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https://tede.unioeste.br/handle/tede/7579
Tipo do documento: | Dissertação |
Title: | Efeito de biocatalisador fúngico e/ou biocoagulante magnético na tratabilidade de águas residuárias lácteas |
Other Titles: | Effect of fungal biocatalyst and/or magnetic biocoagulant on milk wastewater treatability |
Autor: | Bialeski, Denise Dutra ![]() |
Primeiro orientador: | Klen, Márcia Regina Fagundes |
Primeiro coorientador: | Rodrigues, Maria Luiza Fernandes |
Primeiro membro da banca: | Silva, Edson Antônio da |
Segundo membro da banca: | Bergamasco, Rosangela |
Terceiro membro da banca: | Klen, Márcia Regina Fagundes |
Resumo: | O presente estudo tem por objetivo avaliar o efeito de biocatalisador fúngico e biocoagulante magnético na tratabilidade de águas residuárias lácteas. Foram produzidas lipases fúngicas de Penicillium polonicum em fermentação em estado sólido, utilizando como substrato a semente de girassol nas condições de 96 h de fermentação, à 27 °C e 55% de umidade. A atividade enzimática ótima da enzima lipase produzida (biocatalisador) foi de 32,73 U gSS-1 em pH 7 e temperatura de 37 °C. O biocatalisador foi extraído do sólido fermentado (extrato bruto) com uma solução de cloreto de sódio (NaCl 2%), atingindo 94,51% de recuperação da atividade enzimática. Foi avaliado o efeito do biocatalisador no processo de biorremediação inicialmente em água residuária láctea de carácter ácido (efluente bruto 1 - EB1) em seguida água residuária de carácter alcalino (efluente bruto 2 – EB2). O sólido fermentado e o extrato bruto contendo o biocatalisador foram utilizados na biorremediação do EB1 nas condições de 37 °C, 150 rpm, 500 U L-1 , 168 h. A biorremediação do EB1 com sólido fermentado causou um aumento da turbidez do meio reacional, onde verificaram-se partículas liberadas pelo sólido fermentado, a eficiência na remoção de óleos e graxas foi de 26,96%. Para o extrato bruto o teor de óleos e graxas aumentou quase 9 vezes, tornando sua aplicação na biorremediação inviável nesse processo de tratamento. Para o EB2 aplicou-se apenas o sólido fermentado na biorremediação, nas condições de 37 °C, 150 rpm, 500 U L-1 , 96 h. A turbidez também aumentou nessa etapa, porém a redução de óleos e graxas foi mais expressiva (58,77%). Para os experimentos de xiii coagulação/floculação/sedimentação (C/F/S) foram testadas soluções salinas de cloreto de cálcio (CaCl2) e cloreto de potássio (KCl) nas concentrações de 0,1 a 0,4 M para extração da proteína coagulante das sementes de Moringa oleífera (MO). Com o objetivo de diminuir o tempo de sedimentação no processo de C/F/S o biocoagulante MO nas concentrações 1500 e 2000 mg L-1 foram funcionalizados com nanopartículas para obtenção do biocoagulante MO magnético, na concentração de 60 mg a cada 20 mL de solução do biocoagulante de MO. Para o EB2 a melhor condição de C/F/S foi de 1500 mg L-1 de biocoagulante extraído com 0,2 M de CaCl2 removendo 96, 53% de turbidez em 20 min, a redução do teor de óleos e graxas nesse processo foi de 74,04%. Para a água residuária láctea pré-tratada pelo processo de biorremediação (EP2) foi necessário 1500 mg L-1 de biocoagulante extraído com 0,4 M de CaCl2 para atingir 88,25% de remoção de turbidez em 20 min, sendo que a redução do teor de óleos e graxas foi de 73,13% nesse processo. A caracterização dos lodos gerados em ambos os tratamentos indica a presença das nanopartículas no meio, o que poderia levar ao estudo de sua reutilização. Ambos os processos apresentaram bons resultados, com pontos positivos e negativos, de tal forma que a escolha de um método deve ser guiada com base no parâmetro que se deseja melhorar. |
Abstract: | The objective of the present study was to evaluate the effect of the fungal biocatalyst and the magnetic biocoagulant on the treatability of dairy wastewater. Fungal lipases of Penicillium polonicum were produced by solid-state fermentation, using sunflower seeds as substrate under the conditions of 96 h of fermentation, at 27 °C, and 55% of humidity. The optimum enzymatic activity of the lipase (biocatalyst) was 32.73 U gSS-1 at pH 7 and a temperature of 37 °C. The biocatalyst was extracted from the fermented solid (crude extract) using a sodium chloride solution (NaCl 2%), reaching 94.51% of enzymatic activity recovery. The effect of the biocatalyst in the bioremediation was initially evaluated in acid dairy wastewater (raw effluent 1 – EB1) and then in alkaline dairy wastewater (raw effluent 2 – EB2). The fermented solid and the crude extract containing the biocatalyst were applied in the bioremediation of the EB1 under conditions of 37 °C, 150 rpm, 500 L-1 , and 168 h. The bioremediation of the EB1 with the fermented solid caused a turbidity increase in the reaction medium, in which the particles released by the fermented solid were verified, and the efficiency in the removal of oils and greases was 26.96%. For the crude extract, the oil and grease content increased almost 9 times, making its application in the bioremediation unfeasible in this treatment process. Only the fermented solid was used in the bioremediation of the EB2 under conditions of 37 °C, 150 rpm, 500 U L-1 , and 96 h. The turbidity also increased at this stage, but the reduction of oils and greases was more expressive (58.77%). For the coagulation/flocculation/sedimentation (C/F/S) experiments, calcium chloride (CaCl2) and potassium chloride (KCl) solutions were tested at the concentration of 0.1 to 0.4 xv M to extract the coagulant protein of Moringa oleífera seeds (MO). To reduce the sedimentation time in the C/F/S process, the MO biocoagulant at concentrations of 1500 and 2000 mg L-1 was functionalized with nanoparticles to obtain the magnetic MO biocoagulant, at a concentration of 60 mg per 20 mL of MO solution. For EB2, the best C/F/S condition was 1500 mg L-1 of biocoagulant extracted with 0.2 M CaCl2, removing 96.53% of turbidity in 20 min, the decrease of oil and grease content was 74.04% at this stage. For the dairy wastewater pre-treated by the bioremediation process (EP2), 1500 1500 mg L-1 of biocoagulant extracted with 0.4 M CaCl2 was required to achieve 88.25% of turbidity removal in 20 min, and the oil and grease content reduced 73.13% in this process. The characterization of the generated sludge in both treatments indicates the presence of nanoparticles, which could lead to the study of their reuse. Both processes presented good results, with positive and negative points, in such a way that the choice of a method must be guided based on the parameter to be improved. |
Keywords: | Efluente industrial Lipase Moringa oleífera Nanopartículas de óxido de ferro Penicillium polonicum Industrial wastewater Iron oxide nanoparticles |
CNPq areas: | ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Publisher: | Universidade Estadual do Oeste do Paraná |
Sigla da instituição: | UNIOESTE |
Departamento: | Centro de Engenharias e Ciências Exatas |
Program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Campun: | Toledo |
Citation: | BIALESKI, Denise Dutra. Efeito de biocatalisador fúngico e/ou biocoagulante magnético na tratabilidade de águas residuárias lácteas. 2022. 98 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo, 2022. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
Endereço da licença: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
URI: | https://tede.unioeste.br/handle/tede/7579 |
Issue Date: | 7-Jun-2022 |
Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Química (TOL) |
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