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21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

ABES – Trabalhos Técnicos 1

II- 076 – VIABILIDADE DE TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTE DEINDÚSTRIA DE BENEFICIAMENTO DA CASTANHA DE CAJU, PELA AÇÃO

FÚNGICA

Francisco Maurício de Sá Barreto(1)

Geólogo pela Universidade Federal do Ceará - UFC. Mestre em Engenharia Civil – área deconcentração em Saneamento Ambiental pela Universidade Federal do Ceará – UFC.Professor Titular do Instituto Centro de Ensino Tecnológico – CENTEC – UD Sobral - doCurso de Saneamento Ambiental.

Sandra Téede SantaellaQuímica pela Universidade de São Carlos. Dra. em Saneamento Ambiental, pelaUniversidade de São Carlos. Professora Titular do Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal doCeará - UFC

Endereço(1): Rua Afonso Magalhães, 629 – apto. 103 – Pedrinhas - Sobral – CE - CEP: 62.041-070 - Brasil - Tel:(85) 99730035 - e-mail: [email protected]

RESUMO

Reatores em batelada, em escala de laboratório, foram usados nesta pesquisa no tratamento biológico de águaresiduária proveniente de uma indústria de beneficiamento da castanha de caju, localizada no município deFortaleza.Os fungos utilizados na degradação da matéria orgânica foram captados no ar e mantidos em garrafas deRoux por aproximadamente 1 mês, em condições favoráveis de crescimento, antes de serem inoculados nosreatores. Foram usados três espécies de fungos: Aspergillus niger, Aspergillus flavus e Drechslera sp. Foramrealizados dois experimentos com tempos de detenção de, respectivamente, 47 e 20 dias.Os resultados obtidos mostraram uma remoção de 98% dos compostos causadores de DQO para oexperimento 1, em todos os reatores que continham fungos. No experimento 2, verificou-se redução de 69%para os reatores que continham os fungos A. niger e A. flavus e 65% para o Drechslera sp.De acordo com a variação e evolução dos parâmetros analisados durante os tempos de detenção definidos,constatou-se que é viável o tratamento dessa água residuária em reatores de batelada, usando estas espéciesde fungos como inóculo.

PALAVRAS-CHAVE: fungos, caju, reatores em batelada, beneficiamento de castanha

INTRODUÇÃO

O processo de industrialização da castanha, que visa retirar a amêndoa do seu interior e secundariamenteextrair da casca o principal subproduto que é o Líquido da Castanha de Caju (L.C.C), passa por uma série deetapas, o que resulta nas águas residuárias dessas indústrias, que têm gerado sérios problemas de poluiçãonos recursos hídricos onde são lançadas. O crescimento acentuado no cultivo desta planta, nos últimos 15anos, culminou em grandes safras, passando a ser para o Estado do Ceará, o produto de maior exportação.Atualmente são mais de 23 indústrias no Estado que têm registro, entre outras que não estão registradas(SOARES, 1986).

As poucas pesquisas realizadas nesta área justificam a necessidade da obtenção de tecnologias viáveis para otratamento adequado desses resíduos industriais, o que ocasiona, como já mencionado, a depreciação do meioambiente. Além do que, tem havido dificuldades em encontrar o tipo de tratamento adequado para esse tipode efluente, já que os processos empregados não têm operado de forma satisfatória, o que justifica anecessidade em desenvolver técnicas de tratamento que atendam às normas de controle da poluição dessesefluentes quando lançados nos corpos hídricos.


ABES – Trabalhos Téçnicos2

. Esta pesquisa tem como objetivos:- verificar a viabilidade em usar fungos decompositores no tratamento das águas residuárias de uma indústriade beneficiamento da castanha de caju, empregando reatores aeróbios do tipo “batch”;- avaliar qual espécie de fungo, entre as três estudadas, é a mais indicada para degradar a matéria orgânicapresente neste tipo de água residuária.

MATERIAIS E MÉTODOS

Foi de uma indústria de beneficiamento da castanha de caju, Iracema, localizada na cidade de Fortaleza-Ce,que proveio o efluente estudado nesta pesquisa. Foram feitas sete coletas pontuais na saída do tanque deequalização da estação de tratamento desta indústria, onde em cada etapa foram coletados aproximadamente,35 L do efluente.

