Tratamento anaeróbio em múltiplas etapas para a descoloração de corante azo na presença de sulfato

Autor(es)

Jean Maikon Santos Oliveira

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD)
• Data de defesa: 2022-08-12

Membros da banca

Eugenio Foresti; Marcia Helena Rissato Zamariolli Damianovic; Sandra Imaculada Maintinguer; Sávia Gavazza dos Santos Pessoa; Silvana de Queiroz Silva

• Orientador: Eugenio Foresti; Álvaro José dos Santos Neto

Resumo

A descoloração redutiva é amplamente utilizada para a remoção de cor de águas residuárias que contém corantes têxteis azo. Embora eficiente, esse processo possui algumas limitações relacionadas à interferência de íons sulfato, que podem competir por equivalentes redutores. Neste estudo, propôs-se a utilização do tratamento anaeróbio em dois estágios para resolver os problemas relacionados a essa competição. Os resultados demonstraram que os elétrons foram preferencialmente utilizados para a redução do azo no reator anaeróbio de 1ª etapa (R1), onde a sulfetogênese e metanogênese foram inibidos pelas condições operacionais aplicadas, i.e. elevada carga orgânica volumétrica e baixo pH. Observou-se que a descoloração redutiva é um processo cometabólico e associado a rotas metabólicas produtoras de hidrogênio na fase acidogênica. O reator de 2ª etapa (R2) atingiu eficiências completas de remoção de matéria orgânica e de sulfato, além de atuar no polimento do efluente para melhoria da remoção de cor. Constatou-se que as bactérias acidogênicas em R1 são sensíveis e selecionadas na presença do corante, enquanto as comunidades microbianas em R2 são expostas a menores níveis do corante e por isso se mostram mais robustas. Para melhor elucidar o mecanismo de redução do azo, uma cepa de Lactococcus lactis, enriquecida durante a operação, foi isolada e estudada utilizando-se análise de proteômica. O mecanismo envolveu biossorção por glicoconjugados, particularmente exopolissacarídeos e ramnolipídeos, uma vez que proteínas relacionadas ao metabolismo de lipopolissacarídeos foram estatisticamente mais abundantes em células expostas ao corante azo. Os elétrons foram transferidos pela matriz do biofilme por hopping, num mecanismo que envolveu uma oxidorredutase da família de desidrogenase/redutases de cadeia curta e o mediador redox riboflavina. Os resultados sugerem que enzimas promíscuas estão envolvidas na degradação cometabólica de corantes azo por culturas microbianas sintróficas. Ainda, a configuração proposta se mostrou efetiva na remoção de cor, matéria orgânica e sulfato de efluentes contendo azo-corantes, e sua aplicação industrial mostra-se viável devido à performance estável e capacidade de receber cargas maiores de corante azo comparado aos processos de estágio único. (AU)

• Processo FAPESP: 18/24269-2 - Descoloração de corante azo por fermentação e mineralização em sistema de reatores anaeróbio-aeróbio
• Beneficiário: Jean Maikon Santos Oliveira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado