XIX Exposição de Experiências Municipais em Saneamento
De 24 a 29 de maio de 2015 – Poços de Caldas - MG
ESTUDO DO USO DO COAGULANTE NATURAL
MORINGA OLEIFERA LAM EM UMA ETA
Juliana Furtado Bezerra(1)
Graduanda em Engenharia Ambiental e Sanitária pela Universidade Salvador – UNIFACS.
Diego Vendramini
Doutor em Química na Agricultura e Ambiente pelo Centro de Energia Nuclear na Agricultura.
Endereço(1): Rua Marquês de Caravelas, 527/201, Barra - Salvador - Bahia - CEP: 40140-242 Brasil - Tel: +55 (71) 9968-7708 - e-mail: [email protected]
RESUMO
O trabalho apresenta o estudo da utilização da semente de Moringa oleifera Lam como coagulante
em uma Estação de Tratamento de Água da Empresa Baiana de Águas e Saneamento –
EMBASA através da determinação da melhor concentração desse coagulante para remoção de
cor e turbidez e controle do pH da água bruta da barragem Joanes I, assim como as formas de
utilização da semente, em solução de água destilada ou em solução salina de NaCl. Essa última
foi a que apresentou o melhor desempenho, com dosagens na faixa de 4,0 a 7,0 mL/L, porém a
solução salina incrementa a concentração de sais na água. Com a aplicação de solução em água
destilada a dosagem de 8,0 mL/L alcançou resultados satisfatórios. O estudo mostra que a
semente possui grande potencial no tratamento de água para fins potáveis.
Palavras-chave: Coagulante, Tratamento de Água, Moringa oleifera Lam, Teste de Jarro.
INTRODUÇÃO/OBJETIVOS
Os prestadores públicos de abastecimento de água das grandes cidades sofrem com os
problemas de poluição em seus mananciais, geralmente, próximos aos centros urbanos e que são
afetados pela má gestão de uso e ocupação do solo. Assim, observa-se um alto custo com
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tecnologias e produtos químicos em seus sistemas de tratamento, afim de, garantir água segura e
de qualidade à população.
Usualmente são utilizados coagulantes químicos nos métodos convencionais de tratamento de
água sendo aplicados sais de ferro e de alumínio. Porém os coagulantes químicos apresentam a
desvantagem de gerar grande quantidade de lodo como resíduo do processo, e em particular, o
sulfato de alumínio exige controle em sua concentração residual na água tratada, pois a sua
concentração indesejada no organismo humano pode trazer malefícios à saúde (Nishi et al.,
2011). Os coagulantes orgânicos representam uma alternativa para o resíduo de lodo gerado nas
Estações de Tratamento de Água.
A ETA estudada realiza tratamento de água convencional com uma vazão na faixa de 1800 a
2200 L/s, sendo que o Joanes, representa em torno de 85% dessa demanda (EMBASA, 2014).
O rio Joanes está situado em Área de Preservação Ambiental, a APA Joanes/Ipitanga, porém com
o crescimento populacional e urbano em seu entorno, a região da APA Joanes/Ipitanga passou a
ser habitada e ocupada por construções, despejos irregulares de esgotos domésticos e efluentes
industriais, causando degradação do recurso hídrico e atingindo vários níveis de eutrofização, a
depender da época do ano.
Segundo Nascimento (2013), numa análise preliminar, através de evidências fotográficas, verificase uma degradação do manancial Joanes confirmado pelas analises físico-químicas da água bruta
com impacto direto no tratamento de água, uma vez que demanda aumento do consumo de
produtos químicos (principalmente oxidantes e coagulantes) no tratamento e consequentemente
elevação dos custos ao processo no intuito de adequar a água tratada aos padrões de
potabilidade.
