar sua localização geográfica e idade dos frutos, e que o potencial coagulante não é significante na casca da semente requerendo, por conseguinte, a remoção prévia da mesma como etapa do processo de obtenção do reagente (VIEIRA et al, 2008)

Conforme Miguel et al (2017) a aplicação da MO no tratamento de efluentes de lavanderia da indústria têxtil eleva os índices de matéria orgânica, sendo necessário tratamento anaeróbio complementar, ponto a ser considerado quando da aplicação desta alternativa no tratamento dos demais efluentes que possuem elevada parcela orgânica.

Franco et al (2017) destaca que em estações de tratamento de água os sólidos provenientes das sementes de MO podem acarretar incrustações nas tubulações e nas etapas posteriores de floculação, sedimentação e filtros, e em estações com desinfecção por cloração existe potencial para formação de trihalometanos, situações que devem ser observadas na implantação de soluções alternativas de tratamento.

O presente artigo é uma revisão bibliográfica que visa apresentar uma sinopse sobre o estado da arte da aplicação da Moringa oleifera como coagulante no tratamento de águas de abastecimento e residuárias.

Uso da Moringa Oleifera no mundo

Estudos feitos por Foidl, Makkar & Bedker (2001) demonstraram o uso da Moringa oleifera no Egito e no Sudão na purificação da água do rio Nilo para consumo humano e ainda que os britânicos, quando da colonização da Índia, levaram o conhecimento para outras partes do mundo. Os mesmos autores apontam ainda que, para evitar a eutrofização de rios e lagos, pelo fluxo de fósforo e nitrogênio, as sementes podem ser usadas para coagular as algas e eliminá-las por meio da sedimentação. Este tratamento elimina até 98% das algas presente e após a sedimentação, as águas residuais tornam-se claras e transparentes.

Segundo Vijay Kumar et al (2012) na Índia foram encontrados bons resultados com o emprego da MO na remoção de cianobactérias por meio da coagulação, e que os metais cádmio, cromo, cobre, chumbo e zinco também podem ser reduzidos. O estudo ainda conclui que a espécie vegetativa não apresenta risco à saúde humana quando inserido nos processos de tratamento de água. Ressalta-se que estas deem ser bem manejadas para evitar danos nas tubulações no sistema de tratamento e o potencial de formação de trihalomentanos conforme observado por FRANCO et al (2017).

Na África, Amagloh et al (2009) observaram que o emprego da Moringa oleifera no tratamento de água promove o enquadramento da mesma ao padrão de qualidade estabelecidos pela Organização Mundial de Saúde para a variável de turbidez, com a inserção de pó da semente da MO nas águas consumidas pela população antes da já convencional fervura.

Delelegn, Sahile & Husen (2018) apontam que estudo realizado pela Organização Mundial de Saúde (OMS) estimou que 80% das doenças no mundo são causadas por saneamento inadequado e que estudos feitos com a semente da Moringa oleifera no departamento de biologia da University of Gondar, Ethiopia certificaram que houve uma redução em torno de 86% na turbidez da água.

Uso da Moringa Oleirefa no Brasil

Existem diversos estudos realizados para se verificar a eficiência da Moringa oleifera como agente coagulante, usando diferentes técnicas de extração do ingrediente ativo. A seguir são apresentadas as formas de emprego das sementes e variáveis estudadas para diferentes tipos águas residuárias e de abastecimento.

Formas de emprego

Franco et al (2017) cita que o preparo das sementes para produção da solução coagulante passa pelas etapas de remoção da casca, secagem em estufa a 50°C, trituração, peneiramento, diluição em água deionizada, agitação e filtração. Esta última etapa contribui para a redução do incremento de matéria orgânica no efluente tratado final.

Também pode ser produzido o biossorvente, estudos conduzidos por Tavares et al (2015) demonstram a eficiência do uso de MO na adsorção de metais pesados, neste caso as etapas envolvidas são retiradas da casca, trituração, desengordurado com a adição de etanol a 95%, centrifugação, secagem e determinação da granulometria por peneiramento.

Tipos de águas residuárias e de abastecimento

A Moringa oleifera pode ser utilizada no tratamento de diversos tipos de efluentes, dentre os quais cita-se os domésticos, de suinocultura, de laticínios, de indústrias alimentícias, águas de abastecimento e contaminadas, entre outras. Dentro de cada especificidade deve-se avaliar e propor a melhor forma e etapa para inserção da MO e consequente verificação da sua eficiência.

Siqueira et al (2018) e Monaco et al (2010) verificaram a eficiência da MO na remoção de turbidez de águas de abastecimento, sendo verificado eficiência entre 80 e 98%. Cabe destacar que a remoção de turbidez, por meio da coagulação, ocorre com maior eficiência quanto este parâmetro encontra-se acima de 60NTU.

Estudos desenvolvidos por Vieira et al (2008) utilizaram sementes trituradas em processador de alimentos domésticos para obtenção de pó coagulante com partículas inferiores a 0,42mm e da casca da semente, também triturada. Os testes foram realizados em efluentes da indústria de laticínios, que demostraram que a máxima eficiência de tratamento deste efluente ocorre com a amostra referente a 1g de leite por litro de água e com inserção de coagulante em pó, na concentração de 1g/L.

Paterniani et al (2009) demonstrou a eficiência da MO a partir do emprego de sementes trituradas associada ao uso de floculador, com barreiras de pedras, em efluentes produzidos a partir da mistura de água e Bentonita, denominada água sintética, objetivando simular a turbidez nas águas superficiais.

