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Desafios no tratamento de efluentes no processamento de alimentos e agricultura

segunda-feira, outubro 14, 2019

freilas
Imagem: Freila / iStock
Os efluentes gerados pela produção de alimentos e atividades agrícolas são uma importante fonte de poluição ambiental. Também estão entre os resíduos mais difíceis e caros de gerenciar, porque os efluentes no processamento de alimentos podem conter grandes quantidades de nutrientes, carbono orgânico, orgânicos nitrogenados, inorgânicos, sólidos em suspensão e dissolvidos, além de apresentar altas demandas bioquímicas (DBO) e químicas de oxigênio (DQO).

Nos EUA, está sujeito aos requisitos das diretrizes de efluentes e ao National Pollutant Discharge Elimination System (NPDES). Os resíduos do processamento de vegetais podem ter menor resistência e maior volume que o processamento e a produção animal.

“Cada tipo de efluente no processamento de alimentos terá fatores especiais a serem considerados e, além dos problemas de desempenho tecnológico, a sazonalidade da produção aumenta as complexidades das opções e operações de tratamento em várias indústrias. ”

A gama de resíduos alimentares e agrícolas apresenta diferentes desafios. Os exemplos da indústria incluem: carnes e aves, laticínios, frutas e legumes para conservas e preservação, de grãos, açúcar e doces, gorduras e óleos, bebidas e cervejas, entre outros. Os valores da demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e da demanda química de oxigênio (DQO) de muitos resíduos estão na casa dos milhares de miligramas por litro, e alguns como produção de queijo, vinícola e moagem de azeitonas podem estar na casa das dezenas de milhares de DQO. Portanto, cada tipo de resíduo terá fatores especiais a serem considerados e, além dos problemas de desempenho tecnológico, a sazonalidade da produção aumenta as complexidades das escolhas e operações de tratamento em vários setores.

Tecnologias de tratamento para efluentes no processamento de alimentos

Os tipos de tecnologias utilizadas para o tratamento de efluentes dos resíduos no processamento de alimentos não são incomuns entre as opções de tratamento de efluentes, e incluem a variedade típica de tratamentos químicos biológicos e físico-químicos. Podem ser empregados os processos oxidativos e anaeróbios. Incluem: flotação, coagulação, sedimentação, filtração, adsorção, membranas, decantação primária, lodo ativado secundário, digestão anaeróbia e até mesmo recuperação de dióxido de carbono ou metano para utilizações posteriores. Além disso, muitos resíduos ou resíduos tratados são úteis para correção ou fertilizantes do solo, que podem atenuar grande parte das preocupações com a descarga de efluentes; no entanto, mesmo essas soluções podem ser problemáticas se ocorrer um escoamento excessivo de nutrientes, particularmente em clima frio.

A reciclagem na fábrica também pode ser empregada, pois a água é utilizada não apenas pelas etapas de processamento, mas também pela limpeza de equipamentos, instalações e pisos. Os detergentes ou outros aditivos podem ser empregados para aplicações de contato não alimentares, o que pode melhorar ou dificultar os seguintes processos de tratamento. A segurança do produto alimentício é fundamental e a reciclagem dentro de uma etapa do processo pode ser permitida por lei para certos processos alimentares, como água mais fria no processamento de carnes e aves. A reciclagem onde o contato com os alimentos esteja envolvido é mais problemática entre os processos, porque diferentes contaminantes podem ser contribuídos.

Processamento de frutas e vegetais

Muitos dos processos de tratamento acima mencionados são usados em efluentes no processamento de alimentos e vegetais. O processo de produção gera fluxos de resíduos de lavagem e enxágue, triagem, métodos no transporte de fluidos na fábrica, descasque, purê e sumos, branqueamento, conservas, secagem, cozimento e limpeza. A maior parte do conteúdo de resíduos são de carboidratos biodegradáveis, embora os sais também possam contribuir para alguns, como produtos de salmoura.

Indústria pesqueira

Existem muitos elementos na produção de pescados que geram resíduos sólidos e líquidos. O produto pode ser processado a bordo do navio ou armazenado com gelo ou congelado para transporte até a fábrica. O produto cultivado pode ser manuseado de maneira um pouco diferente do capturado. Os resíduos de evisceração e corte são coletados, secos ou peneirados e utilizados como subprodutos. A instalação de processamento pode aparar ainda mais o produto e depois cozinhar, embalar ou congelar, gerando outros resíduos líquidos e sólidos. Cada tipo de produto gera diferentes níveis de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), Demanda Química de Oxigênio (DQO) e, muitas vezes, quantidades substanciais de gorduras, óleos e graxas e teor de proteínas.

Indústrias de carne e aves

Os resíduos das indústrias de carne e aves incluem os gerados pelos animais durante a criação, bem como os resíduos de alta resistência produzidos durante o processamento. Os processos incluem: abate, remoção de penas ou remoção de peles, evisceração e corte, lavagem, desinfecção e resfriamento. Alguns frigoríficos podem processar 2 milhões de aves por semana, por isso são geradores de resíduos em larga escala. Os componentes orgânicos nitrogenados (proteínas), gorduras e resíduos inorgânicos (nitratos) são consideráveis.

Produção de laticínios

Os dois principais elementos são o engarrafamento de leite e a produção de soro de leite, manteiga, queijo, sorvete, iogurtes, queijo cottage e outros derivados do leite. O último processamento é o maior contribuinte para a produção de efluentes. Os níveis de DQO nessas fases, especialmente na produção de queijo, podem ser superiores a 10 vezes a quantidade do engarrafamento de leite. Ingredientes não lácteos, como aromas, açúcares e frutas, também estão envolvidos na produção e podem contribuir para o fluxo de resíduos. Os resíduos são principalmente biodegradáveis, de modo que os processos aeróbios e anaeróbios são padrão.

