Contaminação das Águas pelas Indústrias de Alimentos Regina Teresa Rosim Monteiro Centro de Energia Nuclear na Agricultura Lab. Ecologia Aplicada monteiro@cena.usp.br

Introdução Resíduos Gerados pela Indústria de Alimentos O que são resíduos: de onde vem, para onde vai. material sem utilidade que se deseja eliminar Como são Classificados: Orgânicos e Inorgânicos; Tóxicos e não tóxicos, ou conforme sua origem: Domésticos, Urbanos ou Industriais Os Resíduos das Industrias de Alimentos: Varia de acordo com que a Industria Fabrica .

Industrias Geradoras de resíduos Classe I- Perigosos, em SP 1996- Fonte CETESB-2012

Introdução A utilização de água pela indústria ocorre de diversas formas: incorporação ao produto, lavagens de máquinas, tubulações e pisos, águas de sistemas de resfriamento e geradores de vapor, águas utilizadas na cozinha e esgotos sanitários dos funcionários. Com exceção do volume de água incorporado aos produtos e pelas perdas por evaporação, as águas tornam-se contaminadas por resíduos do processo industrial.

O que pode conter nos resíduos das Industrias de Alimentos Óleos, cinza, plásticos, o resíduo pH alcalino, ácido, muita matéria orgânica, sementes, cascas, produtos de limpeza , preservastes, acidulantes, corantes, etc. O que se deve observar nos resíduos a serem descartados: Condutividade Elétrica - CE DBO DQO Nitrogênio Total Fósforo Total, Óleos e Graxas Outros parâmetros conforme o caso: Interpretação: segundo a CONAMA357/2005 e CONSEMA

Demanda Bioquímica de Oxigênio A DBO é um parâmetro importante para caracterizar os efluentes. Mede o consumo de oxigênio, das águas, por organismos aeróbios, e portanto dá a medida de quanto oxigênio é necessário para oxidar a MO presente no efluente. Ex. Para um efluente com DBO de 6.000 mg L-1 significa que para cada litro de efluente 6 g de O2 da água será consumido

Demanda Química de Oxigênio A DQO mede a quantidade de MO susceptível de ser oxidada por meios químicos. O seu valor é sempre maior que a da DBO uma vez que as substâncias não biodegradáveis podem ser oxidadas quimicamente. A relação entre DQO e DBO é de fundamental importância para o estudo da qualidade de um efluente

Condutividade Elétrica Soluções com compostos iônicos conduzem eletricidade. Quanto maior for a quantidade de íons maior é a condutividade do líquido. A composição iônica (qualidade) também influencia na medida da condutividade elétrica, assim como a temperatura. Medida em Siemens por metro S/m ou μS/cm. Condutividade elétrica as vezes está relacionada com a turbidez que mede quanto de partículas existem em suspensão. Essas partículas podem ser de argilas, minerais, organismos, etc.

Óleos e Graxas São Substâncias de origem mineral ou orgânicas de animais ou vegetais; São hidrocarbonetos, gorduras, graxas, ceras, ácidos graxos, entre outras. Águas naturais não ´contem óleos e graxas; Frigoríficos, lacticínio possuem efluentes ricos em óleos e graxas. Alem de odor, sabor, visual desagradável, diminuem a transferência de oxigênio do ar para Água, dificulta o tratamento de efluentes

Nitrogênio e Fósforo Nitrogênio Total: é compreendido como a soma das quantidades de nitrogênio orgânico, amônia, nitrito e nitrato. Os elementos nitrogênio e fósforo são essenciais para o crescimento de micro-organismos, plantas e animais.

Tipos de Industrias que serão abordadas: Industrias Sucroalcooleira Industrias de Laticínios Industrias de Processamento de Tomates

Indústria Sucroalcooleira É uma indústria de grande porte que exige muita tecnologia. Utiliza a fermentação. Produz resíduos sólidos, líquidos e gasosos. O reaproveitamento dos resíduos é de muita importância, tanto econômica quanto ambiental.

Resíduos Indústria Sucroalcooleira Vinhaça líquido com alta DBO, DQO; Elemento químico importante: Potássio; Difícil tratamento para ser lançada como efluente, entretanto pode ser reaproveitada com um fertilizante, produção de ração, de gases metano pela fermentação anaeróbia, produção de enzimas, etc.

