A descarga de águas residuais industriais, em meio hídrico ou no solo, está sujeita ao cumprimento de determinados requisitos, fixados tendo em atenção (mas não só) os Valores Limite de Emissão (VLE) estabelecidos no Decreto-Lei nº 236/98. A cor do efluente descarregado, por exemplo, não deve ser visível na diluição 1:20. Quando a descarga é feita para sistemas públicos de saneamento, a respectiva entidade gestora tem autoridade para aprovar e fixar as condições de descarga das águas residuais industriais.
Apesar de, normalmente, o tratamento conjunto de efluentes industriais com esgoto doméstico ter várias vantagens (correcção do pH do efluente industrial, diluição dos compostos inibidores, disponibilidade de nutrientes normalmente insuficientes no efluente industrial), particularmente quando a CQO é maioritariamente biodegradável (Cooper, 1995), a degradação dos corantes será muito mais eficiente, mais fácil e mais barata se realizada na estação de tratamento da própria fábrica. O aumento da diluição destes compostos, na presença de outras descargas de origem industrial e doméstica em sistemas de tratamento comuns, exige procedimentos muito mais drásticos, sensíveis e caros para a sua identificação e remoção (Guaratini et al., 2000).
Em geral, na indústria têxtil, o tratamento das águas residuais inclui processos físico-químicos de coagulação-floculação seguidos de tratamentos biológicos. Esta combinação apresenta uma eficiência relativamente alta, permitindo a remoção de aproximadamente 80 % da carga de corantes. Infelizmente, existe o problema do tratamento e destino final das lamas, uma vez que o teor de corantes adsorvidos é bastante elevado, inviabilizando o seu aproveitamento (Kunz et al., 2002).
Na Figura 2.2 apresenta-se um fluxograma de um processo de tratamento típico utilizado na indústria têxtil, que inclui o tratamento preliminar e o tratamento terciário (Degrémont, 1991). De referir que o
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desengorduramento só é necessário no caso do processamento da fibra utilizar parafina em grandes quantidades (operação de tricotagem).
Figura 2.2 Fluxograma de um processo de tratamento típico de águas residuais têxteis (Degrémont, 1991)
De seguida é feita uma descrição resumida dos principais métodos de descoloração de efluentes têxteis. De salientar que não existem soluções definitivas nem universais. Alguns desses métodos promovem apenas a degradação parcial do corante, podendo gerar substâncias com potencial tóxico ou carcinogénico maior do que o composto original, o que inviabiliza a descontaminação dos efluentes (Zanoni et al., 2001).
2.4.1. COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO
A cal, os sais de magnésio, de ferro e de alumínio, têm vindo a ser utilizados como coagulantes para efluentes têxteis desde há muitos anos, no entanto, devido às alterações que os corantes foram sofrendo e ao aparecimento de legislação cada vez mais restritiva, a sua aplicação já não produz resultados satisfatórios. Assim, foram desenvolvidos novos coagulantes, polímeros orgânicos, que para além de originarem uma menor produção de lamas, melhoraram significativamente a remoção de cor. No entanto, os polímeros catiónicos são tóxicos para os peixes, mesmo em pequenas concentrações, pelo que a sua aplicação deve conduzir a baixas concentrações residuais. Além disso, alguns polímeros inibem os processos de nitrificação, o que pode levar ao aumento dos níveis de amónia nos rios (Cooper, 1995).
Este tratamento apresenta as seguintes vantagens (Cooper, 1995): Água
residual têxtil
Lama desidratada
Crivagem Desengorduramento Homogeneização
Neutralização Tratamento físico-químico Tratamento biológico Remoção de cor Desidratação de lamas Água tratada Água Lama s
o equipamento necessário é simples e não exige um investimento de capital excessivo; a remoção de cor é relativamente rápida;
a redução de CQO é significativa;
quando se utiliza filtração, eliminam-se os sólidos suspensos;
e desvantagens (Cooper, 1995):
nem todos os corantes são removidos com os coagulantes comuns;
a concentração residual de coagulante na água tratada pode ser inadequada;
dependendo dos produtos químicos utilizados, pedem ser gerados volumes de lamas consideráveis contendo substâncias perigosas que obrigam à sua deposição num aterro para resíduos industriais perigosos;
os produtos químicos têm de ser adicionados em contínuo; os custos de operação são relativamente elevados.
2.4.2. TECNOLOGIAS DE MEMBRANA
A utilização de tecnologias de separação por membranas, nomeadamente microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração e osmose inversa, cujas características são apresentadas na Tabela 2.3, tem-se tornado muito atractiva devido ao facto de possibilitarem a reutilização da água no processo industrial, o que é especialmente interessante face às perspectivas futuras pouco animadoras de escassez, ao aumento dos custos da água e à legislação cada vez mais restritiva para emissão de efluentes (Kunz et al., 2002).
