O tratamento de efluentes com ozônio reduz a carga orgânica e química, além de melhorar as características físicas, químicas e microbiológicas podendo inclusive fazer com que este efluente tratado seja reutilizado em muitos processos pelas indústrias de alimentos.
Efluentes provenientes de algumas operações de processamento de alimentos podem estar fortemente contaminados. Por exemplo: condensados de processos de secagem e evaporação do produto ou mesmo água de resfriamento ou enxágue e sanitização de ambientes e equipamentos muitas vezes é lançada no esgoto sem tratamento.
Desta forma, os efluentes que seriam descartados e ajudariam a poluir o meio ambiente acabam sendo usados em processos industriais reduzindo o consumo de água pelas indústrias. Esta prática está alimentando uma preocupação crescente com o custo contínuo e a disponibilidade de água potável de alta qualidade no futuro, juntamente com a necessidade de minimizar a poluição ambiental com essas águas residuais geradas pelas indústrias de alimentos.
Portanto, muitos processadores de alimentos estão agora buscando usar diferentes tecnologias para reuso, elevando a qualidade da água de processo para que possa ser efetivamente reutilizada dentro da indústria, melhorando assim, a eficiência geral do processo garantindo uma economia de consumo de água de processo.
O ozônio possui o maior potencial de oxidação de todos os oxidantes químicos. É conhecido por suas poderosas propriedades de oxidação e desinfecção. Como suas propriedades oxidativas podem ser usadas como parceiros de reação em fases gasosas, líquidas ou sólidas, as aplicações do ozônio são múltiplas e se estendem por uma ampla gama de diferentes indústrias.
Nas últimas décadas, os pesquisadores investigaram processos de tratamento adequados para reduzir a carga orgânica na água, assim como o DBO (demanda bioquímica de oxigênio), DQO (demanda química de oxigênio) e níveis microbianos na água do processo até os padrões de consumo aceitos. Processos de tratamento baseados em nanofiltração, biorreatores de membrana, osmose reversa, ultrafiltragem, adsorção, oxidação e radiação ultravioleta foram analisados em condições de laboratório e em plantas piloto.
Pesquisas demonstraram que uma degradação eficiente de contaminantes pode ser alcançada por meio da aplicação direta do ozônio em efluentes e oxidantes secundários, como radicais de hidroxila (OH•), hidroperóxido (HO2) e superóxido (O-•), tanto para águas residuais quanto para tratamento de água potável.
Tratamento de efluentes com ozônio no mundo
Como resultado, o ozônio se tornou muito popular dentro do processo de tratamento com as concessionárias de água de diversos países, reduzindo custos e consumo de produtos químicos normalmente utilizados no processo de tratamento convencional.
É mais comum encontrar o uso do ozônio em combinação com outras tecnologias e reagentes para tratamento de água principalmente na fase final conhecida como “polimento”, apesar de já existem milhares de cidades no mundo que utilizam o ozônio em seus processos de tratamento e água e efluentes, a realidade mostra que ainda não foi amplamente adotado como tecnologia de tratamento de água pela indústria de alimentos. Um dos principais motivos é que as empresas de saneamento não querem perder receitas com vendas de produtos químicos tradicionais e utilizam somente o ozônio para alcançar resultados no final do processo onde não é possível com o uso somente de produtos químicos.
Neste artigo, iremos mostrar a importância do tratamento e do reuso da água em vários setores da indústria de alimentos. Discutiremos os aspectos fundamentais do ozônio no tratamento de efluentes, concentrando-se principalmente em sua química, cinética e instalações em cenários típicos de estrutura para tratamento de água. O objetivo aqui proposto é introduzir algumas informações de como o ozônio pode ser usado para tratamento de água e efluentes na indústria de alimentos.
Água na indústria alimentícia
A água constitui um componente significativo nas indústrias de alimentos, pode ser adicionada de diversas formas:
- ingrediente para a produção de alimentos cozidos, assados e bebidas;
- transferência de calor;
- resfriamento (chiller);
- hidratação para ganho de peso de alimentos durante seu processamento;
- limpeza e higienização de equipamentos, ambientes, veículos e embalagens.
Portanto, a água desempenha um papel importante no processamento de alimentos, sendo a qualidade da água utilizada depende de muitos fatores, desde a origem da água, como foi tratada e como é distribuída até o ponto de consumo.
Um pré-requisito é que os contaminantes na água que são prejudiciais sejam removidos por uma série de etapas de tratamento a fim de produzir água potável que atenda aos requisitos da legislação brasileira.
Uma grande parte da água usada pela indústria de alimentos vem diretamente do abastecimento de água municipal, portanto acredita-se que ela foi bem tratada por grandes empresas concessionárias de água. Embora isto não significa que, a indústria de alimentos sempre receba uma água de alta qualidade que atenda os requisitos em seus processos. Isto faz com que as empresas tenham que ter um sistema de tratamento próprio que garanta uma água de melhor qualidade.
O abastecimento da rede pública está se tornando um recurso cada vez mais escasso, caro e com tarifas que aumentam a cada ano. Além disso, as concessionárias buscam recuperar a água de locais contaminados e o investimento necessário para atualizar as obras de tratamento de efluentes para atender aos padrões ambientais são sempre mais elevados e repassados nas tarifas. Reduzir o consumo de água de uma indústria de alimentos pode ser uma forma barata de obter economia de custos dentro da empresa. Muitas empresas costumam economizar seus custos de água implementando medidas de economia de água simples e baratas.
