TRATAMENTO DE EFLUENTES DE LAVANDERIA INDUSTRIAL POR ELETROFLOCULAÇÃO¹

Flávia Luiza Silva ², Nájla Jamile Cabral de Assis Bezerra³, Gisele de Fátima Rodrigues Ramos⁴, Italo Vidal da Silva⁵, Igor Augusto Cavalcanti Vidal ⁶, Lory Maria Casé Silva ⁷, Evandro de Souza Queiroz⁸.

¹Trabalho executado com recursos do programa de iniciação científica, do Centro Universitário do Vale do Ipojuca- UNIFAVIP/WYDEN.

² Discente do UNIFAVIP. Contato: flavia.luizasilva@hotmail.com.

³ Discente do UNIFAVIP. Contato: najcabral@hotmail.com.

⁴ Discente do UNIFAVIP. Contato: giselerramos08@gmail.com.

⁵ Discente do UNIFAVIP. Contato: italovidal07@gmail.com.

⁶ Discente do UNIFAVIP. Contato: igorcvidal@gmail.com.

⁷ Discente do UNIFAVIP. Contato: lorymariasilva@gamil.com.

⁸ Mestre em Eng. Química e docente do UNIFAVIP. Contato: evandro.queiroz@unifavip.edu.br

RESUMO - A água é um dos recursos mais importantes para o desenvolvimento dos ecossistemas e manutenção da vida no planeta. Com o aumento da demanda desse recurso e grande incidência de poluição por meio de despejos industriais, o desenvolvimento de tecnologias destinadas ao seu tratamento é algo primordial. Com isso, uma tecnologia que pode ser aplicada é a eletrofloculação, como forma de tratamento alternativo, para reduzir os impactos que podem ser causados ao ambiente. Dessa forma, o presente estudo objetiva analisar e avaliar a utilização da eletrofloculação para o tratamento de efluente, de maneira específica, efluente de lavanderia industrial. As amostras do efluente utilizadas no estudo foram obtidas em uma lavanderia industrial do município de Caruaru - PE. A metodologia empregada para realização dos experimentos foi a nível de bancada; com operações em batelada; aplicando potenciais de 3V, 5V, e 12V, com corrente contínua e amperagem de 14A; a uma temperatura de 25ºC; e propagação de corrente elétrica por meio da célula eletrolítica que estava em contato com o efluente.

Palavras-chave: Água, poluição, eletrofloculação.

ABSTRACT – The water is one of the most important resources to ecosystems development and maintenance of life in the world. Because of increased demand of this recourse and high incidence of pollution through industrial sewage, the development of technologies destined to its treatment is primordial. Thereby, an applicable technology is electroflocculation, as a way of alternative treatment, to reduce the impacts that can be caused on the environment. Therefore, the present study aims to analyze and evaluate the use of the electroflocculation method in the treatment of effluents, in a specific way, industrial laundry wastewater. The sample used in the study, was obtained from an industrial laundry on the city of Caruaru – PE. The methodology employed to perform the experiments was at bench level; with bath operation, applying potentials of 3V, 5V, e 12V, with continuous current and amperage of 14 A, at a temperature of 26ºC, and propagation of electric current through the electrolytic cell in contact with the effluent.

Key words: Water, pollution, electroflocculation.

1. INTRODUÇÃO

A crescente demanda de recursos hídricos no Brasil e no mundo se deu lentamente com o passar dos anos. Devido ao aumento da necessidade por água tratada diante da sua escassez, a água deixou de ser considerada um bem inesgotável. Sabe-se que a água é um dos recursos mais importantes para o planeta, visto que ela permite a manutenção da vida e o desenvolvimento das espécies. Cerca de 97,3% da água em nosso planeta se apresenta como água salgada que está presente nos oceanos e mares. Os outros 2,7% da água é doce, sendo que 90% desse volume correspondem a geleiras e os outros 10% correspondem aos rios, lagos e lençóis freáticos[CITATION ECY19 \l 1046 ].

Ao longo dos anos, as fontes de água têm sido constantemente poluídas devido a ação humana, que descarta constantemente efluentes industriais sem tratamento prévio ou tratados de maneira inadequada, resíduos líquidos, lixo ou outras atividades que são despejados diretamente nos corpos d’agua, afetando as espécies que lá existem além de degradar a natureza.

Segundo Nascimento et al. (2014), as indústrias são as principais geradoras de efluentes destacando-se entre elas, a indústria petroquímica, de papel e celulose e as indústrias têxteis, devido ao grande volume de efluentes gerado durante seus processos.