Os parâmetros analisados foram: demanda química de oxigênio, demanda bioquímica de oxigênio e potencialhidrogeniônico. Após a caracterização, foi montado um sistema de reatores aeróbios de fluxo descontínuo(“batch”), em escala de laboratório, que foram alimentados com o restante do efluente após cadacaracterização e fungos decompositores do grupo Deuteromycotina (A. niger, A. flavus e Drechslera sp.)como inóculo.

O sistema de reatores foi instalado nas dependências do Laboratório de Saneamento do Departamento deEngenharia Hidráulica do Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará (UFC). Constituídosde garrafas de polietileno com formas e tamanhos idênticos, cada reator possuía capacidade para armazenar1,5 L do despejo. Os reatores eram dotados de um orifício na parte superior que servia para enchimento ecoletas das amostras para as análises definidas para esta pesquisa.

Para a verificação da eficiência do sistema, a realização do experimento foi programada em duas fases. Naprimeira e segunda fases, foram utilizados 28 (vinte e oito) reatores, dividindo-se em 7 lotes de 4 reatores. Aprimeira fase do experimento que durou 47 dias e a segunda 20 dias. Cada reator foi alimentado com 1L dodespejo. Para cada lote de 4 reatores (Figura 01) foi definido um para o fungo Aspergillus niger , outro parao Aspergillus flavus, outro para o Drechslera sp. e outro para servir como controle. Os reatores antes deserem montados, foram submetidos a um banho ácido, na proporção de 5 ml de HCl para 1000 mL de águadestilada, imersos por aproximadamente 2 horas, seguidos de lavagens sucessivas em água destilada comoforma de prevenir contaminação.

Os fungos que foram provenientes de esporos captados no ar comum, incidentes na região de Fortaleza,foram fixados em placas de Petri com ágar, para serem isolados e incubados em garrafas de Roux, em meiode cultura Sabouraud, na presença de um antibiótico (cloranfenicol), que impedia o crescimento de algumoutro tipo de microrganismo. Considerando que os fungos se adequam melhor em ambientes com pH baixo,este foi controlado, diariamente, pela adição de HCl (ácido clorídrico), quando se fazia necessário. Esteprocedimento foi também tomado, no sentido de prevenir a invasão de outros microrganismos no meio.

Os fungos usados neste trabalho enquadram-se no grupo dos Deuteromycotina. Os deuteromicetos, tambémchamados de fungos imperfeitos, constituem um grupo taxonomicamente artificial, em que a reproduçãosexual é ausente ou ocorre raramente. Estes fungos são, então, caracterizados pela produção de conídios(mitósporos) formados a partir de células conidiógenas, contidas ou não em estruturas especializadas(coniodomas), ou por fragmentação do talo micelial (BUMPUS, 1989).



Figura 01: Esquema representativo de um, dos 7 lotes (de quatro reatores) utilizados nas duas fases doexperimento.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os valores médios obtidos para a caracterização do efluente, mostrados na Tabela 01, se aproximam daquelesencontrados por SANTAELLA 1996, o que sugere que há uma certa constância na qualidade do efluentegerado por esta indústria.

Os valores encontrados para os parâmetros analisados na caracterização do efluente mostraram variaçãodevida, provavelmente, à maior ou menor concentração de poluentes provenientes do processo debeneficiamento da castanha de caju.

É ainda de se considerar que as variações ocorridas entre os valores obtidos na caracterização do efluentecom aqueles encontrados por SANTAELLA 1996, ambos, foram coletados em pontos diferentes. Dessemodo, o efluente utilizado por esta pesquisa já foi submetido a um tipo de tratamento, ou seja, passou por umtanque de equalização, enquanto que o efluente usado por aquela autora, foi coletado em local onde não haviasido submetido a nenhum tipo de tratamento.

Tabela 01: Média dos valores obtidos para a caracterização do efluente.PARÂMETROS MÉDIADQO (mg/L)DBO (mg/L)pH

832,0264,0 7,0

Os resultados dos parâmetros físico-químicos obtidos na primeira e segunda fases do experimento destapesquisa estão agrupados, respectivamente, nas Tabelas 02, 03, 04, 05, 06, 07, e 08.

Tabela 02: Valores obtidos através das análises físico-químicas para as amostras coletadas nos reatoresque continham o fungo Aspergillus niger durante a primeira fase do experimento.

