ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Remoção de Compostos Lignínicos em Efluentes e Biomassa de Indústria de Celulose Kraft.
AUTORES: Klenk, M. (UTFPR) ; Melo, T.O. (UTFPR) ; Vanzetto, S.C. (UTFPR) ; Xavier, C.R. (UTFPR)
RESUMO: Este artigo traz uma analise da remoção (adsorção, solubilização e
biotransformação) do eugenol e guaiacol na biomassa e efluente da industria de
celulose kraft, em sistema anaeróbio e aeróbio. A análise dos extratos obtidos
em diclorometano e clorofórmio foi realizada através de CG-FID. Para isso, foi
empregado o método de padronização interna com curvas analíticas de eugenol e
guaiacol e padrão interno de fenol. Uma maior biotransformação foi observada no
sistema anaeróbio, já o sistema aeróbio apresentou maior solubilidade dos
componentes eugenol e guaiacol. No sistema aeróbio a adsorção à biomassa do
guaiacol foi maior (até uns 24 %) do que do eugenol que foi adsorvido em
aproximadamente 15 % e a tendência de adsorção diminuiu com o aumento da
concentração dos compostos.
PALAVRAS CHAVES: Remoção; Eugenol e guaiacol; Celulose kraft
INTRODUÇÃO: A lignina é extraída durante a polpação da madeira, e apesar de ser recuperada
juntamente com os compostos químicos, parte desta é arrastada para o efluente
durante a lavagem das fibras de celulose (BELMONTE et al., 2006).
Resultados envolvendo a remoção biológica da lignina sugerem que esta se dá por
fragmentação da macromolécula em estruturas menores (SIMPLÍCIO et al., 2007).
Dentre os derivados e modelos de degradação da lignina se encontram o eugenol e
o guaiacol, os quais possuem estruturas semelhantes às moléculas precursoras da
macroestrutura lignínica (O’NEIL et al., 2001). Isto permite a realização de um
seguimento e uma aproximação dos mecanismos pelos quais os compostos lignínicos
presentes em efluentes de celulose kraft são removidos nos sistemas aeróbios e
anaeróbios de tratamento de efluentes (XAVIER et al., 2006).
Neste contexto os objetivos do trabalho são analisar a remoção, em termos de
adsorção, solubilização e biotransformação, do eugenol e guaiacol na biomassa e
efluente da industria de celulose kraft através de cromatografia gasosa com
detector de ionização de chama (CG-FID). Para isso, foi empregado o método de
padronização interna com curvas analíticas de eugenol e guaiacol e padrão
interno de fenol.
MATERIAL E MÉTODOS: Para caracterização do lodo analisaram-se SST, SSV e para o efluente DQO,
DBO5,20, cor, compostos fenólicos totais, ligninas e derivados e pH (Çeçen, 2003
e APHA-AWWA-WPCF, 1998).
Utilizou-se um cromatógrafo a gás 17A Shimadzu com detector FID. A identificação
dos componentes foi realizada pelos tempos de retenção (tr) e a curva analítica
de eugenol e guaiacol, com variação de 10-150 mg/L, foi realizada utilizando
fenol como padrão interno.
Para obtenção dos extratos realizou-se filtração e extração líquido-líquido de
100 mL de amostra de efluente com 3 porções de 20 mL de CHCl3. Já a biomassa foi
seca por 12 h a 105 ºC e feita extração em Soxhlet com 150 mL de DCM por 20 h
(XAVIER, 2006).
Para o reator em batelada anaeróbio a biomassa foi adaptada a cada 2 dias com
nutrientes com C:N:P de 100:5:1 e razão A/M de 1,31 gDQO/gSSV.dia. Obteve-se 8
combinações em tripilicata preparadas com 5 g/L da biomassa adaptada (MELO et
al., 2009) (diluida com água ou efluente) e eugenol ou guaiacol em 2
concentrações (50 e 100 mg/L) e um branco (água, biomassa e nutrientes). O
sistema ficou sobre agitação de 70 rpm à 25º C e aeração por 48 horas,
posteriormente preparou-se os extratos.