Conforme o Ministério do Meio Ambiente (MMA), “Estimasse que a cada ano acumulem-se nas águas de 300 mil a 500 mil toneladas de dejetos provenientes das indústrias” (MMA e MEC, 2005).

Hoje no Brasil enfrenta-se uma crise hídrica, que por sua vez, afeta o desenvolvimento de diversos setores, estes como, o setor industrial, energético, agrícola e pecuário, dentre outros que necessitam de água para produção. Logo, é de extrema importância que políticas de conscientização ambiental sejam implantadas de forma mais assídua, assim como rigorosas ações dos órgãos responsáveis para atuar na fiscalização e legislação de descarte de efluentes. O que, porventura vem a pressionar principalmente o setor industrial, o grande consumidor desse recurso, fazendo-o controlar seu uso e a qualidade do insumo.

De acordo com o Relatório da Organização das Nações Unidas (ONU), sobre o Desenvolvimento dos Recursos Hídricos de 2017,

Globalmente, a demanda de água deverá aumentar significativamente nas próximas décadas. Além do setor agrícola, que é responsável por 70% das captações de água em todo o mundo, grandes aumentos da demanda de água são previstos para a indústria e produção de energia. A urbanização acelerada e a expansão dos sistemas municipais de abastecimento de água e saneamento também contribuem para a crescente demanda (ONU, 2017).

Com esse recurso que cada vez mais está em escassez, desenvolver novos métodos de tratamento para cuidar de sua qualidade é indispensável.

Segundo a diretora geral da Organização das Nações Unidas para Educação, a Ciência e a Cultura - UNESCO, Audrey Azoulay,

As razões dessa escassez mundial são bem conhecidas: os recursos de água doce estão continuamente sob a pressão combinada do crescimento populacional, da mudança climática, do aumento exponencial do consumo e da expansão de estilos de vida que desperdiçam recursos. Um dado ilustra esse desperdício: 80% das águas residuais retornam para os ecossistemas sem serem tratados. Esses processos estão levando à degradação dos ecossistemas, o que acentua ainda mais os desequilíbrios ecológicos e a escassez hídrica (AZOULAY, 2018).

Estes dados são bastante alarmantes, tendo em vista que 80% das águas residuais retornam para o meio ambiente sem serem tratadas. Resultando na poluição do meio ambiente, principalmente da água.

Devido a isto, “A legislação ambiental, cada vez mais rigorosa, está obrigando que os efluentes industriais sejam tratados antes do descarte, para evitar problemas ecológicos e toxicológicos sérios” (PASCHOAL e FILHO, 2005).

De acordo com a Resolução do Conselho Nacional do meio Ambiente – CONAMA, n° 357/2005 (2005), o tratamento de corpos hídricos pode ser classificado em três tipos: tratamento simples (filtração e desinfecção), tratamento convencional (coagulação, floculação, decantação, filtração e desinfecção) e o tratamento avançado (aplicação de técnicas de remoção e/ou inativação de constituintes refratários seguida dos tratamentos convencionais).

Dentre as diversas formas e técnicas temos “... os processos tradicionais utilizados em estações de tratamento de efluentes envolvendo a adição de agentes coagulantes e floculantes, como, por exemplo, polímeros e sais de ferro e de alumínio que podem causar impactos ambientais devido a sua toxidade, mesmo em baixas concentrações.” (CERQUEIRA et al., 2014).

A cor nas águas pode interferir ou anular os processos fotossintéticos nos cursos d’águas. De forma geral a cor nas águas pode provir dos processos de decomposição da matéria orgânica, da presença de substâncias metálicas, tais como o ferro e o manganês, bem como do lançamento de diversos tipos de lançamentos industriais (VAZ et al., 2010).

Diante de uma exigência ainda maior pela qualidade das águas, novas tecnologias e implementações em tratamentos de afluentes e efluentes surgem, como a eletrofloculação. Esta técnica é também denominada de eletroflotação ou eletrocoagulação.

A eletrofloculação tratasse de um processo eletrolítico que envolve a desestabilização de poluentes emulsificados ou em suspensão, presentes no meio. Este processo pode ser dividido em 3 etapas. Na primeira etapa, ocorre a geração de coagulantes devido as reações de oxidação que ocorrem no ânodo metálico. Conforme são gerados os íons metálicos estes reagem com moléculas de água ocasionando na formação dos respectivos hidróxidos e poli-hidróxidos. Simultaneamente, ocorre no eletrodo catódico o processo de eletrólise da água, ocasionando na formação de microbolhas de gás oxigênio e hidrogênio. Na segunda etapa ocorre a desestabilização das partículas, onde o hidróxido metálico formado irá adsorvesse em partículas coloidais ocasionando na formação de flocos. Na terceira e última etapa, ocorre o processo de flotação, onde os flocos formados iram ser transportados para superfície pelas microbolhas geradas no cátodo (NETO, MAGRI, et al. 2011).