REATOR: NIGER (1)INTERVALO DE TEMPO (DIAS)

PARÂMETROS 4 12 19 26 33 40 47DQO (mg/L)DBO (mg/L)

pH

561,0 239,0 236,0 --- 81,0 12,8 12,8278,0 38,6 25,7 22,0 14,3 13,6 ---7,0 6,6 7,1 6,9 6,0 5,3 5,4

--- (não determinado)



Tabela 03: Valores obtidos através das análises físico-químicas para as amostras coletadas nos reatoresque continham o fungo Aspergillus flavus, durante a primeira fase do experimento.

REATOR: FLAVUS (1)INTERVALO DE TEMPO (DIAS)

PARÂMETROS 4 12 19 26 33 40 47DQO (mg/L)DBO (mg/L)

pH

600,0 259,0 231,0 --- 68,0 12,8 12,8207,0 55,2 31,3 26,7 24,0 14,6 ---6,9 6,4 6,8 6,5 6,3 5,7 5,6


Tabela 04: Valores obtidos através das análises físico-químicas para as amostras coletadas nos reatoresque continham o fungo Drechslera s.p., durante a primeira fase do experimento.

REATOR: DRECHSLERA (1)INTERVALO DE TEMPO (DIAS)

PARÂMETROS 4 12 19 26 33 40 47DQO (mg/L)DBO (mg/L)pH

527,0 287,0 273,0 --- 71,0 12,8 12,8 178,0 63,4 44,8 32,1 16,3 12,8 --- 7,2 7,0 7,4 6,5 6,4 5,0 5,3

---- (não determinado)

Tabela 05: Valores obtidos através das análises físico-químicas para as amostras coletadas nos reatoresque continham o fungo Aspergillus niger, durante a segunda fase do experimento.

REATOR: NIGER (2)INTERVALO DE TEMPO (DIAS)

PARÂMETROS 0,58 1 3 5 8 12 20DQO (mg/L)DBO (mg/L)PH

909,0 819,0 875,0 809.0 408,0 308,0 308,0 150,5 104,3 40,9 22,3 23,4 --- 17,3 7,6 6,5 6,4 5,7 5,3 5,6 5,5


Tabela 06: Valores obtidos através das análises físico-químicas para as amostras coletadas nos reatoresque continham o fungo Aspergillus flavus, durante a segunda fase do experimento.

REATOR: FLAVUS (2)INTERVALO DE TEMPO (DIAS)

PARÂMETROS 0,58 1 3 5 8 12 20DQO (mg/L)DBO (mg/L)pH

875,0 822,0 909,0 875,0 442,0 325,0 306,0196,3 116,6 50,1 5,4 1,9 --- 22,4 7,0 6,3 6,1 5,6 5,5 6,0 5,8


Tabela 07: Valores obtidos através das análises físico-químicas para as amostras coletadas nos reatoresque tinham o fungo Aspergillus Drechslera sp. durante a segunda fase do experimento.

REATOR: DRECHSERA (2)INTERVALO DE TEMPO (DIAS)


908,0 909,0 875,0 875,0 542,0 342,0 342,0 --- 139,6 48,9 29,6 5,4 --- 9,0 6,8 6,6 6,2 5,6 5,4 5,3 5,3




Tabela 08: Valores obtidos através das análises físico-químicas para as amostras coletadas nos reatoresque serviram como controle, durante a segunda fase do experimento.

REATOR: CONTROLE (2)INTERVALO DE TEMPO (DIAS)


942,0 942,0 942,0 908,0 875,0 809,0 742,0 113,3 100,3 99,7 15,2 15,0 --- 17,0 7,8 7,5 7,6 7,7 7,5 7,4 7,3


Na primeira fase do experimento o reator que serviu de controle foi contaminado e os resultados obtidos dasdeterminações físico-químicas foram descartados.

As Figuras 02, 03 e 04 descrevem a variação de DQO nas duas fases do experimento a partir dos reatores quecontinham os fungos Aspergillus niger, Aspergillus flavus e Drechslera sp., denominados A. niger 1, A.flavus 1, drechslera 1 (primeira fase do experimento) e A. niger 2, A. flavus 2, drechslera 2 e controle 2(segunda fase do experimento). Essa simbologia é válida para os demais parâmetros analisados.