Tabela 2.3 Características de processos de separação por membrana (Kunz et al., 2002)
Tecnologia Pressão aplicada (atm)
Tamanho dos poros
(nm) Material retido
Microfiltração 1 – 3 20 – 1000 Material em suspensão, bactérias (massa molecular > 500 000) Ultrafiltração 2 – 7 5 – 20 Colóides, macromoléculas (massa molecular > 5000)
Nanofiltração 5 – 20 2 – 5 macromoléculas
Osmose inversa 30 – 150 < 4 Todo o material solúvel e em suspensão
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2.4.3. OXIDAÇÃO QUÍMICA
A oxidação pode ser de dois tipos: parcial, destruindo a parte da molécula do corante responsável pela cor (cromóforo, ver Secção 3) e, consequentemente a cor, ou total, formando dióxido de carbono, água e iões inorgânicos. A oxidação química total não é economicamente viável e a parcial, apesar de exigir quantidades de oxidante muito menores, tem o problema de originar produtos de natureza desconhecida, podendo alguns deles ser mais perigosos para o meio ambiente do que os componentes iniciais do efluente (Cooper, 1995).
Existe uma grande variedade de agentes oxidantes que podem ser utilizados para descolorar efluentes da indústria têxtil: hipoclorito de sódio, dióxido de cloro, peróxido de hidrogénio e ozono.
Quando as técnicas de oxidação convencionais são insuficientes, por razões cinéticas ou porque os poluentes são demasiado resistentes ou são parcialmente oxidados originando produtos ainda mais tóxicos que os iniciais (Oturan et al., 2007), utilizam-se Processos Oxidativos Avançados (POAs) onde o radical hidroxilo (HO˙) é produzido através de reacções químicas, fotoquímicas, fotocatalíticas ou electroquímicas (Garrido et al., 2007). Na Tabela 2.4 apresentam-se os métodos mais explorados para a produção de radicais hidroxilo.
Tabela 2.4 Processos oxidativos avançados (Morais, 2005)
Sistemas Com radiação Sem radiação
O3/UV O3/ H2O2/UV O3/HO - homogéneos O3/ Fe 2+ /UV O3/H2O2 H2O2/UV H2O2/Fe 2+ (Fenton) H2O2/ Fe 2+ /UV (foto-Fenton) Semicondutor/UV Semicondutor/O2/UV Semicondutor/H2O2/UV heterogéneos Foto-electro-Fenton Electro-Fenton 2.4.4. BIODEGRADAÇÃO
O processo biológico utilizado com maior frequência é o sistema de lamas activadas. Infelizmente, o processo apresenta o grande inconveniente de ser bastante susceptível à composição do efluente (cargas de choque), além de produzir um grande volume de lamas (Kunz et al., 2002) e de consumir muita energia. Na realidade, a cor não é destruída, a sua redução acontece porque consideráveis
quantidades de corantes são adsorvidas na biomassa, que, quando em excesso, é removida sob a forma de lamas. No entanto, nem todos os tipos de corantes são adsorvidos (Cooper, 1995). É importante salientar que os processos biológicos não são completamente destrutivos. Embora o volume possa ser significantemente diminuído, o destino final da lama biológica continua a ser um problema (Forgiarini, 2006).
Ao longo dos anos inúmeras culturas microbianas têm sido testadas e muitas vêm sendo aplicadas na descoloração de corantes têxteis. Infelizmente a maioria destes compostos são quimicamente estáveis e resistentes ao ataque microbiológico. O isolamento de novas culturas e a adaptação das existentes para a decomposição de corantes, provavelmente, aumentará a eficácia da biorremediação de efluentes com corantes num futuro próximo (Forgiarini, 2006).
2.4.5. ADSORÇÃO
Nas unidades de adsorção, o efluente líquido entra em contacto com um sólido (o adsorvente) que tem a capacidade de concentrar e reter determinados constituintes (o adsorvato) na sua superfície. Por vezes, o material adsorvido pode ser posteriormente removido regenerando-se o adsorvente. Quando tal não é possível, o sólido, com o adsorvato, é rejeitado. Este método de remoção de cor é a base do trabalho experimental realizado, pelo que será abordado mais detalhadamente no Capítulo 4.
2.4.6. PROCESSOS COMBINADOS
Uma vez que todas as metodologias descritas apresentam deficiências quando aplicadas isoladamente, a solução para tratar um dado efluente pode passar pela utilização de processos combinados que, completando-se, conduzem a uma maior eficiência. As combinações a utilizar dependem muito dos objectivos que se pretende alcançar.
Em geral, tem sido dada maior ênfase ao estabelecimento de metodologias que combinam os processos biológicos com outras alternativas físicas ou físico-químicas, tais como floculação, adsorção ou oxidação electroquímica. De entre as possíveis combinações, as que têm sido mais testadas são (Kunz et al., 2002): POAs utilizando peróxido de hidrogénio, ozono, luz ultravioleta, TiO2;
tecnologias de membranas com ozonização; processos biológicos anaeróbios com aeróbios; biorremediação com fungos, principalmente os de podridão branca, em combinação com outros métodos biológicos e químicos.
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