PROCESSO DE SEPARAÇÃO POR MEMBRANAS COMO
ALTERNATIVA PARA MINIMIZAÇÃO DO IMPACTO DO
LANÇAMENTO DOS EFLUENTES LÍQUIDOS DA INDÚSTRIA DE
LATICÍNIOS NO MEIO AMBIENTE
Anderson Idacir dos Santos
Acadêmico do curso de Engenharia Mecânica pelo Instituto Federal do Rio Grande do Sul
(IFRS) - Câmpus Erechim
[email protected]
Airton Campanhola Bortoluzzi
Professor do curso de Engenharia Mecânica no Instituto Federal do Rio Grande do Sul
(IFRS)- Câmpus Erechim e Doutorando pela Universidade Regional Integrada do Alto
Uruguai e das Missões (URI) – Campus de Erechim
[email protected]
Julio Americo Faitão
Professor do curso de Marketing no Instituto Federal do Rio Grande do Sul (IFRS)- Câmpus
Erechim e Doutorando pela Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões
(URI) – Campus de Erechim
[email protected]
Resumo.
O presente trabalho visa
apresentar o tratamento de efluentes
utilizando Processo de Separação por
Membranas (PSM) como alternativa ao
tratamento convencional utilizado pelas
indústrias de laticínios, uma vez que os
efluentes líquidos gerados na produção
láctea possuem elevada carga orgânica e
grande parte das indústrias não possui
sistema eficiente de tratamento, o que
acarreta o lançamento fora dos padrões
ambientais. Brevemente é apresentada a
evolução da produção leiteira no Brasil nos
últimos vinte anos. Discutem-se, ainda, as
dificuldades que os meios convencionais de
tratamento de efluentes encontram para
atender a legislação e possibilitar
lançamento no corpo receptor, bem como os
resultados satisfatórios que se pode obter
quando o meio de tratamento utilizado é o
de separação por membranas, de maneira a
permitir até mesmo o reuso do permeado no
processo. Os resultados parciais obtidos no
projeto até o momento mostram o
funcionamento da planta piloto e elevada
eficiência do PSM.
Palavras-chave: Leite. Tratamento de
efluentes.Membranas.
1. HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DO
SETOR LEITEIRO NO BRASIL
Observando Pereira (2013), o cenário
brasileiro apresenta-se como emergente na
área de produção leiteira em grande escala.
O país atingiu evidência maior a partir da
década de 80, quando ganhou dinamismo
que antes não existia, já que o leite do tipo
Longa Vida adquiriu popularidade em
virtude da forma como é produzido,
permitindo que seu tempo de validade seja
maior do que os demais concorrentes. A
partir de então, o caráter regional da pecuária
leiteira
foi
substituído,
pois
seu
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processamento e venda podem ocorrer a
milhares de quilômetros de sua origem.
Maia (2013) ressalta que o fim da
inflação dos anos 90 foi um divisor de águas.
Depois da implantação do plano real e
estabilização da moeda, o país iniciou de vez
sua grande escalada na produção e
consequentemente no ranking de grandes
produtores mundiais, chegando aos anos
2000 com produção 27% maior do que no
início da década anterior, cenário este que
pode ser observado na Figura 1, a seguir.
Figura 1 - Escala de crescimento da
produção leiteira no Brasil – Últimos 20
anos.
normas relacionadas ao tratamento e
descarte de efluentes no meio ambiente. A
indústria láctea como integrante dos
segmentos a serem regulados pela legislação
vigente no que tange aos padrões de
lançamento é acompanhada/ fiscalizada pelo
CONAMA (Conselho Nacional do Meio
Ambiente) onde prevê em sua legislação
uma série de disposições que devem ser
cumpridas por qualquer tipo de empresa para
o lançamento de efluentes no meio ambiente.
2.1. Sistemas de tratamento de efluentes
líquidos atualmente adotados nas
indústrias de laticínios.
Na Figura 2, pode-se observar um
processo genérico atualmente utilizado pelas
empresas do segmento leiteiro, não obstante,
um dos inconvenientes constatados é a
necessidade de utilização de grandes áreas
para a construção das lagoas (utilizadas na
maioria dos processos) para tratamento e
polimento dos efluentes.
Fonte: Elaborado pelos autores com base nos
dados do IBGE (2014).
2.
Figura 2 – modelo de sistema
atualmente adotado pelas indústrias
lácteas.
TRATAMENTO DE EFLUENTES
EM INDÚSTRIAS DE LATICÍNIOS
É inevitável falar em meio ambiente
quando o assunto em questão é o
crescimento de um ramo industrial, seja ele
de qualquer segmento, sempre envolve
assuntos importantes como a poluição do
ecossistema. Dentre todos os problemas e
desequilíbrios que a natureza sofre, como
desmatamento, poluição do ar e aumento de
catástrofes climáticas, por exemplo, uma
situação que muito preocupa é a escassez de
água que se apresenta gradativamente em
diversas áreas do planeta, o que torna cada
vez maior a preocupação com o surgimento
de alternativas para minimizar estes
problemas (Gouvêa, 2014).
Com este objetivo, a legislação
brasileira, visando a regulamentação e o
acompanhamento, dispõe de diferentes
Fonte: Desenvolvidos pelos autores.
Ainda na área do segmento lácteo,
que faz uso de grande volume de água para
higienização das instalações, bem como para
a concepção dos produtos/subprodutos, o
que gera consequentemente um grande
volume de efluentes com elevada carga
orgânica, corroborando com a necessidade
de efetivo tratamento e monitoramento.
