Desempenho de coagulantes naturais na regeneração de flocos para a eparação de microalgas em águas residuais contaminadas com MP-PVC

Abstract

Este estudo avaliou o desempenho dos coagulantes naturais extrato aquoso de Moringa oleifera em pó (AEMOP) e solução de tanino (STANSG), em comparação ao coagulante químico sulfato de alumínio (SSA), na separação de microalgas e microplásticos de cloreto de polivinila (MP-PVC) presentes em águas residuárias domésticas digeridas anaerobiamente. A formação, ruptura e refloculação dos flocos foram monitoradas por meio de um Analisador de Dispersão Fotométrica (PDA), permitindo a determinação do Índice de Floculação (IF) e dos fatores de quebra (F1) e recrescimento (F2). A presença de MP-PVC alterou a dinâmica de floculação, resultando em redução da eficiência de separação em alguns tratamentos. O AEMOP favoreceu a formação de flocos flexíveis e moderadamente regeneráveis (F2 entre 40% e 70%), enquanto o STANSG apresentou o melhor desempenho, com recrescimento superior a 100%, indicando elevada capacidade de reorganização estrutural após ruptura. Em contraste, o SSA produziu flocos mais rígidos e pouco reversíveis, com F2 inferior a 30%. As dosagens ótimas obtidas pelo Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) resultaram em eficiências de separação entre 98% e 100% para turbidez e densidade óptica, sendo 735 e 690 mg·L⁻¹ para o AEMOP, 102 e 109 mg·L⁻¹ para o STANSG e 125 e 131 mg·L⁻¹ para o SSA, nos respectivos fotobiorreatores FBR R1 e FBR R2. Os resultados demonstram que os coagulantes naturais constituem alternativas sustentáveis e tecnicamente viáveis aos coagulantes convencionais, promovendo flocos mais resilientes e condições favoráveis à recuperação da biomassa algal. Conclui-se que o uso de coagulantes naturais pode reduzir impactos ambientais e aprimorar a clarificação em sistemas que contenham microplásticos, recomendando-se estudos adicionais em escala piloto e industrial, bem como a avaliação de combinações entre coagulantes naturais e químicos para aprimorar o reaproveitamento da biomassa de microalgas.

This study evaluated the performance of the natural coagulants aqueous extract of Moringa oleifera powder (AEMOP) and tannin solution (STANSG), compared with the inorganic coagulant aluminum sulfate (SSA), in the separation of microalgae and polyvinyl chloride microplastics (MP-PVC) from anaerobically digested domestic wastewater. Floc formation, breakage, and reflocculation were monitored using a Photometric Dispersion Analyzer (PDA), which enabled the determination of the Flocculation Index (FI) and the breakage (F1) and regrowth (F2) factors. The presence of MP-PVC affected flocculation dynamics and reduced separation efficiency in some treatments. AEMOP promoted the formation of flexible flocs with moderate regeneration capacity (F2 ranging from 40% to 70%), while STANSG exhibited the best performance, with regrowth values above 100%, indicating strong structural reorganization after breakage. In contrast, SSA generated more rigid and poorly reversible flocs, with F2 values below 30%. Optimal dosages obtained through Central Composite Design (CCD) resulted in separation efficiencies between 98% and 100% for turbidity and optical density, corresponding to 735 and 690 mg·L⁻¹ for AEMOP, 102 and 109 mg·L⁻¹ for STANSG, and 125 and 131 mg·L⁻¹ for SSA in the respective photobioreactors. The results demonstrate that natural coagulants are sustainable and technically viable alternatives to conventional coagulants, producing more resilient flocs and supporting microalgal biomass recovery. It is concluded that natural coagulants can reduce environmental impacts and enhance clarification in systems containing microplastics, and future studies should explore pilot- and industrial-scale applications, as well as combinations of natural and chemical coagulants to improve microalgal biomass recovery.