Nishi et al (2011) evidenciaram que a moringa é uma planta tropical pertencente à família
Moringaceae (KATAYON et al., 2006). Esta planta é nativa da Índia, mas é encontrada em outras
regiões tropicais (BHATIA et al., 2007), sendo tolerante à seca. Possui propriedades nutricionais,
medicinais e coagulantes de água. A descoberta do uso das sementes de Moringa oleifera Lam
para a purificação de água, a um custo menor que do tratamento químico convencional, constitui
uma alternativa da mais alta importância (SILVA, 2005). As sementes possuem um composto
ativo que atua em sistemas de partículas coloidais, neutralizando cargas e formando pontes entre
estas partículas, sendo este processo responsável pela formação de flocos e consequente
sedimentação (NDABIGENGESERE et al. 1995; NKURUNZIZA et al. 2009).
As sementes possuem polissacarídeos com forte poder aglutinante. O óleo obtido das sementes
pode ser usado no preparo de alimentos, na fabricação de sabonetes e como combustível
(Santana et al., 2010). A Moringa é composta em maior parte por proteínas e lipídeos, conforme
tabela abaixo.
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Tabela 1. Composição química das sementes de moringa
Composição
Semente
Umidade (%)
6,3
Açúcares Solúveis (g/100g)
3,14
Oligossacarídeos (g/100g)
3,31
Amido (g/100g)
6,02
Proteínas (g/100g)
39,9
Lipídeos (g/100g)
18,8
Fonte: Gallão et al. 2006.
Assim, esse trabalho visa analisar os resultados de coagulação/floculação na remoção de
impurezas da água do manancial Joanes, através da utilização das sementes oleaginosas de
Moringa oleifera Lam, um coagulante e clarificante natural, comparado ao desempenho do
coagulante químico, sulfato férrico, aplicado na ETA em estudo.
METODOLOGIA
As sementes de Moringa oleifera Lam foram adquiridas em estabelecimento comercial
convencional.
A água bruta utilizada nos Testes de Jarro foi retirada em um ponto de coleta externo à ETA,
anterior à adição de permanganato de potássio, e os experimentos forma realizados na própria
Estação de Tratamento de Água, no mesmo dia e horário.
Foram analisados os parâmetros físico-químicos de cor, pH e turbidez da água para avaliar se
após aplicação da Moringa oleifera Lam, a água tratada atenderia aos padrões de potabilidade
exigidos pela Portaria n° 2.914 de 12 de dezembro de 2011 do Ministério da Saúde, a qual
determina valores máximos para cor e turbidez e recomenda que se mantenha uma faixa de pH,
conforme tabela:
Tabela 2. Parâmetros da Portaria 2.914.
Parâmetro
Valor Máximo Permitido (VMP)
Cor
15 uH
Turbidez
1,0 uT
pH
6,0 a 9,5
Os experimentos foram realizados com equipamento de Jar Test, Nova Ética Modelo 218,
segundo metodologia sugerida pelo Procedimento Operacional Padrão (POP) da empresa, no
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laboratório da ETA e que atende aproximadamente 20% da demanda de água da população de
Salvador e RMS.
As sementes foram testadas como coagulantes nas seguintes formas:
 Trituradas sem casca com pilão doméstico, dissolvidas em água destilada e depois
filtradas
 Trituradas sem casca com pilão doméstico, dissolvidas em solução salina de NaCl 1M e
depois filtradas
Na preparação das soluções foram retiradas as cascas das sementes, restando apenas o miolo
branco das mesmas (Figuras 1a e 1b), que posteriormente foram maceradas em pilão caseiro de
madeira (Figura 1c). O pó foi então pesado em balança digital portátil (precisão 0,1 g) (Figura 2a)
e em seguida foram processados 10g de pó da semente juntamente com 1L da solução em
liquidificador doméstico durante 2 minutos. Após o processamento, o material foi então filtrado em
pano de algodão (pano de prato comum) e coletado em um béquer (Figuras 2b e 2c). A solução
final foi armazenada em um balão volumétrico. Os métodos utilizados foram adaptados de
(BORBA, 2001 e SCHWARZ, 2000).
a)
b)
c)
Figuras 1. Sementes com casca e sem casca (a e b); Pilão caseiro (c).
a)
b)
c)
Figura 2. Balança portátil digital (a); Filtração da solução (b e c).