Estas cargas orgânicas encontradas
em efluentes da indústria leiteira são
basicamente
constituídas
de
leite,
apresentando elevada Demanda Química de
Oxigênio (DQO), óleos e graxas, nitrogênio
e fósforo. Seguindo Rohlfes (2011) um dos
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subprodutos, o soro do leite, é descartado
sem tratamento adequado, o que causa sérios
impactos ambientais já que contém
quantidades significativas de lactose e
proteínas.
2.2. Processo de separação por
membranas: alternativa para o
tratamento de efluentes.
Os processos de separação com a
adoção da tecnologia de membranas têm
sido utilizados crescentemente como
processos de separação, purificação,
fracionamento e concentração em diversos
tipos de indústrias (HAMZA et al.,1997).
O campo de aplicação para membranas
é vasto, saneamento, filtração de água
potável, tratamento de água para fins
industriais, dessalinização de água do mar,
polimento e tratamento de efluentes são
alguns exemplos que se podem citar.
Existem vários tipos de membranas, onde
sua aplicação depende das características do
efluente e do padrão de qualidade que se
deseja. Estão hoje disponíveis no mercado as
membranas de Microfiltração, Ultrafiltração,
Nanofiltração e Osmose Inversa. Para
tratamentos de efluentes as membranas
podem ser utilizadas a fim de separar
quaisquer contaminantes, dada sua alta
seletividade. (Aquino, 2011).
A membrana de Microfiltração elimina
todo material em suspensão da água bruta,
possibilitando aumento do desempenho e da
vida útil das membranas de menor corte, que
podem ser utilizadas a jusante no processo.
A tecnologia de Microfiltração pode ser
usada em processos em que é necessária a
separação de partículas com dimensões
maiores que 0,1 μm.
Farrugia (2013) afirma que junto às
membranas de Ultrafiltração os poros são tão
pequenos que nem são classificados por
tamanho de poro, mas sim por uma
estimativa de sua retenção molecular média.
A tecnologia de Ultrafiltração consiste na
aplicação de pressão hidrostática fazendo o
líquido escoar através dos poros da
membrana. Os sólidos suspensos e grandes
moléculas em solução são retidos, enquanto
que a água, de menor tamanho molecular,
passa pelo poro da membrana pelo
diferencial de pressão, como apresentado
abaixo na Figura 3. Ainda é importante
ressaltar que este tipo de membrana
consegue uma remoção de 70% na DQO,
enquanto as de Nanofiltração e Osmose
Inversa atingem valores de 98% e 99% na
remoção de DQO, respectivamente.
Figura 3 – Proposta de sistema a ser
adotado pelas indústrias lácteas.
Fonte: Desenvolvido pelos autores.
3. RESULTADOS PRELIMINARES
O fluxograma mostrado na Figura 4
elucida o sistema utilizado para realização
dos ensaios utilizando o PSM.
Figura 4 – Fluxograma piloto utilizado no
projeto.
Fonte: Desenvolvido pelos autores
O
efluente
líquido
inicialmente
encontra-se armazenado no tanque de
alimentação, saindo dele é conduzido para
primeira bomba, que envia o efluente a baixa
pressão para o filtro fino a fim de retirar os
sólidos que ainda possam estar contidos na
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amostra. Após, o efluente passa por um
medidor de vazão e passa por outra bomba,
desta vez de alta pressão, a fim de fazer com
que o fluido escoe pela membrana com a
pressão necessária para filtração. A
membrana possui duas saídas, na da direita
sai o fluxo permeado, ou seja, filtrado, este
passa por um novo medidor de vazão e após
é novamente encaminhado ao tanque de
alimentação. A saída superior da membrana
é respectiva ao fluido que a membrana não
permeou ainda, este passa por uma válvula
de controle de vazão e após entra no sistema
de resfriamento. Depois disso o efluente
volta para o tanque de alimentação, sendo
reconstituído
para
continuação
do
experimento com menor volume de efluente.
Considerando um processo industrial, o
fluxo permeado é lançado ao corpo receptor
(meio ambiente) atendendo devidamente a
legislação ou pode ser reutilizado no
processo produtivo.
Utilizando o sistema citado, obtiveramse até o momento reduções de 100% da cor
do efluente, 100% da turbidez, 100% dos
sólidos totais e sólidos em suspensão, 98%
do nitrogênio total e ainda, redução de 86%
da DQO. Os resultados preliminares obtidos
com o sistema de PSM são muito
expressivos, deixando o efluente com as
características necessárias para atendimento
dos padrões que a legislação demanda e
ainda mostrando que é possível chegar a
resultados que possibilitam o reuso da água
no processo.
4.
REFERÊNCIAS
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nanofiltração,
ultrafiltração,
microfiltração e osmose inversa. Revista
Meio Filtrante. Ano X Edição 53. Nov/Dez
2011.
FARRUGIA, Beatriz. Conheça como
funciona uma estação de tratamento de
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tratamento de água e efluentes. Edição
abril/maio 2013.
FARRUGIA, Beatriz. Membranas de
Filtração,
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em
aplicações diversas. Revista Meio Filtrante.
Ano XII Edição 64. Set/Out 2013.
GOUVÊA, M. M.; LIMA, G. S.; NETO, A.
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PEREIRA, João Ricardo Alves. Evolução
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ROHLFES, Ana L. B; BACCAR, N. M.;
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2011. Indústrias lácteas: alternativas de
aproveitamento do soro de leite como
forma de gestão ambiental. Disponível
em:<http://online.unisc.br/seer/index.php/tec
nologica/article/viewFile/2350/1817>.
Acesso em 01 mai. 2014.
XXVI CONGRESSO REGIONAL DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA E TECNOLÓGICA
EM ENGENHARIA – CRICTE 2014
8 a 10 de outubro de 2014 – Alegrete – RS – Brasil