Avaliação da remoção de cor e toxicidade de azo corantes pelo emprego de tratamentos microbiológicos, adsortivos e processos oxidativos avançados

Abstract

A qualidade da água de ambientes aquáticos e de abastecimento é uma das questões mais importantes a nível mundial. Atualmente, vários compostos orgânicos e inorgânicos tóxicos vêm sendo detectados em níveis críticos em águas residuais, subterrâneas e superficiais. Dentre esses compostos há os corantes sintéticos que estão constantemente sendo descartados em corpos d’água a partir de efluentes industriais. Os azo corantes representam uma classe muito importante de corantes têxteis, e a sua biotransformação por micro-organismos (fungos, bactérias e leveduras) pode liberar aminas aromáticas, que comprovadamente possuem propriedades genotóxicas e/ou mutagênicas, podendo induzir danos graves em organismos aquáticos e humanos. Além disso, o descarte de efluentes têxteis contendo corantes diretamente nos ambientes aquáticos pode provocar redução da transparência da água, solubilidade de oxigênio e fotossíntese de plantas aquáticas. Muitas abordagens são propostas para remover corantes têxteis de águas residuais, incluindo métodos de coagulação/precipitação química, adsorção física, oxidação eletroquímica, oxidação química. Recentemente, processos de oxidação avançada (POAs) são considerados promissores para o tratamento de águas residuais, pois são capazes de oxidar uma ampla gama de compostos de difícil degradação. As desvantagens desses processos incluem principalmente alto custo energético. Os processos biológicos também têm recebido atenção devido às vantagens de baixo custo operacional, menor produção de lodo, além de serem considerados ambientalmente sustentáveis em comparação aos métodos químicos ou físicos. A desvantagem do processo microbiológico é o longo período de tratamento, e para contornar essa limitação, combinação de tratamentos de POAs para obter degradação parcial de corante seguida de um tratamento biológico, mostrou em alguns estudos ter potencial para conseguir descolorir e mineralizar soluções aquosas contendo azo corantes em período de tempo mais reduzido. Sendo assim, o objetivo principal desse estudo foi remover os corantes Acid Blue 161 e Procion Red MX-5B de soluções aquosas simples e binárias usando tratamentos de descoloração microbiológico e microbiológico com pré-tratamento de oxidação eletroquímica. Para a realização dos tratamentos biológicos foram utilizados o fungo Aspergillus terreus e a levedura Saccharomyces cerevisiae. Intensas alterações moleculares foram detectadas após os tratamentos de descoloração a partir de análises de FTIR e HPLC. A mutagenicidade foi determinada pelo ensaio Salmonella/microssoma (teste de Ames), e a toxicidade aguda a partir de testes com sementes de Lactuca sativa. Ao final do tratamento de descoloração, foram realizados tratamentos adsortivos com argila branca imobilizada em alginato, para remoção de metabolitos altamente tóxicos, formados após a degradação das moléculas dos corantes. Após a análise de todos os sistemas testados, verificou-se que o sistema eletroquímico/biológico/argila foi o que apresentou maior capacidade de adsorção, degradação e/ou mineralização das moléculas dos corantes, pois ocorreu redução da toxicidade aguda para sementes de L. sativa em todas as soluções testadas. Para a solução binária o sistema eletroquímico/A. terreus/argila foi capaz de transformar uma solução inicialmente mutagênica em uma solução não mutagênica ao final do tratamento.

Water quality has deteriorated globally and provision of clean water is one of most important worldwide issues. Nowadays, various toxic organic and inorganic compounds have been detected at critical levels in waste water, ground and surface waters. The intense use of synthetic dyes is an environmental problem, considering that constantly these compounds are discharged into water bodies by industrial effluents. Azo dyes represent the by far most important class of textile dyes. Their biotransformation by microorganisms (fungi, bacteria, yeasts) may release aromatic amines that have genotoxic and/or carcinogenic properties, and can induce serious damage in aquatic organisms and humans. In addition, the disposal of azo dyes from dyestuff textile processing industries directly into the water resources causes a reduction in water transparency, oxygen solubility and photosynthesis in aquatic plants. Many approaches have been proposed to remove dyes from textile wastewaters, including chemical coagulation/precipitation, physical adsorption, electrochemical oxidation, chemical oxidation. Recently, advanced oxidation processes (AOPs) have been proposed as promising technique for wastewater treatment. These techniques as are able to oxidise a wide range of compounds that are difficult to degrade, disadvantages of these processes include mainly high energy cost. The biological processes also have received attention because of the advantages of low operating cost, less sludge and environmental friendliness compared with chemical or physical methods. Disadvantages the biological process is long treatment period. To circumvent these limitations, a combination of AOP’s treatments to obtain partial dye degradation followed by a biological treatment has been shown to have potential to achieve effective decolorization and mineralization of azo dyes. The main purpose of this study was to remove the dyes Acid Blue 161 e Procion Red MX-5B in simple and binary aqueous solutions using biological and electrochemical/biological decolorization treatments. To perform the biological treatments were used the fungus Aspergillus terreus and the yeast Saccharomyces cerevisiae. Intense molecular changes after decolorization treatments were demonstrated by the HPLC and FTIR analysis. Mutagenicity was determined by the Salmonella/microsome assay (Ames test), and the acute toxicity by the Lactuca sativa seeds. At the end of the decolorization treatment were performed adsorption treatment with white clay 8 immobilized in alginate for removal the highly toxic metabolites formed after the degradation of the dye molecules. After analyzing all the systems tested, we can verify that the electrochemical/biological/clay system was what presented highest adsorption, degradation and/or mineralization capacity of the dye molecules, because occurred reduction of acute toxicity for Lactuca sativa seeds in all solutions tested. For the binary solution the electrochemical/A. terreus/clay system was able to transform an initially mutagenic solution into non-mutagenic after treatment.