Browsing by Author "Anucha, Chukwuka Bethel"
Now showing 1 - 1 of 1
Results Per Page
Sort Options
- The development and optimization of chemical and biological processes for the treatment of sulphate rich and heavy metal bearing wastewater from acid mine drainage (AMD) by sulphate reducing bacteria (SRB)Publication . Anucha, Chukwuka Bethel; Costa, Maria Clara; Carlier, Jorge DiasO tratamento biológico de água de drenagem ácida de mina (“Acid Mine Drainage” - AMD) contaminada com sulfato e metais pesados utilizando bactérias sulfato-redutoras (“Sulphate Reducing Bacteria” – SRB) continua a ser foco de grande atenção. O posicionamento desta estratégia como alternativa viável deve-se às suas vantagens do ponto de vista económico e de sustentabilidade ambiental, comparativamente aos métodos químicos clássicos. Eficiente remoção de sulfato, baixa produção de lamas e maior estabilidade dos precipitados de sulfuretos metálicos obtidos em comparação com precipitados de hidróxidos metálicos nos métodos clássicos numa faixa de pH mais ampla tornam o método de tratamento biológico competitivo. Esta abordagem utiliza sulfureto de hidrogénio, gerado biologicamente a parir do sulfato da AMD pelas SRB no processo de aceitação de eletrões durante a oxidação de compostos de carbono, o qual se liga aos metais pesados da AMD precipitando como sulfuretos metálicos. A falta de fontes de carbono/dadores de eletrões na AMD torna necessária adição de compostos orgânicos para uma eficiente redução de sulfato a sulfureto no processo de biorremediação desta água. Esta importância da adição de fontes de carbono/dadores de eletrões nos processos de biorremediação com SRB tem recebido a atenção de muitos investigadores, tendo já sido testados para esse fim vários compostos orgânicos. A maior parte dos produtos investigados foram subprodutos de alimentos agrícolas processados, bem como resíduos orgânicos. No entanto, fontes de carbono bem conhecidas, a maioria das quais compostos orgânicos puros como lactato, etanol, metanol e ácidos gordos voláteis, continuam a ser usados porque produzem melhores resultados em termos de eficiência de redução de sulfato. A limitação de utilizar estas fontes de carbono sintéticas é o seu custo. Na bancada de laboratório são viáveis, mas a sua utilização à escala industrial continua a enfrentar desafios de custo, tornando-se quase impossível de implementar. Além de considerações de custo, há outros fatores críticos na escolha adequada de fonte de fontes de carbono/dadores de eletrões para SRB como disponibilidade, degradabilidade, eficiência em termos de redução de sulfato com pouco ou nenhum poluente associado no efluente de descarga, bem como considerações cinéticas e termodinâmicas para favorecer as SRB na inerente competição com outras bactérias, principalmente as metalogénicas. Tendo em conta todos estes fatores, neste trabalho foram testados como fontes de carbono/dadores de eletrões alternativas para as SRB dois sub-produtos industriais conhecidos por serem ricos em açúcares: um melaço de laranja produzido por evaporação de um licor extraído de cascas de laranja pela uma indústria de processamento de sumo laranja e um melaço de beterraba produzido pela indústria de processamento de açúcar a partir de beterraba. Estes dois melaços foram obtidos, respetivamente, numa fábrica de sumo de laranja no sul de Portugal e numa fábrica de açúcar no sul de Espanha. Tendo em consideração a importância do rácio CQO/[SO42-] no uso de fontes de carbono em processos de biorremediação com SRB e tendo em conta o elevado conteúdo de CQO destes melaços, tinham sido previamente testadas no Laboratório de Tecnologias Ambientais (LTA ) do Centro de Ciências do Mar (CCMAR) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade do Algarve, várias diluições dos mesmos em meio Postgate B sem lactato em reatores em descontínuo tentando-se obter rácios próximos de 1.5, o valor teórico estimado de CQO/[SO42-] do meio Postgate B original (com lactato). As diluições 1:200, entre várias outras testadas, deram melhores resultados na redução de sulfato com ambos os melaços testados. Com base nestes estudos anteriores estabeleceu-se que neste trabalho experimental para avaliar a viabilidade do uso melaço de laranja e melaço de beterraba como fontes de carbono/dadores de eletrões no tratamento de AMD fossem utilizadas diluições 1:200. A utilização de diluições de 1:200 de ambos os melaços em AMD com SRB em reatores em descontínuo, resultou numa eficiente redução de sulfato e simultânea remoção de metais pesados em apenas cerca de 14 dias, chegando-se a concentrações em conformidade com as normas legislativas nacionais para as águas de rega em Portugal (Decreto-Lei nº: 236/98, anexo XVI, 1998). Com estes resultados, a experiencias estenderam-se para sistemas em contínuo com 1 mL/h de fluxo usando dois biorreatores de fluxo ascendente anaeróbios de leito fixo (“upflow anaerobic packed bed” - UAPB), um com melaço de laranja e outro com melaço de beterraba, ambos começando com a mesma diluição (1: 200) de melaço em AMD. Depois de otimizar as condições, aumentando o fornecimento de melaço para uma diluição de 1: 133 em AMD, conseguiu-se uma redução de sulfato eficiente e remoção de metais pesados para concentrações abaixo do limite regulamentado para águas de rega em Portugal (Decreto-Lei n.º: 236/98, anexo XVI, 1998), com um tempo de retenção aproximado de cerca de 13 dias em ambos os biorreatores. Devido à complexidade dos melaços utilizados, analisou-se durante os ensaios de biorremediação a presença de açúcares e ácidos orgânicos. As SRB tiraram proveito em sintrofia de outros membros do consórcio de bactérias que degradaram os compostos de carbono dos melaços em formas mais simples viáveis para a redução biológica de sulfato. Nos reatores em descontínuo e em contínuo alguns açúcares e ácidos orgânicos apareceram, estabilizaram e desapareceram dos meios testados revelando tendências que sugerem estar associados ao crescimento e atividade de SRB. Substratos orgânicos complexos, como o melaço, não são completamente degradados em processos com SRB, como tal geram efluentes com níveis relativamente altos de CQO. Os valores de CQO dos efluentes dos biorreatores de SRB alimentados com melaço de laranja e de beterraba foram tão elevadas como 2284mgO2/L e 3948mgO2/L, respetivamente. Embora não haja limite de CQO definido para águas de irrigação em Portugal, o nível CQO destes efluentes é elevado em comparação com o limite de 150mgO2/L de CQO para descargas de águas residuais. No futuro, já fora do âmbito do presente trabalho, a integração duma coluna de aerificação poderá aperfeiçoar ainda mais os efluentes dos sistemas com SRB testados neste trabalho, reduzindo a CQO para valores toleráveis. Em suma, apesar de tudo, os melaços de laranja e beterraba suportaram o processo de biorremediação de AMD baseado em SRB, tal como indicado pela eficiente redução de sulfato e remoção de metais pesados, com um tempo de retenção aproximado de cerca de 13 dias tanto em reatores em descontínuo como de fluxo contínuo.