Os experimentos de pré-tratamentos enzimáticos foram conduzidos em duas séries distintas. Uma primeira, onde foram realizados ensaios com três enzimas aplicadas individualmente em cada teste e uma segunda série, na qual foram desenvolvidos testes com uma mistura destas três enzimas. Foram utilizadas enzimas do tipo lipase, celulase e protease, fornecidas comercialmente e descritas anteriormente. As condições de ensaios são relatadas nos itens a seguir.
A mesma forma de monitoramento da hidrólise e solubilização da matéria orgânica utilizada para o pré-tratamento térmico foi seguida aqui. Alíquotas das
soluções em tratamento foram coletadas periodicamente e analisadas quanto ao teor de DQO presente em sua fração solúvel.
Amostras utilizadas no pré-tratamento enzimático
Os experimentos utilizando apenas uma enzima por teste foram realizados com amostras de lodo biológico gerado por processos de lodos ativados provenientes da unidade industrial da empresa Perdigão, Videira – SC (lodo biológico LP), já descrito anteriormente.
Para a realização dos ensaios de pré-tratamentos enzimáticos com uma mistura específica de enzimas, além da amostra proveniente da empresa Perdigão, foi utilizada uma amostra de lodo biológico gerado por processos de lodos ativados fornecida pela estação de tratamento de efluentes de Theüern, Alemanha (lodo biológico LT).
Descrição do pré-tratamento enzimático com enzimas aplicadas individualmente
Buscando avaliar a atividade hidrolítica de cada enzima sobre as amostras de lodo biológico LP, foram realizados diversos experimentos. Cada ensaio utilizou uma única enzima, inicialmente em concentração sugerida pelo fornecedor e posteriormente, em concentração mais alta a fim de se acentuar possíveis reações de hidrólise propiciando, assim, uma melhor visualização da atividade enzimática. As temperaturas definidas para os experimentos foram as mesmas utilizadas no processo de digestão anaeróbia mesofílica, 35ºC, e termofílica, 55ºC, visando a utilização posterior deste processo de estabilização para o lodo tratado.
As amostras de lodo biológico LP foram preparadas conforme descrição anterior, em reatores de 500 mL a uma concentração de 5 g/L de sólidos voláteis, e após a adição da enzima foram colocados em shaker da marca Tecnal, à temperatura de trabalho estabelecida. O acompanhamento da hidrólise e solubilização da matéria orgânica foi realizado através da análise de DQO da fração solúvel de alíquotas retiradas periodicamente dos reatores. O pH foi determinado no início e no final dos ensaios.
Para a comparação e avaliação dos resultados, foram utilizados reatores contendo somente a amostra de lodo biológico LP, sem adição de enzimas sob as mesmas condições de temperatura e agitação dos experimentos. Estes reatores foram considerados como reatores brancos ELP.
Visando eliminar possíveis interferências ou resultados duvidosos, dois reatores contendo somente água destilada e a mesma quantidade de enzima foram usados e considerados como referência. Um dos reatores foi aquecido até a ebulição de seu conteúdo com o intuito de se inativar as enzimas através da desnaturação térmica das proteínas e foi considerado como um reator branco de enzimas inativadas. O segundo reator foi chamado de branco de enzimas e não sofreu nenhum aquecimento. Ambos os reatores foram conduzidos de forma similar aos reatores contendo amostras e enzimas.
No Quadro 4.7 é possível visualizar um resumo dos ensaios realizados.
Quadro 4.7. Resumo dos experimentos de pré-tratamento enzimático realizados
com enzimas aplicadas individualmente
Enzima Condições do tratamento
Lipase (L) ELP-L002* ELP-L1
Concentração 0,02% (0,020 KLU/mL solução) – 35ºC Concentração 1% (1 KLU/mL solução) – 35ºC
Celulase (Ce) ELP-Ce002 ELP-Ce1
Concentração 0,02% (0,168 EGU/mL) – 35ºC Concentração 1% (8,4 EGU/mL solução) – 35ºC ELP-P005 Concentração 0,05% (0,008 KNPU/mL solução) – 35ºC ELP-P01 Concentração 0,1% (0,016 KNPU/mL solução) – 55ºC Protease (P)
ELP-P1 Concentração 1% (0,16 KNPU/mL solução) – 35ºC
* E= pré-tratamento enzimático; LP = lodo biológico proveniente da Perdigão; L = lipase; Ce = celulase; P = protease; 002, 005, 1 = concentração de enzima (%)
Descrição do pré-tratamento enzimático com uma mistura específica de enzimas
Com o intuito de se obter uma ação hidrolítica mais efetiva, principalmente sobre a parede celular dos microrganismos presentes no lodo, foram realizados experimentos com a utilização de uma mistura específica de enzimas.
A mistura específica de enzimas utilizada para a realização dos ensaios foi a mesma usada nos ensaios para o desenvolvimento de metodologia, citada
anteriormente: 0,25 mL de protease (tipo Savinase), 0,05 mL de celulase e 0,10 mL de lipase para um volume de 500 mL de solução a ser hidrolisada.
As amostras de lodo biológico LP provenientes da empresa Perdigão foram preparadas a uma concentração de 5 g/L de sólidos voláteis e as amostras de lodo biológico LT provenientes de Theüern foram utilizadas sem diluição. A metodologia utilizada para a realização dos ensaios foi a mesma usada para a realização dos ensaios preliminares, já descrita anteriormente.
Reatores contendo somente lodo biológico, sem adição da mistura de enzimas, foram colocados à mesma temperatura e usados como brancos. Um reator contendo somente água deionizada e a mistura de enzimas foi tratado sob as mesmas condições e considerado como o reator branco de enzimas. Um reator contendo lodo biológico e mantido à temperatura de 25ºC foi considerado como controle. Os ensaios realizados encontram-se resumidos no Quadro 4.8.
Quadro 4.8. Resumo dos experimentos de pré-tratamento enzimático realizados
com uma mistura específica de enzimas
Amostra
Lodo biológico LT – 55ºC ELT
Lodo biológico LT sem adição de enzimas – 55ºC Branco ELT
Lodo biológico LT – 25ºC Controle ELT
Mistura de enzimas e água deionizada – 55ºC Branco de enzimas
Lodo biológico LP – 55ºC ELP
Lodo biológico LP sem adição de enzimas – 55ºC Branco ELP
Lodo biológico LP – 25ºC Controle ELP
* E= pré-tratamento enzimático; LT = lodo biológico proveniente de Theüern; LP = lodo biológico proveniente da Perdigão
Da mesma forma que descrito para os ensaios enzimáticos com o lodo de esgoto sintético, os resultados de solubilização da matéria orgânica foram normalizados descontando-se o valor médio da solução branco de enzimas.
Para a amostra de lodo biológico LT proveniente da estação de tratamento de Theüern, Alemanha, foram realizadas também determinações de proteínas totais e ácidos orgânicos da fração solúvel do lodo tratado enzimaticamente.