Lo Monaco et al (2010) constatou a inviabilidade do uso de extrato da semente da MO no tratamento primário de águas residuárias da suinocultura e no esgoto doméstico para remoção de turbidez, em testes realizados em equipamentos Jar test com diferentes dosagens de coagulante. A Moringa oleifera também pode ser empregada na remoção de turbidez em efluentes da indústria têxtil (MIGUEL, et al 2017).

Os estudos para aplicação da MO também podem ocorrer a partir do preparo de soluções que simulem a ocorrência de determinada variável no ambiente, conforme experimentos conduzidos por Tavares et al (2015), Wernke, et al (2016) e Carmacho, et al (2016).

Arantes et al (2015) testou o uso da semente da MO como coagulante em formato de sachê e como líquido, associado ao uso de pré-filtro e filtração lenta, os resultados demonstraram que a associação de filtro lento com o sachê tem eficiência média global de remoção de 96% de turbidez e cor aparente.

Oliveira et al (2018) demonstrou que a MO é utilizada, de forma predominante no semiárido brasileiro, em populações com restrição de disponibilidade hídrica para tratamento de água para consumo humano e dessedentação de animais. Este tratamento envolve baixo custo e não requer utilização de energia, somado a estes fatores tem-se a questão da grande disponibilidade desta matéria prima nesta região, sua biogedradabilidade, não toxicidade e baixa produção de lodo (OLIVEIRA et al, 2018).

Siqueira et al (2015) ressalta que o tratamento da água com soluções alternativas, como a MO, torna a carência de recurso algo reversível e promove o aproveitamento de água mais eficiente, econômico, sustentável, viável e acessível em regiões do nordeste do Brasil.

Variáveis testadas

Paterniani et al (2009) verificou reduções de turbidez e cor com uso de sementes trituradas em floculador com eficiência em torno de 90%, no tratamento de água superficial com inserção de bentonita. O pó coagulante alcançou remoção de 95% para os mesmos parâmetros em testes conduzidos por Vieira et al (2008).

Estudos feitos por Lo Monaco et al (2010) apontam 98% de eficiência, na remoção de turbidez, utilizando a semente triturada para tratamento de águas de abastecimento, porém em efluente doméstico a redução foi de apenas 35%, utilizando o mesmo método de coagulação. Siqueira et al (2018) constatou em testes de coagulação, realizados em Jar test com águas de abastecimento, que a redução de turbidez, utilizando a solução da semente, foi da ordem de 80%.

Utilizando a Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) como parâmetro, Vieira et al (2008), identificou que a coagulação em Jar test fica entre 53% e 57% e Lenhari & Hussar (2010) observaram que a DBO fica entre 49% e 77% utilizando o teste com Béquer de vidro e misturador, no tratamento de efluentes industriais da caracterizados por elevados teres de matéria orgânica.

Verificando a cor das amostras, Vieira et al (2008) aponta uma eficiência de 95% ao utilizar a semente triturada em coagulação em Jar test, Parterniani et al (2009) que também utilizou a semente triturada, porém em floculador de garrafa pet identificou uma eficiente de 94% e que Lenhari & Hussar (2010) atestou uma eficiência apenas 76% ao utilizar a solução da semente em coagulação em Jar test.

Na Tabela 1 apresenta-se o resumo de diversos trabalhos com a Moringa oleifera que evidenciando a eficiência de remoção de substâncias que variam entre variáveis relacionadas à condição de matéria orgânica e nutrientes, como demanda bioquímica de oxigênio, nitrogênio e fósforo, com a remoção de sólidos, e substâncias inorgânicas presentes em águas de abastecimento e águas residuárias com contaminantes mais complexos, como a presença de metais pesados (chumbo) e substâncias organofosforadas, este último constitui subprodutos de pesticidas que pode ser usado como herbicida, inseticida e no controle de crescimento.

Fonte: Próprio autor (2018).

Tabela 2: Aplicação da Moringa oleifera no tratamento de águas

Fonte: Próprio autor (2018).

Considerações finais

Avaliando o uso da semente da Moringa oleifera na forma triturada, como solução ou por meio dos sachês é possível concluir que em todas as técnicas o princípio ativo predominante é a proteína da semente que quando solubilizada promove o processo de coagulação por meio da desestabilização das partículas no qual os poluentes estão presentes.

A técnica mais investigada é a produção de solução a partir da trituração das sementes, e existem processos variados de preparo da mesma. As dosagens ótimas para uso da semente triturada variam em função do tipo de água ou efluente a ser tratado, e devido à ausência de padronização da metodologia de uso e preparo da semente é necessário que seja desenvolvido um novo teste a cada aplicação da Moringa oleifera.

Os estudos sobre a semente da MO no tratamento da água estão muito avançados em todas as partes do mundo e tem contribuído significativamente para a redução de doenças que são transmitidas por águas contaminadas. Considerando que é um produto natural de baixo custo, pode ser utilizado em qualquer ambiente onde o tratamento convencional não tem viabilidade econômica. Avaliando o uso da semente da MO nas formas triturada ou como solução, e através dos testes de coagulação em Jar test entre outros, obteve uma eficiência acima de 90% em diversos poluentes como cianobactérias, chumbo, coliformes termotolerantes em efluentes de laticínios, suinocultura, indústria alimentícia bem como nos efluentes domésticos.

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