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Regina Teresa Rosim Monteiro
Centro de Energia Nuclear na Agricultura
Lab. Ecologia Aplicada
Contaminação das Águas pelas Indústrias de Alimentos
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Resíduos Gerados pela Indústria de AlimentosO 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
.
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Industrias Geradoras de resíduos Classe I- Perigosos, em SP 1996- Fonte CETESB-2012
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IntroduçãoA 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.
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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 - CEDBODQONitrogênio TotalFósforo Total, Óleos e GraxasOutros parâmetros conforme o caso: Interpretação: segundo
a CONAMA357/2005 e CONSEMA
O que pode conter nos resíduos das Industrias de Alimentos
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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
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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 A relação entre DQO e DBO é de fundamental importância para o estudo da fundamental importância para o estudo da qualidade de um efluentequalidade de um efluente
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Condutividade ElétricaSoluções 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.
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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
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Nitrogênio Total: é compreendido como a Nitrogênio Total: é compreendido como a soma das quantidades de soma das quantidades de nitrogênio nitrogênio orgânico, amônia, nitrito e nitratoorgânico, amônia, nitrito e nitrato. .
Os elementos Os elementos nitrogênionitrogênio e e fósforo fósforo são são essenciais para o crescimento de essenciais para o crescimento de micro-organismos, plantas e animais.micro-organismos, plantas e animais.
Nitrogênio e Fósforo
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Tipos de Industrias que serão abordadas:
Industrias Sucroalcooleira
Industrias de Laticínios
Industrias de Processamento de Tomates
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Indústria Sucroalcooleira
É uma indústria de grande porte que exige muita É uma indústria de grande porte que exige muita tecnologia. Utiliza a fermentação. Produz resíduos tecnologia. Utiliza a fermentação. Produz resíduos
sólidos, líquidos e gasosos. O reaproveitamento sólidos, líquidos e gasosos. O reaproveitamento dos resíduos é de muita importância, tanto dos resíduos é de muita importância, tanto
econômica quanto ambiental.econômica quanto ambiental.
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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.
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Indústria Sucroalcooleira
O volume de O volume de água residualágua residual na indústria do na indústria do açúcar são elevados:açúcar são elevados:
São da ordem anual de 36 milhões de metros São da ordem anual de 36 milhões de metros cúbicos, com uma carga de 3 a 5kg de DQO/m³ e cúbicos, com uma carga de 3 a 5kg de DQO/m³ e DBO >1.000 mg/L. A legislação para efluentes DBO >1.000 mg/L. A legislação para efluentes descartados em corpos hídricos é de 60 mg/L;descartados em corpos hídricos é de 60 mg/L;
Isso equivale ao nível de poluição que produziria Isso equivale ao nível de poluição que produziria uma população de 6 milhões de habitantes;uma população de 6 milhões de habitantes;
A água de lavagem da cana DBO de ~500 mg/L;A água de lavagem da cana DBO de ~500 mg/L;Resíduos de pesticidas podem estar presentesResíduos de pesticidas podem estar presentes
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Indústria SucroalcooleiraOutro resíduo gerado é o Outro resíduo gerado é o BiogásBiogás. Resultado da mistura . Resultado da mistura
dos gases dos gases metano e dióxido de carbono como metano e dióxido de carbono como consequência da fermentação da matéria orgânica, na consequência da fermentação da matéria orgânica, na ausência de ar, pela ação de micro-organismos. ausência de ar, pela ação de micro-organismos.
A composição do biogás depende do tipo de resíduo A composição do biogás depende do tipo de resíduo utilizado e das condições do processo. Sua composição utilizado e das condições do processo. Sua composição média é a seguinte:média é a seguinte:
MetanoMetano: 54-70%: 54-70%Dióxido de CarbonoDióxido de Carbono: 27-45%: 27-45%HidrogênioHidrogênio: 1-10%: 1-10%NitrogênioNitrogênio: 0.5-3%: 0.5-3%
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Indústria Sucroalcooleira
Produz resíduos sólidos como:LevedurasBagaçoTorta de filtrocinzas
Todos com tecnologias de reaproveitamento.