A variação de DQO ao longo das duas fases do experimento para as três espécies de fungos usados pararemoção da matéria orgânica mostrou-se, de maneira geral, comportamento similar. Com relação ao reatorde controle, pôde-se constatar que houve ligeira diminuição nos compostos causadores de DQO,considerando-se todo o experimento.Ao final das duas fases dos experimentos, observa-se ter havido, para o experimento 1, remoção de 98% deDQO em 47 dias e para o experimento 2, 69% para os reatores que continham os fungos A. niger e A. flavuse 65% para o Drechslera sp. em 20 dias. Para o reator de controle 2, houve remoção de 24% destescompostos. As Figuras 05, 06 e 07 mostram o comportamento da DQO durante as duas fases do experimento.

O fato de ter ocorrido remoção de 24% no reator de controle, deve ser atribuído a oxidação pela presença deeventuais bactérias, já que os reatores que serviram como controle não foram esterilizados e os mesmos nãoreceberam fungo.

O que se pode afirmar, é que ao final de 47 dias houve remoção de quase 100% da matéria orgânica presente,o que denota ser viável, tecnicamente, o uso desses microrganismos no tratamento de efluentes da castanhade caju. Em consonância com os resultados até aqui apresentados, não se pode atestar que um ou outro fungotenha sido mais eficiente na degradação dos compostos causadores de DQO, já que todos apresentaram-sehábeis neste processo.



Figura 02: Variação de DQO nos reatores que continham o fungo Aspergillus niger nas duas fases doexperimento, respectivamente, 47 e 20 dias.

Figura 03: Variação de DQO nos reatores que continham o fungo Aspergillus flavus nas duas fases doexperimento, respectivamente, 47 e 20 dias.

Figura 04: Variação de DQO nos reatores que continham o fungo Drechslera sp. nas duas fases doexperimento, respectivamente, 47 e 20 dias.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 10 20 30 40 50

tempo (dias)

DQ

O f

inal

/inic

ial

flavus 1

flavus 2

controle 2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 10 20 30 40 50

tempo (dias)

DQ

O fi

nal/i

nici

al

drechslera 1

drechslera 2

controle 2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 10 20 30 40 50

tempo (dias)

DQ

O f

inal

/DQ

O in

icia

l

niger 1

niger 2

controle 2



Nas duas fases do experimento procurou-se manter o pH nos sistemas de reatores numa faixa adequada paraa proliferação e crescimento dos fungos. Assim é que, a cada intervalo de tempo, eram medidos os valores depH para cada reator, e sempre que necessário era adicionado, 2 a 3 mL de ácido clorídrico (HCl), já quevalores baixos de pH são tidos como satisfatórios para o desenvolvimento fúngico, além do que impede odesenvolvimento de outros microrganismos oportunistas. Embora os reatores fossem acidificadosperiodicamente nas duas fases da pesquisa, os valores de pH elevaram-se para intervalos entre 5,5 e 8,0.

Observou-se que, durante os experimentos, não foram alcançados valores tão baixos de pH quanto seesperaria, o que é atribuído ao metabolismo fúngico de auto-tamponamento ocorrido no meio. Para o reatorcontrole 2, o pH manteve-se sempre na faixa de aproximadamente 7,5 a 8,0. As figuras 05, 06 e 07 mostramcomo este parâmetro se comportou, ao longo das duas fases dos experimentos.

O fato de valores de pH baixo serem propícios ao desenvolvimento dos fungos, verifica-se que durante osexperimentos essa faixa não foi atingida de forma uniforme, o que mesmo assim não comprometeu odesenvolvimento e eficiência dos fungos usados na degradação da matéria orgânica. De acordo comDEACON 1997, inversamente ao processo de ingestão do NH4

+ em troca do H+, os fungos podem assimilarnitrato (NO-

3) fazendo com que o pH externo aumente em uma unidade.

Figura 05: Variação de pH nos reatores que continham o fungo Aspergillus niger nas duas fases doexperimento, respectivamente, 47 e 20 dias.

Figura 06: Variação do pH nos reatores que continham o fungo Aspergillus flavus nas duas fases doexperimento, respectivamente, 47 e 20 dias.

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1

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5

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0 10 20 30 40 50

tempo (dias)

pH

niger 1

niger 2

controle 2

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5

6

7

8

9

0 10 20 30 40 50

tempo (dias)

pH

flavus 1

flavus 2

controle 2



Figura 07: Variação de pH nos reatores que continham o fungo Drechslera sp. nas duas fases doexperimento, respectivamente, 47 e 20 dias.

