Efeitos do tratamento com fungos e com o sistema foto-Fenton nas características químicas do efluente final de fábricas de pasta e papel kraft

Abstract

Este trabalho tem dois objectivos principais: a) efectuar a caracterização química do efluente final (Ef), colhido após o tratamento secundário, de uma fábrica de pasta e papel kraft que usa como fonte principal de fibras a madeira de E. globulus; b) testar e comparar a eficiência de dois tipos de tratamento do Ef à escala laboratorial, nomeadamente tratamento com fungos e tratamento pelo sistema foto-Fenton. A caracterização química das amostras do Ef e do Ef tratado consistiu em: a) identificação e quantificação dos compostos orgânicos por Cromatografia de Gás acoplada a Espectrometria de Massa; b) determinação da Carência Química de Oxigénio pelo método ASTM D 1252-88; c) avaliação da descoloração e identificação de bandas de absorção entre os 250 e os 500 nm através da análise de espectroscopia Ultravioleta-Visível; d) determinação da toxicidade com a V. fisheri por Microtox®; e) no caso específico do tratamento com fungos, pesquisou-se ainda a presença da actividade catalítica das enzimas ligninolíticas (lignina-peroxidase, manganês-peroxidase e lacase). A caracterização do Ef permitiu a identificação de 38 compostos orgânicos; o valor da carência química de oxigénio obtido foi de 392 ± 5 mg/L; identificaramse bandas de absorção entre os 250nm e os 300nm, bem como um pico de absorvância aos 285nm e não se detectou qualquer efeito tóxico na exposição da V. fisheri ao efluente final (Ef). As experiências de tratamento com fungos mostraram bons índices de biodegradação dos compostos orgânicos. As espécies de fungos envolvidas neste estudo integraram estes compostos nos respectivos processos metabólicos, resultando em diminuições significativas de todos os parâmetros medidos. Foi observada uma descoloração significativa do Ef com todas as espécies de fungos utilizadas. Os ácidos carboxílicos e os compostos fenólicos foram mais difíceis de degradar do que os restantes compostos; por outro lado os derivados de extractáveis, nomeadamente -sitosterol e -sitostanol foram os mais fáceis de eliminar do Ef. Detectou-se ainda a presença das enzimas ligninolíticas e foi possível estabelecer algumas relações entre esta presença e alguns dos parâmetros medidos através de uma análise estatística. Os resultados das experiências com o sistema foto-Fenton demonstraram a boa eficiência deste tratamento, observando-se diminuições significativas de todos os parâmetros medidos, nomeadamente uma redução notável da cor e dos compostos orgânicos identificados no Ef após 6 dias de tratamento. No entanto, as amostras do Ef tratadas pelo sistema foto-Fenton revelaram um elevado valor de toxicidade, com base nos resultados do teste Microtox.

This work has two main purposes: a) the chemical characterization of the final effluent (Ef), collected after the secondary treatment, from a kraft pulp mill that uses E. globulus as main raw material; b) testing and comparing the efficiency of two types of Ef treatment at laboratorial scale, namely fungus treatment and photo-Fenton treatment. The chemical characterization of the Ef and the Ef after treatment consisted in: a) identification and quantification of organic compounds by Gas Chromatograph-Mass Spectrum; b) assessment of the Chemical Oxygen Demand by the ASTM D 1252-88; c) evaluation of the decolouration and identification of absorption bands between 250 and 500 nm by Ultraviolet- Visible spectroscopic analysis; d) toxicity evaluation by Microtox V. fisheri; e) in the presence of catalytic activity of ligninolytic enzymes lignin-peroxidase, manganese-peroxidase and laccase was assessed in the case of fungus treatment. The Ef characterization allowed the identification of 38 organic compounds; the chemical oxygen demand was 392 ± 5 mg/L; a high absorbance peak was observed at 285 nm and no toxic effect was detected for the V. fisheri exposed to the final effluent (Ef). The fungus treatment experiments showed good biodegradation rates for the organic compounds. The fungus species utilized these compounds in the respective metabolic processes, resulting in a significant decrease of every measured parameter. A significant decolouration of the Ef was observed with every fungus species, although the carboxylic and the phenolic compounds where more difficult to degrade than the remaining compounds. On the other hand the extractable derivatives, namely -sitosterol and -sitostanol were the easiest to remove from the Ef. Furthermore, the presence of ligninolytic enzymes was detected and related to some of the measured parameters through a statistical analysis. The results from the photo-Fenton experiments demonstrated the good efficiency of this treatment, resulting in a remarkable colour reduction and total removal of all the organic compounds identified in the Ef after 6 days of treatment. However, the Ef samples treated with the photo-Fenton system showed a high toxicity value, based on the Microtox test results.