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Os ensaios do Teste de Jarro (Figura 3a) foram realizados de acordo com os parâmetros
hidráulicos utilizados na ETA, o qual possui o seguinte roteiro: 1 minuto em mistura rápida a 400
rpm, e 30 minutos em mistura lenta a 45 rpm, seguido de decantação por 10 minutos.
Adicionalmente foram aplicados os tempos de 40 e 70 minutos de decantação. Após o período de
decantação a água foi coletada e filtrada em papel filtro quantitativo (Figura 3b), para então
realização das análises de cor, turbidez e pH.
a)
b)
Figura 3. Jar Test (a); Filtração da água coagulada (b).
A análise de turbidez foi realizada em turbidímetro modelo 2100P da marca HACH. A cor foi
determinada em aparelho portátil de espectrofotometria de mesma marca e modelo DR/2010 e o
pH por pHmetro, modelo DM-20 da marca Digimed.
RESULTADOS
Analisando o pH de forma geral, foi observado que o mesmo não sofreu interferência significativa
com o uso da Moringa em nenhum dos seus métodos de aplicação, em solução salina ou em
solução de água destilada, nem nas diversas dosagens e tempos aplicados, mantendo valores de
pH próximos a 7,0.
Através dos testes realizados foi constatado que o período de decantação de 10 minutos não é
suficiente para a sedimentação total das impurezas.
No referente aos resultados da dosagem da Moringa em solução salina, a água tratada obteve
valores aceitáveis de cor (menor ou igual a 15 uH) em todos os jarros, e de turbidez no jarro de
dosagem de 5 mL/L para o tempo de decantação de 40 minutos. Já na análise da água com
permanência em decantação por 70 minutos, os valores de turbidez segundo padrão de
potabilidade (menor ou igual a 1,0 uT), foram encontrados em quatro dos seis jarros estudados
(dosagens 4, 5, 6 e 7mL/L). A cor permaneceu dentro do padrão permitido na totalidade dos
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jarros. Assim, o experimento apresentou uma faixa de remoção de cor na ordem de 90 a 94%
para o tempo de 40 minutos de decantação e para o tempo de 70 minutos de decantação uma
faixa de 91 a 97% de remoção de cor.
Comparando tais resultados com aqueles obtidos na ETA, no mesmo dia e horário, através da
aplicação de sulfato férrico à dosagem de 71 mg/L, constatou-se que a Moringa apresentou maior
eficiência na remoção de cor e igual eficácia na redução da turbidez, como mostra a Figura 4.
Figura 4 – Comparativo de remoção dos parâmetros cor e turbidez com o uso de sulfato
férrico e solução salina de sementes de moringa.
Assim, com a obtenção de resultados positivos no teste com solução salina, mantiveram-se as
mesmas dosagens e parâmetros hidráulicos, para avaliação da aplicação da moringa em solução
com água destilada. Ainda, a decantação de 10 minutos foi substituída pelo período de 120
minutos, para avaliação do efeito da semente em um maior intervalo de tempo.
Os resultados encontrados com a solução em água destilada para os parâmetros citados acima
apresentaram melhores valores para o tempo de decantação de 70 minutos, no referido período
foi alcançado em cinco dos seis jarros (3, 4, 6, 7 e 8 mL/L) a cor aplicável pela portaria, 86 a 95%
de remoção de cor, e em um dos jarros (8 mL/L), a turbidez menor que 1,0 uT.
Para o período de 120 minutos de decantação não foram obtidos melhores ou iguais resultados,
concluindo então, que o tempo ideal de decantação seria de 70 minutos para esse estudo.
Comparando com a utilização do sulfato férrico na ETA, os resultados foram próximos, sendo que,
com a aplicação da moringa em solução de água destilada obteve-se resultados ainda melhores
para o parâmetro cor.
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Figura 5 – Comparativo de remoção dos parâmetros cor e turbidez com o uso de sulfato
férrico e solução em água destilada de sementes de moringa.