Para o reator em batelada anaeróbio a biomassa foi adaptada através da adição, a
cada 48 h, de ácido acético neutralizado com razão A/M de 0,1 gDQO/gSSV.dia.
Como no sistema aeróbio, obteve-se 8 combinações em tripilicata e um branco
(apenas água, biomassa e nutrientes), porém com 2,5 g/L de biomassa e nutrientes
conforme MEYER e XAVIER, 2008. Na2S foi colocado a fim de consumir o O2
dissolvido. Os erlenmeyer foram tampados com septo e injetado N2 durante 3 min
para a retirada de O2 da superfície. O sistema ficou sobre agitação de 70 rpm à
25º C por 48 h, posteriormenete preparou-se os extratos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O efluente de celulose kraft apresentou pH neutro e relação DBO5/DQO de 0,31,
sendo que o valor da DBO5 foi 300,0±5,6 mg/L. O efluente apresentou cor (VIS440:
0,32±0,01), a qual está relacionada com a presença de compostos lignínicos
(UV280: 2,92±0,02), compostos fenólicos totais (UV215: 409,0±27,5) e compostos
aromáticos (UV254: 3,06±0,02) encontrados no efluente (SIMPLÍCIO et al., 2007).
O teor de SSV obtido foi 52,3±0,6 % dos SST, sendo que a quantidade de SSV
medido foi de 3,59±0,8 g/L.
Nas Figuras observa-se o perfil de remoção do eugenol e guaiacol em sistema
aeróbio e em sistema anaeróbio. Obteve-se no sobrenadante do branco 0,33±0,13
mg/L de eugenol e 0,43 ± 0,27 mg/L de guaiacol, indicando que a biomassa contém
estes compostos que foram liberados durante a agitação.
Os derivados lignínicos analisados são pouco solúveis em água (log Kow do
eugenol é 2,27 e do guaiacol é 1,32) . A presença destes compostos na fração
líquida foi melhor observada no sistema aeróbio. No sistema anaeróbio ocorreu
uma maior biotransformação, sendo que apenas o eugenol, na menor concentração,
foi detectado solubilização em água. No sistema aeróbio a adsorção à biomassa do
guaiacol foi maior (24%) do que do eugenol (15%). A tendência de adsorção
diminuiu com o aumento da concentração dos compostos no meio (XAVIER, 2006).
Uma extrapolação para ambientes aquáticos dos mecanismos de interação eugenol ou
guaiacol-biomassa obtidos permite prever que frente uma descarga de efluentes
que contém esses compostos lignínicos a um rio, estes ficariam mais associados
aos sedimentos. Se espera que no meio aquático natural, a medida que se diluem
as descargas de efluentes, o equilíbrio se dará no sentido da adsorção dos
derivados lignínicos poucos solúveis aos sedimentos (VIDAL et al., 2007).
Figura 1. Perfil de remoção do eugenol e guaiacol no sistema aeróbio
Na Figura 1 observa-se o perfil de remoção
(solubilizado, absorvido e biotransformado) do
eugenol e guaiacol em um sistema aeróbio.
Figura 2. Perfil de remoção do eugenol e guaiacol no sistema anaeróbio
Na Figura 2 observa-se o perfil de remoção
(solubilizado, absorvido e biotransformado) do
eugenol e guaiacol em um sistema anaeróbio.
CONCLUSÕES: No sistema anaeróbio ocorreu uma maior biotransformação dos componentes eugenol e
guaiacol, já no sistema aeróbio estes compostos apresentaram uma maior
solubilidade. No sistema aeróbio a adsorção à biomassa do guaiacol foi maior (até
uns 24 %) do que do eugenol que foi adsorvido em aproximadamente 15 % e a
tendência de adsorção diminuiu com o aumento da concentração dos compostos no
meio. Na fração líquida do sistema aeróbio observou-se uma quantidade similar de
eugenol e guaiacol, apesar da diferença de solubilidade das duas substâncias.
AGRADECIMENTOS: À UTFPR e à Fundação Araucária
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