Processamento de óleo e gordura

A produção de óleo vegetal e gordura animal geralmente envolve extração ou compressão de solvente para óleos de oliva e gergelim. Os óleos devem ter processos de refino adicionais para remover algum sabor, ácidos graxos livres e outros componentes de resíduos dos óleos e gorduras extraídos. Quantidades substanciais de resíduos sólidos também são gerados a partir da produção de óleo vegetal. Além disso, os solventes de extração devem ser removidos. A produção de azeite gera níveis mais altos de DQO e resíduos sólidos em comparação com outros resíduos de alimentos e agrícolas.

Tratamento anaeróbio para efluentes no processamento de alimentos

As tecnologias anaeróbias são uma área de interesse crescente no tratamento de efluentes agrícolas e do processamento de alimentos, devido à oportunidade de gerar gás metano como subproduto, que pode ser usado para gerar calor e energia elétrica para compensar os custos operacionais da instalação, reduz a atividade biológica, volume de resíduos e a pegada de carbono. Os processos anaeróbios geralmente são relativamente lentos, sensíveis à temperatura e necessitam de instalações maiores, portanto, o objetivo é desenvolver processos mais rápidos para otimizar a produtividade e a geração de metano. O metano anaeróbio e a produção de energia também estão sendo usados ​​em estações de tratamento de resíduos para fornecer calor e eletricidade. Os investimentos iniciais são substanciais e exigem gerenciamento de operações mais sofisticado, mas estão fornecendo as estações de tratamento em longo prazo, redução nos custos de energia. Os resíduos de alimentos são usados como complemento nas estações, para aumentar a produção de metano e energia.

Os resíduos alimentares e agrícolas são ideais para a produção de biogás devido às cargas de carbono orgânico total (COT) relativamente altas em comparação com muitos outros resíduos. Por exemplo, uma grande estação pública em Washington, DC (EUA), obtém cerca de um terço de suas necessidades de eletricidade usando a hidrólise térmica de Cambi (empresa da Noruega fornecedora de soluções de hidrólise térmica, digestão anaeróbica avançada e soluções de biogás para lodo de esgoto e gerenciamento de resíduos orgânicos), digestão anaeróbia avançada e processo de biogás. Uma instalação em Oakland, Califórnia, pode receber consideráveis quantidade de resíduos alimentícios, produzindo excesso de eletricidade que pode ser vendida à rede.

Os digestores anaeróbios de alta taxa estão atraindo interesse por causa de suas maiores capacidades de carga e menor produção de lodo. Eles podem incluir: filtros anaeróbios, reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB), leitos fluidizados circulantes, leito de lodo granular, reatores sequencias em batelada e reator anaeróbio híbrido de fluxo ascendente. Uma consideração importante é a presença de suportes granulares que fornecem uma área de superfície aumentada, o que proporciona um contato aprimorado entre as espécies microbianas ativas na superfície, no material carbonáceo e os nutrientes nos efluentes. Os resíduos de refratários podem se tornar mais disponíveis biologicamente e mais produtivos através da utilização de pré-tratamentos adequados. Há também a exploração da inoculação com bactérias anammox para acelerar a conversão de materiais nitrogenados. Algumas ETEs estão usando esses recursos para melhorar a eficiência e reduzir os custos dos processos tradicionais de nitrificação / desnitrificação.

Conclusão

O descarregamento de resíduos alimentícios e agrícolas contribuem significativamente para as descargas de nutrientes e resíduos carbonáceos e nitrogenados. O tratamento de efluentes agrícolas e de processamento de alimentos é complexo e caro devido às cargas de contaminantes e à variabilidade dos diferentes resíduos encontrados em uma estação de tratamento de esgoto (ETE). Indústrias como a de processamento de aves e carnes, laticínios e produção de petróleo, geram resíduos de alta resistência. Embora os processos comuns de tratamento de efluentes sejam utilizados, há desenvolvimentos em processos anaeróbios para produzir gás metano e gerar energia e eletricidade, a fim de compensar os custos do processo. Além de reduzir os custos operacionais, eles são ecologicamente corretos, reduzindo as descargas de resíduos e as pegadas de carbono.
Bibliografia

Characteristics of Agricultural and Food Wastewater. Climate Policy Watcher-Wastewater Treatment. Updated June 14, 2018. https://www.climate-policy-watcher.org/wastewater-treatment/characteristics-of-agricultural-and-food-wastewater.html
Chong S., et al. The performance enhancements of upflow anaerobic sludge blanket reactors for domestic sludge treatment – A state of the art review. Water Research, 46, 3434-3470, 2012.
Rajinikanth R., et al. Sustainable Agro-Food Industrial Wastewater Treatment Using High Rate Anaerobic Process. Water 5, 292-311, 2013.

Referência: Water Technology, Joseph Cotruvo: Presidente da Joseph Cotruvo and Associates LLC – Consultoria em água, meio ambiente e saúde pública – editor técnico da Water Technology. Ex-diretor das normas de água potável da EPA e das divisões de avaliação de risco, adaptado por Portal Tratamento de Água

Traduzido por Gheorge Patrick Iwaki

Deve ser tratado a níveis que não danifiquem as águas recebidas devido ao excesso de nutrientes ou a demanda de oxigênio quando descarregados diretamente, ou não interrompam os trabalhos nas estações de tratamento de esgoto (ETE), quando descarregados nos esgotos.

Fonte: Jornal Dia a Dia

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