Segundo (PASCHOAL, 2005), a eletrofloculação pode ser uma tecnologia inovadora no processo de tratamento da água, uma vez que combina a oxidação parcial do poluente, por via eletrolítica, com processo de precipitação físico-química ou eletroquímica do lodo. Dessa forma, o presente trabalho objetiva avaliar a eficiência da eletrofloculação para o tratamento de efluentes têxteis em relação aos tratamentos convencionais praticados pelas indústrias.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

O efluente utilizado foi obtido em uma lavanderia industrial localizada na cidade de Caruaru - Pernambuco. A escolha do efluente para os testes foi baseada no grande quantitativo de lavanderias industriais localizadas na região, estimulado pela tentativa de implementação de um novo conjunto de técnicas de tratamento, ainda não empregada na região. Podendo ou não resultar em uma nova aplicabilidade do processo no setor.

Os testes foram realizados em bancada, tendo como recipiente um béquer de 2 L que foi utilizado como reator eletrolítico, o volume de trabalhado foi de 1,5 L. O experimento fora executado em batelada e utilizou-se eletrodos de liga de alumínio, estas adquiridas de latinhas de refrigerantes, devidamente limpas e sem a presença de revestimento de tintas. Os eletrodos testados apresentaram as seguintes dimensões e massa, eletrodo 1 (4,2 cm x 8 cm) e m₁= 1,267g, eletrodo 2 (4,5 cm x 8 cm) e m₂= 1,278g, eletrodo 3 (3,9 cm x 8 cm) e m₃= 1,233g, e eletrodo 4 (3,8 cm x 7,8 cm) e m₄= 1,217g.

Os ensaios foram feitos aplicando corrente contínua nos eletrodos com amperagem de 14 A, utilizando potenciais de 3,3 V; 5 V e por último 12 V. O tempo de operação foi de 40 minutos, em uma temperatura de 25ºC, onde todo o experimento foi realização sem agitação externa e com monitoração para evitar uma grande concentração dos gases que são liberados, que predominantemente são o gás oxigênio e gás hidrogênio, respectivamente O₂ e H_2.

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Para verificação da eficiência do processo, e, caracterização do efluente bruto e tratado foram analisados os seguintes parâmetros: gás carbônico livre, alcalinidade total, dureza total, cloretos, pH e temperatura. Os resultados das análises estão apresentados na tabela 1 a seguir:

Tabela 1 - Características físicas e químicas dos efluentes bruto e tratado via eletrofloculação (DDP de 3V, 5V e de 12V)

Fonte: Os autores (2019)

Os percentuais das concentrações dos parâmetros físico e químicos e as concentrações elementares em função da tensão elétrica estão apresentados nas figuras 1 e 2.

Figura 1 - Fator de redução percentual nas concentrações elementares de cloretos no processo de Eletrofloculação em função da tensão elétrica (Os autores, 2019).

Os experimentos desenvolvidos utilizando eletrodos de alumínio, mostraram uma excelente eficiência do tratamento por eletrofloculação na redução de cloreto. Conforme apresentado na figura 1, ocorre uma redução relativa de cloreto em relação à tensão elétrica aplicada (ddp) variando de 11,2 (3V) a 17,95% (12V). Visto que a remoção de cloretos por tratamentos convencionais são de difícil remoção e envolvem grande complexidade. Comparando com o trabalho realizado por Braz et al. (2017), que utilizou a técnica de eletrofloculação com eletrodos de ferro para remoção de contaminantes em águas de poço, onde foi obtido um percentual de remoção de cloretos de 13%, mostrando um resultado similar ao obtido no presente trabalho.

Figura 2 - Fator de redução percentual nas concentrações elementares de dureza total, alcalinidade e gás carbônico livre no processo de Eletrofloculação em função da tensão elétrica (Os autores, 2019).

A dureza total sofreu reduções percentuais na ordem de 11,79% (3V), 14,09% (5V) e 9,99% (12V), mostrando uma eficiência baixa comparando com outras variáveis. Como podemos observar na tabela 1 a redução da dureza total comparada aos valores de classificação de dureza da água, vista na tabela 2 a seguir.