Indústria Sucroalcooleira O volume de água residual na indústria do açúcar são elevados: São da ordem anual de 36 milhões de metros cúbicos, com uma carga de 3 a 5kg de DQO/m³ e DBO >1.000 mg/L. A legislação para efluentes descartados em corpos hídricos é de 60 mg/L; Isso equivale ao nível de poluição que produziria uma população de 6 milhões de habitantes; A água de lavagem da cana DBO de ~500 mg/L; Resíduos de pesticidas podem estar presentes

Indústria Sucroalcooleira Outro resíduo gerado é o Biogás. Resultado da mistura dos gases metano e dióxido de carbono como consequência da fermentação da matéria orgânica, na ausência de ar, pela ação de micro-organismos. A composição do biogás depende do tipo de resíduo utilizado e das condições do processo. Sua composição média é a seguinte: Metano: 54-70% Dióxido de Carbono: 27-45% Hidrogênio: 1-10% Nitrogênio: 0.5-3%

Indústria Sucroalcooleira Produz resíduos sólidos como: Leveduras Bagaço Torta de filtro cinzas Todos com tecnologias de reaproveitamento.

Indústria de Laticínios Os efluentes industriais dos laticínios são oriundos das diversas etapas de lavagens de pisos e equipamentos que arrastam resíduos de leite e seus derivados incluindo também produtos de limpeza. A qualidade dos efluentes varia em função dos produtos industrializados (resfriamento e ensacamento, fabricação de queijos, iogurtes, manteiga, requeijão, leite em pó), capacidade de produção, “lay-out” industrial, tecnologia utilizada para a higienização das instalações e qualidade do leite utilizado.

Indústria de Laticínios produz : leite em pó, leite UHT, creme de leite, queijos, bebida lácteas e manteiga. Seus resíduos são sólidos e líquidos. A produção de leite em pó gera efluente rico em N e P, A produção de leite, manteiga e creme de leite gera óleos e graxas. Todos utilizam aquecimento de água, gerando água aquecida ( baixa tensão superficial, baixo nível de gases)

Indústria de Lacticínio A análise de efluentes de uma indústria de laticínios ser de: Nitrogênio total, fósforo total, DBO/DBQ, óleos e graxas, PH, sólidos totais, sólidos voláteis, sólidos sedimentáveis, sulfetos e temperatura. A indústria de Laticínios utiliza muita água para limpeza dos equipamentos e maquinários, sendo esta também um problema, com pH variando de 1 a 13, devido a fermentação láctea. Para cada litro de leite gera-se em média 7 a 11 L de resíduos líquidos Veissevre (1988), sendo as áreas de elaboração final e embalagem as maiores produtoras de efluentes.

Indústria de Laticínios É fundamental o aproveitamento do soro do leite, que não deve ser descartado para o efluente. O soro separado da massa do queijo durante o processo produtivo, tem alto teor de matéria orgânica. Porém é altamente nutritivo, apresenta aproximadamente 6% de proteínas e 3.2% de gorduras, além de açúcares e sais. Sua utilização no processo de fabricação da bebida láctea, que é um alimento bem aceito pelos consumidores, tornou-se uma maneira lucrativa de lidar com soro. Os efluentes de laticínios tratados apresentam concentrações inferiores a 10 mg O2/ L em relação à DQO. Isto demonstra a excelente biodegradabilidade dos efluentes, pois na indústria de laticínios pode-se obter DQO superior a 7.000 mg O2/ L no efluente bruto.

Indústria de Processamento de Tomates Cerca de 640 industrias de alimentos estão presentes na California`s Central Valley, USA, produtoras de tomates enlatados, empacotamento de carnes, produção de vinhos, laticínios, etc. Seus efluentes são ricos em: Corgânico, N, P, sulfatos de ferro e manganês. Todas necessitam de tratamento para reuso. Os estados da Florida, Califórnia, Texas e Arizona utilizam águas de reuso. Florida lidera o uso de água de reuso, tem cerca de 3.400 licenças para uso em irrigação de agricultura, jardins, recarga de água subterrânea e usos industriais.

Indústria de Processamento de Tomates Gera grande quantidade de efluentes devido o processo de limpeza e saneamento. Os resíduos possuem: alto DBO e DQO resultante das cascas, sementes, etc. alta condutividade elétrica devido a presença de elementos químicos; alta concentração de cloretos; cloro é utilizado como saneante; alta concentração de P, Cu e Zn – provavelmente pesticidas; Alta concentração de K, Ca, Mg, Mn e ferro – provavelmente fertilizantes foliares.