Observou-se queda dos compostos causadores de DBO da ordem de 100% para 17% (média para os trêsreatores que continham fungos) antes mesmo do término da segunda semana. Para a segunda fase doexperimento esses compostos caíram de 100% para 10% antes do término da primeira semana. Ao final dosexperimentos houve redução de 96% para os reatores que continham fungos da primeira fase e na segunda,houve reduções de 90, 89 e 95% para os reatores que continham fungos, respectivamente, A. niger, A. flavuse Drechslera sp. Para o controle 2, houve redução de 91%, que foi alcançado ao final de 20 dias, enquantoque para os fungos da primeira fase foi removido em média 83% antes de 14 dias e 90% em média, para asegunda fase antes de 7 dias. As figuras 08, 09 e 10 retratam o comportamento deste parâmetro durante os asduas fases do experimento.

A semelhança no comportamento dos fungos para a remoção dos parâmetros analisados (DQO e DBO) nestetrabalho pode ser atribuída à presença de outro fungo no reator que predominantemente seria do Aspergillusniger, Aspergillus flavus ou Drechslera sp. Este fato foi evidenciado quando feita a análise do materialfúngico presente nos reatores estudados, onde foi atestada a contaminação por outro fungo que inicialmentenão era o inóculo daquele reator. Dessa forma, a lâmina feita da amostra retirada do reator que tinha o fungoA. niger, não era 100% representativa deste fungo, ou seja, havia resíduo de fungo Drechslera e A . flavus.Este mesmo fato foi atestado quando feita a análise das lâminas representativas dos fungos A. flavus eDrechslera sp.

Com relação a remoção elevada de DBO no reator que serviu de controle, deveu-se, provavelmente, ao fatode estarem contaminados por outros microrganismos, já que esses reatores não sofreram o processo deesterilização, como sofreram os que foram usados para o inócuo dos fungos. Entretanto, vale salientar que, aremoção dos parâmetros analisados foi maior pelos fungos utilizados neste trabalho.

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1

2

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0 10 20 30 40 50

tempo (dias)

pH

drechslera 1

drechslera 2

controle 2



Figura 08: Variação de DBO nos reatores que continham o fungo Aspergillus niger nas duas fases doexperimento, respectivamente, 47 e 20 dias.

Figura 09: Variação de DBO nos reatores que continha o fungo Aspergillus flavus nas duas fases doexperimento, respectivamente, 47 e 20 dias.

Figura 10: Variação de DBO nos reatores que continham o fungo Drechslera sp. nas duas fases doexperimento, respectivamente, 47 e 20 dias.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

tempo (dias)

DB

O f

inal

/inic

ial

niger 1

niger 2

controle 2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

tempo (dias)

DB

O f

inal

/inic

ial

flavus 1

flavus 2

controle 2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

tempo (dias)

DB

O fi

na

l/DB

O in

icia

l

drechslera 1

drechslera 2

controle 2



CONCLUSÕES

De posse dos resultados e interpretação dos dados obtidos para esta pesquisa, é possível concluir que:

1. As espécies fúngicas utilizadas nesta pesquisa são capazes de realizar tratamento eficientemente deefluentes industriais oriundos dos processos de beneficiamento da castanha de caju.

2. Todos os fungos mostraram-se igualmente hábeis no tratamento das águas residuárias estudadas nestetrabalho.

3. Foi atingida remoção de 98 e 69% para os compostos causadores de DQO, respectivamente, na primeirae segunda fase do experimento, sendo no intervalo de 40 a 47 a faixa onde atingiu as maiores remoções.

4. A relação DQO/DBO >> 2 (maior que 2), mostrou que o efluente estudado pode ser tratado porprocessos biológicos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. BRAILE, P. M., CAVALCANTE, J. E. Manual de tratamento de águas residuárias industriais. SãoPaulo: CETESB, 1983. 764 p.

2. BUMPUS, J. A . Biodegradation of poplycyclic aromatic hydrocarbons by Phanerochaelechrysosporium. Applied and Environmental Microbiology. V. 55, N. 1., 154 – 159, 1989.

3. DEACON, J. W. Modern Mycology. Instituto of Cell & Molecular Biology: University of Edinburgh,1997, 393 p. Trird Edition.

4. SANTAELLA, S. T., Avaliação da eficiência da estação de tratamento de esgotos de uma indústria debeneficiamento da castanha de caju. Fortaleza: UFC, Departamento de Engenharia Hidráulica eAmbiental, 1996. 5p. (Relatório final de pesquisa).

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