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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.
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Indústria de Laticínios
produz : produz : leite em pó, leite em pó, leite UHT, creme de leite UHT, creme de leite, queijos, bebida lácteas e manteiga.leite, queijos, bebida lácteas e manteiga.
Seus resíduos são sólidos e líquidos.Seus resíduos são sólidos e líquidos.A produção de leite em pó gera efluente rico A produção de leite em pó gera efluente rico
em N e P,em N e P,A produção de leite, manteiga e creme de A produção de leite, manteiga e creme de
leite gera óleos e graxas.leite gera óleos e graxas.Todos utilizam aquecimento de água, gerando Todos utilizam aquecimento de água, gerando
água aquecida ( baixa tensão superficial, água aquecida ( baixa tensão superficial, baixo nível de gases)baixo nível de gases)
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Indústria de Lacticínio
A análise de efluentes de uma indústria de laticínios ser de: A análise de efluentes de uma indústria de laticínios ser de: Nitrogênio total, fósforo total, DBO/DBQ, óleos e graxas, PH, Nitrogênio total, fósforo total, DBO/DBQ, óleos e graxas, PH, sólidos totais, sólidos voláteis, sólidos sedimentáveis, sulfetos sólidos totais, sólidos voláteis, sólidos sedimentáveis, sulfetos e temperatura.e temperatura.
A indústria de Laticínios utiliza muita água para limpeza dos A indústria de Laticínios utiliza muita água para limpeza dos equipamentos e maquinários, sendo esta também um equipamentos e maquinários, sendo esta também um problema, com pH variando de 1 a 13, devido a fermentação problema, com pH variando de 1 a 13, devido a fermentação láctea.láctea.
Para cada litro de leite gera-se em média 7 a 11 L de resíduos Para cada litro de leite gera-se em média 7 a 11 L de resíduos líquidos Veissevre (1988), sendo as áreas de elaboração final líquidos Veissevre (1988), sendo as áreas de elaboração final e embalagem as maiores produtoras de efluentes.e embalagem as maiores produtoras de efluentes.
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Indústria de LaticíniosÉ 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.
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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.
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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.
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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.
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ReferenciasCHAHAL, M.K.; TOOR, G.S.; SANTOS, B.M. CHAHAL, M.K.; TOOR, G.S.; SANTOS, B.M. Chemical Chemical
characterization of tomato industry wastewater, characterization of tomato industry wastewater, Florida, United State. Journal of water resource and Florida, United State. Journal of water resource and protection. V. 4: p. 107-114, 2012.protection. V. 4: p. 107-114, 2012.
ZUURBIER, p.; VOOREN, J. VAN DE (Ed.) Sugar cane ZUURBIER, p.; VOOREN, J. VAN DE (Ed.) Sugar cane Ethanol. Holanda: Wageningen Academic Publishers, Ethanol. Holanda: Wageningen Academic Publishers, 2008, 255p.2008, 255p.
BRIÃO, Vandré Barbosa. TAVARES, Célia Regina. BRIÃO, Vandré Barbosa. TAVARES, Célia Regina. Geração de efluentes na industria de laticínios: Geração de efluentes na industria de laticínios: atitudes preventivas e oportunidades. 23º Congresso atitudes preventivas e oportunidades. 23º Congresso Brasileiro de Engenharia SanitáriaBrasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Maringá. PR.
Resolução Nº. 313, de 29 de outubro de 2002. Resolução Nº. 313, de 29 de outubro de 2002. Inventário Nacional de Resíduos Sólidos.Inventário Nacional de Resíduos Sólidos.
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Toxicidade dos efluentesAs 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.
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Toxicidade dos efluentesAntibióticos 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)
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Toxicidade dos efluentesExemplo 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.
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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
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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
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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.
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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.