No entanto, alguns processos de algumas indústrias de alimentos consomem grandes quantidades de água. E, algumas medidas de minimização de água podem ter pouco efeito geral no consumo de água, a menos que sejam usadas em conjunto com tecnologias de tratamento de água para permitir que a água seja reutilizada com segurança em algumas operações da planta.
A reutilização de água de processo tem sido recomendada por especialistas por muitos anos, mas a legislação em grande parte dos países permite apenas o uso de água potável nas indústrias alimentícias. Nos últimos anos, o reuso de água começou a ser introduzido em alguns países quando uma nova diretriz de água potável sobre a qualidade da água destinada ao consumo humano, que justifica o uso de qualidades alternativas de água quando o reuso da água reciclada desde que exista um processo de tratamento que não comprometa a segurança do produto final.
Atualmente, órgãos reguladores controlam o uso de aditivos alimentares, que lista as substâncias que podem ser legalmente adicionadas aos alimentos se tiverem uma finalidade útil, seguras e não enganem o consumidor. Uma vez devidamente desinfetada, a água de reuso pode, em alguns países, ser legalmente reutilizada na indústria de alimentos como um “auxiliar de processamento”, definido como:
“Qualquer substância não consumida como alimento, intencionalmente utilizada no processamento de matérias-primas, alimentos ou seus ingredientes para cumprir uma determinada finalidade tecnológica durante o tratamento e processamento e que pode resultar na presença não intencional, mas tecnicamente inevitável, de resíduos da substância ou seus derivados no produto final, desde que esses resíduos não apresentem qualquer risco à saúde e não tenham qualquer efeito tecnológico no produto acabado”.
Atualmente, as práticas de reciclagem e reuso de água na indústria de alimentos geralmente ocorrem para fornecer água de resfriamento, água de lavagem ou mesmo água de processo, com a extensão das aplicações sendo dependente do tipo de processo de tratamento de água empregado, bem como da própria indústria. Os principais fatores impulsionadores da eficiência hídrica na indústria de alimentos podem ser classificados como econômicos, ambientais e tecnológicos.
Tratamento de água de processo com ozônio
O ozônio pode ser usado pela indústria de três maneiras:
- como biocida;
- como oxidante clássico;
- como pré-tratamento para melhorar os processos de tratamento subsequentes;
- como polimento no tratamento na fase final do processo.
Leia também: Ozônio na Industria de alimentos
Conforme discutido acima, a ozonização pode ser usada no tratamento de água para atingir uma variedade de objetivos de tratamento, incluindo:
1) Desinfecção
2) Oxidação de poluentes inorgânicos e orgânicos:
- Ferro e manganês;
- Compostos de sabor e odor;
- Poluentes fenólicos.
3) Oxidação de macropoluentes orgânicos (ou seja, orgânicos alvo não específicos):
- Branqueamento da cor;
- Aumentar a biodegradabilidade dos orgânicos;
- Destruição do potencial de formação de trihalometano, haleto orgânico total e demanda de cloro.
4) Melhoria da coagulação.
Existem outras vantagens, junto com as limitações, do uso de ozonização comparadas a outras tecnologias durante o tratamento de água estão listadas na Tabela 1, onde está claramente delineado porque o ozônio é uma das melhores técnicas de tratamento de água atualmente disponíveis.
A riqueza de aplicações da ozonização levou a uma explosão de estações de tratamento de água nos Estados Unidos que empregam essa tecnologia ao longo da década de 1990. Outra razão vem do fato de que a ozonização também pode trazer benefícios de custo, pois pode ser usada para múltiplas aplicações e, portanto, é introduzida em vários estágios do processo.
Por exemplo, quando usado para oxidar metais presentes na água (ex: manganês, ferro etc.) ou por suas propriedades de coagulação, o ozônio pode ser aplicado no início ou final do processo de tratamento de água. O uso de ozônio melhora a filtragem de carvão ativado granular. A remediação de sabor e odor exige que a ozonização ocorra no meio do processo. Por outro lado, a ozonização para desinfecção pode ser utilizada tanto no início quanto no final da estação de tratamento, onde a concentração maior que 0,4mg/L deve ser mantida por tempo de contato de 5 minutos; para a atividade esporicida, são necessários 2mg/L.
Tabela 1 – Limitações e vantagens dos diferentes processos de tratamento usado pelas indústrias de alimentos
| MÉTODO DE TRATAMENTO | LIMITAÇÕES | VANTAGENS |
|---|---|---|
| Cloro | Reage com matéria orgânica e produz subprodutos nocivos. Limites de concentrações máximas de uso devido a medidas de segurança exigidas devido à formação de gás cloro podendo causar danos aos trabalhadores e equipamentos. | Barato e de fácil acessoO monitoramento de concentrações é simples e de fácil controle |
| Ozônio | Falta de resíduo estável, o que limita a eficácia dos produtos de teste onlineTóxico quando inaladoMeia-vida curta | Grande atividade biocida mesmo em tempos de contato curtoMétodo aprovado pela ANVISA para tratamento de água engarrafadaExcelente agente antimicrobiano para aplicações diretas em alimento. |
| Peróxido de hidrogênio | Requer altas concentrações e período de contato longo | Simplicidade de aplicação e baixo custoDecompõe-se em água e oxigênio |
| Ácido peracético | Corrosivo em alguns tipos de superfícies | Eficaz em baixas concentrações e tempo de contato curtoBaixa sensibilidade à matéria orgânica |
| Lâmpada Ultravioleta | O pré-tratamento normalmente é necessário, aumentando os custosDificuldades em determinar com precisão a dose de UV | Ausência de toxicidade residual |
A escolha de um profissional experiente para projetar e orientar a instalação são de importância primordial no sucesso e segurança da instalação.