Degradação dos corantes alimentícios eritrosina e azul Brilhante por processos oxidativos avançados fotoquímico e fotocatalítico

Abstract

Os corantes são introduzidos aos alimentos com a função de fornecer cor, porém os corantes sintéticos, presentes nas águas residuais oriundas do processamento do produto, geralmente causam bioacumulação na biota local, além de impedirem a transmissão da luz no corpo receptor devido às fortes colorações reduzindo a fotossíntese e causando danos ao meio ambiente. Assim sendo, este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência dos Processos Oxidativos Avançados (POA) na degradação dos corantes alimentícios eritrosina e azul brilhante (solução aquosa bicomponente), visando aplicação em processos de tratamento de efluentes da indústria alimentícia. Foram realizados testes preliminares com diferentes POA, UV, UV/H₂O₂, UV/TiO₂ (suspensão (SS)), UV/TiO₂ (suportado (SP)), UV/H₂O₂/TiO₂(SS), UV/H₂O₂/TiO₂(SP), para avaliar o de maior eficiência na degradação dos corantes, em sistema batelada, selecionado para ensaios posteriores. Para este fim, TiO₂ foi impregnado em filmes de poliestireno, que foram analisados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e infravermelho (FTIR). Para definir as condições de trabalho foi realizado um planejamento fatorial 2³ com ponto central em triplicata, as variáveis avaliadas foram: concentração de TiO₂ (166; 333 e 500 mg.L⁻¹), concentração de H₂O₂ (7,2; 9,2 e 11,2 mmol.L⁻¹) e pH (5,0; 6,5 e 8,0). A eficiência de degradação foi utilizada para avaliação dos efeitos. Os resultados do planejamento fatorial serviram de base para o estudo cinético no intervalo de 0 a 240 minutos. Com base no mecanismo proposto foi ajustado aos dados experimentais o modelo cinético de primeira ordem. Para avaliar a eficiência de degradação foram realizadas análises de demanda química de oxigênio (DQO), demanda biológica de oxigênio (DBO), condutividade, nitrogênio total (NT), oxigênio dissolvido (OD) e cloretos. Também foram realizados os testes de toxicidade com Artemia Salina e sementes de alface (Lactuca sativa) nas amostras antes e após a degradação. Foram realizados estudos cinéticos, em reator com recirculação, dos processos UV/ H₂O₂, UV/ H₂O₂/ TiO₂(SS), UV/ H₂O₂/TiO₂(SP), escolhidos a partir dos resultados de degradação no sistema batelada. As análises de MEV e FTIR mostraram respectivamente o recobrimento da superfície e a presença do TiO₂ no material. O processo escolhido no estudo preliminar foi o UV/ H₂O₂/ TiO₂(SP), por apresentar alta degradação, vantagens operacionais e maior diminuição dos picos correspondentes aos anéis aromáticos, em relação aos outros processos. A maior eficiência foi obtida para o nível 500 mg.L⁻¹ de TiO₂, concentração de H₂O₂ de 11,2 mmol.L⁻¹ e pH 5,0. A cinética de degradação mostrou-se rápida nos primeiros 30 minutos, conseguindo após 180 minutos que as concentrações dos corantes na solução atingissem valores próximos à zero, com kap igual a 0,0194 min⁻¹. Após o tratamento a solução apresentou maior biodegradabilidade e menor toxicidade. No reator com recirculação, os processos tiveram kap iguais a 0,038, 0,044 e 0,048 min⁻¹ para os processos UV/ H₂O₂, UV/ H₂O₂/ TiO₂ (SS) e UV/ H₂O₂/ TiO₂ (SP), respectivamente, nas condições de operação pH 6,5, concentração de TiO₂de 333 mg.⁻¹, concentração de H₂O₂de 9,2 mmol.L⁻¹ e vazão máxima de 90 mL.min⁻¹. Portanto, o processo UV/ H₂O₂/ TiO₂ (SP) mostrou-se com potencial para tratamento de efluentes industriais contaminados por estes corantes alimentícios, por ser um processo que elimina o contaminante e utiliza o fotocatalisador suportado eliminando a etapa de separação do efluente após o tratamento. Além disso, o material utilizado para o suporte foi um resíduo de fácil obtenção.