Tabela 2 - Classificação de Dureza total da água

Fonte: ÁGUAS DE ALENQUER (2019)

A dureza apresentada tanto no efluente bruto como nos efluentes tratados, mantiveram sua concentração acima de 350 mg/L de CaCO₃, classificando-as como águas muito duras. Águas com teores elevados de dureza tendem a inibir a ação de sabões e detergentes, como também são passiveis de formação de incrustações em tubulações de transporte.

O processo de eletrofloculação conforme apresentado na figura 2, obtém-se uma alta eficiência na redução das concentrações de alcalinidade total. Os fatores de reduções percentuais variam conforme tensão elétrica aplicada. Para uma ddp de 3 V obteve-se uma redução de 25,75%, alcançando um melhor resultado com uma tensão elétrica de 5 V (49,54%) durante todo processo. Comparando os resultados de pH, ocorre uma tendência de neutralização após aplicação do processo de eletrofloculação, resultando em um potencial hidrogeniônico próximo de 7,0.

4. CONCLUSÃO

Os resultados obtidos indicaram que a aplicação da eletrofloculação no tratamento de efluentes de lavanderia industrial apresenta elevada eficiência em alguns parâmetros analisados. Outro ponto importante é o aspecto visual, apresenta um efluente incolor, sem a presença de partículas coloidais. Tendo também, uma redução significativa no teor de alcalinidade total, de aproximadamente 50%.

Pode-se concluir que a técnica é de suma importância no tratamento de efluentes têxteis, operacionalizando com tempo reduzido de acordo com a tensão elétrica aplicada.

5. REFRÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AZOULAY, A. Mensagem da UNESCO para o Dia Mundial da Água. Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura, 20 Março 2018. Disponivel em: < http://bit.ly/367bxV4>. Acesso em: 05 Dez. 2019.

BRAZ, A. S.; FONSECA, T. M. D.; SILVA, R. A.; SILVA, I. F. M.; FILHO, E. D. S. VIABILIDADE DA ELETROFLOCULAÇÃO COMO ALTERNATIVA DE TRATAMENTO DA ÁGUA DE POÇO ARTESIANO UTILIZANDO MATERIAIS DE BAIXO CUSTO. Encontro Internacional de Jovens Investigadores, Edição Brasil, 2017. Disponível em: < http://bit.ly/39AwqdA >. Acesso em: 02 de Nov. 2019.

CERQUEIRA, A. A.; SOUZA, P. S. A.; SOUZA, D. B.; MARQUES, M. R. C. Tratamento Eletrolítico da Água de Produção da Indústria de Petróleo: Sustentabilidade Ambiental e Pensamento Complexo. Rev. Virt. Quím, v. 6, n. 2, p. 235-243, 2014.

ECYCLE. Poluição da água: tipos, causas e consequências. eCycle. Disponível em: <https://www.wcycle.com.br/2945-poluicao-da-agua.html>. Acesso em: 18 Nov. 2019.

MMA, M. D. M. A.-; MEC, M. D. E.-. CONSUMO SUSTENTÁVEL: Manual de educação. Brasília: Consumers International, 2005.

NASCIMENTO, I. L.; GOBBI, L. C. A.; PORTO, P. S. S.; ROCHA, S. M. S. ELETROFLOCULAÇÃO EM EFLUENTES OLEOSOS UTILIZANDO ELETRODOS DE ALUMÍNIO. COBEQ IC, Blucher Chemical Engineering Proceedings, v. 1, nº 1, Rio de Janeiro, 2014.

ONU. A ONU e a água. Nações Unidas Brasil, 2017. Disponivel em: <https://nacoesunidas.org/acao/agua/>. Acesso em: 05 Dez. 2019.

PASCHOAL, F. M. M.; FILHO, G. T. APLICAÇÃO DA TECNOLOGIA DE ELETROFLOCULAÇÃO NA RECUPERAÇÃO DO CORANTE ÍNDIGO. Química Nova, v. 28, p. 766-772, 30 Jun. 2005.

RESOLUÇÃO CONAMA n° 357. Conselho Nacional do Meio Ambiente, 2005. Disponivel em: <http://www2.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=459>. Acesso em: 28 Jun. 2019.

VAZ, L. G. L.; KlenI, M.R.F; VeitI, M. T.; SilvaI, E. A.; Barbiero, T. A.; Bergamasco, R. Avaliação da eficiência de diferentes agentes coagulantes na remoção de cor e turbidez em efluente de galvanoplastia. Eclét. Quím, v. 35, n. 4, p. 45-54, 2010.