Das formas de preparação da moringa, a solução salina em NaCl obteve melhor desempenho
seguida da solução em água destilada, apesar disso, questionou-se sobre a adição desses sais à
água, se os níveis de sais dissolvidos na mesma aumentariam. Dessa forma, foi realizada análise
da água bruta e da água tratada para comparativo sobre a concentração de sais, e os resultados
comprovaram que após aplicação da moringa em solução salina, os íons de sódio e cloreto
aumentaram representativamente, em torno de 100 vezes mais, como demonstram os resultados
da Tabela 3.
Tabela 3. Resultados da análise para presença de sais nas águas bruta e tratada.
Identificação
Ânions.Cloreto
Identificação
Cátions.Sódio
Água Tratada 2
163,077
Água Tratada 2
106,024
Água tratada 2
160,775
Água Tratada 2
115,797
Água Tratada 1
197,701
Água Tratada 1
158,602
Água Tratada 1
197,776
Água Bruta 2
2,472
Água Bruta 1
18,047
Água Bruta 1
16,637
Água Bruta 1
18,068
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DISCUSSÃO
Ficou comprovado que a Moringa não interfere representativamente no pH da água, sendo assim,
a sua utilização eliminaria o uso de substância corretiva, a cal hidratada, o que resultaria na
eliminação dos resíduos de areia, que são da ordem de 27 Tn/mês, como também na redução de
custos da ETA. A não alteração do pH no uso da Moringa foi confirmado por Borba (2001) que
realizou estudos variando a solução com diferentes componentes dessa semente, demonstrando
que o extrato da semente de Moringa oleifera Lam em água bruta não evidenciou significativas
variações no pH, independente da dosagem aplicada.
Os resultados encontrados apontaram a solução salina em NaCl como melhor coagulante a ser
aplicado para dosagens na faixa de 4,0 a 7,0 mL/L, e a solução em água destilada com dosagem
de 8,0 mL/L, aliado ao parâmetro hidráulico de decantação com o tempo de 70 minutos.
A eficiência da solução salina foi explicada e evidenciada por Okuda et al. (1999) para os autores
a extração com NaCl apresentou melhor atividade de coagulação, com dosagens de 7,4 vezes
menor quando a preparação do coagulante foi realizada com água destilada e maior eficiência de
remoção de turbidez. Concluindo que a eficiência de coagulação com a solução salina é devido ao
sal aumentar a dissociação em proteína-proteína e a solubilidade da proteína na forma de sal
aumenta a força iônica.
Ainda assim, considera-se necessário maior número de testes para avaliação de seu uso nas
águas do manancial, inclusive para avaliar melhor a sua eficácia em solução de água destilada, a
qual eliminaria o problema dos sais adicionais. Como também, estudar a sua utilização em
paralelo ao sulfato férrico, auxiliando a reação de coagulação/floculação, e com isso, reduzindo o
consumo de coagulante químico, o qual possui como resíduo o lodo com uma produção diária de
7.518,44 Kg (EMBASA, 2007).
CONCLUSÃO
A utilização das sementes de Moringa oleifera Lam mostrou potencialidade, o que foi comprovado
pela comparação com o uso do coagulante químico, na qual a Moringa na forma de solução salina
conseguiu atingir iguais resultados na remoção de turbidez, e melhores resultados para remoção
de cor, em sua aplicação em solução salina e em água destilada.
A solução salina de NaCl 1M, todavia não representa o melhor método, por aumentar os níveis de
íons de sódio e cloreto na água, necessitando para o seu uso, de etapa posterior para remoção
desses sais, logo verifica-se a necessidade de maior variabilidade de testes visando o uso das
sementes de moringa em solução de água destilada.
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Ainda, recomenda-se estudo de viabilidade técnica e econômica do uso das sementes para
implementação futura no processo de tratamento de água da ETA ou em comunidades carentes,
ou ainda realizar estudos de comparação com outros mananciais que apresentem eutrofização.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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2001.
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