Indústria de Processamento de Tomates Há necessidade de conhecimento da composição majoritária do efluente para prover práticas ambientalmente sustentáveis e água de reuso. Os compostos podem vir de dentro da empresa ou de fora, como os pesticidas e fertilizantes. Há substâncias que em concentrações de ng agem nos organismos por serem bioativas.

Referencias CHAHAL, M.K.; TOOR, G.S.; SANTOS, B.M. Chemical characterization of tomato industry wastewater, Florida, United State. Journal of water resource and protection. V. 4: p. 107-114, 2012. ZUURBIER, p.; VOOREN, J. VAN DE (Ed.) Sugar cane Ethanol. Holanda: Wageningen Academic Publishers, 2008, 255p. BRIÃO, Vandré Barbosa. TAVARES, Célia Regina. Geração de efluentes na industria de laticínios: atitudes preventivas e oportunidades. 23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Maringá. PR. Resolução Nº. 313, de 29 de outubro de 2002. Inventário Nacional de Resíduos Sólidos.

Toxicidade dos efluentes As águas de reuso podem concentrar substâncias bioativas que em concentrações em ng L-1 tem efeito nos seres vivos. Exemplos: 1. Vinhaça aplicada ao solo, contem antibióticos utilizados nos processo de fermentação. A aplicação de vinhaça no solo pode levar a um acúmulo de antibióticos no solo, que além de afetar a microbiota, pode sofrer transporte para os corpos d´águas. Os antibióticos são substâncias produzidas por micro- organismos para inibir ou cessar crescimento de outros micro. São utilizados para aumentar a eficiência de produção e diminuir contaminações entretanto causam pressão seletiva e seleção de organismos resistentes.

Toxicidade dos efluentes Antibióticos como promotores de crescimento em : Ex.2.1 – aves: galinhas alimentadas com ciprofloxacin aumentam de peso diário, entretanto galinhas tem bactérias que podem estar presentes em humanos como: Salmonelas e Campylobacter. Ex 2.2 Animais ruminantes se alimentados com grãos aumentam a gordura intramuscular = carne macia; entretanto causa ulceras devido a produção de ácidos, e bactérias podem migrar do estômago ulcerado para o fígado, então acrescenta-se antibióticos. Campylobacters isoladas de gado mostraram resistência a 12 antibióticos (Englen et al. 2005)

Toxicidade dos efluentes Exemplo 3:. Resíduos vegetais da produção do biodiesel como soja, mamona, pinhão manso e algodão dispostos no solo há acúmulos de substâncias bioativas como: fitoestrógeno; risina e ricinina (proteína no endosperma das sementes- ataca os ribossomos, mata em 60 h, não há antídotos;, ésteres de forbol, forbol - indutor de cancer, gossipol – infertilidade, altera concentração de hemoglobina.

Toxidade dos Efluentes Fig. Classes terapêuticas detectadas no meio ambiente, expressas em % Dados coletados de 134 artigos publicados entre 1997 e 2009. Fonte Santos et al. 2010 Journal of Hazardous Materials, v. 175, n. 1-3, p. 45-95

Doses de Exposição Os organismos estão expostos à substâncias em vários ambientes: ar, água, solo, alimento. A concentração de exposição é a quantidade de substância presente no meio em estudo. A dose é a quantidade que entrou no organismo, ou atingiu um órgão. Ex de como calcular a dose de exposição: Uma substância presente na água, geralmente a concentração de exposição varia de mg a μg por litro de água

Doses de Exposição Uma pessoa adulta ingere ~2 litros d´água por dia e se a substância está presente em 10 mg/L 10 mg L-1 x 2 L dia-1= 20 mg dia-1 A toxicidade leva em consideração o peso do corpo e assume-se que o individuo pesa 70 kg: Então para pessoa de peso médio a dose diária é: 20 mg dia-1 / 70 kg= 0,29 mg kg-1 dia-1 A dose consumida pelo consumo de água é de 0,29 Se a exposição for por alimento, ar , solo, os cálculos são mais complicados.

Exercício Calcule a dose de exposição para pessoa de peso menor: mulher ou criança: Mulher 50 kg – com a mesma quantidade de água ingerida. Criança 10 kg – ingere cerca de 1 litro diário. Outras vias de exposição e exposição por várias vias.