Por: Airton Noé A. da Silveira. – Eng. ambiental
29/08/24
Os microrganismos desempenham funções fundamentais no tratamento de resíduos sólidos e líquidos, pois ajudam em processos naturais e biotecnológicos, decompondo matéria orgânica e removendo poluentes, facilitando desta forma a recuperação de recursos naturais.
A seguir vemos como estes microrganismos participam nesses dois tipos de tratamento, considerando resíduos sólidos e líquidos:
Tratamento de resíduos sólidos
Compostagem:
Na compostagem, temos microorganismos como as bactérias e fungos que decompõem os resíduos orgânicos, como, por exemplo, restos de folhas e galhos, alimentos, entre outros, em ambientes aeróbicos. Neste processo, os microrganismos convertem a matéria orgânica em compostos fragmentados mais simples, gerando o húmus, rico em nutrientes e atua como um ótimo fertilizante natural.
Bactérias termofílicas, que preferem calor, são elementos essenciais no início do processo de compostagem, pois aceleram a decomposição ao produzir calor, enquanto os fungos e actinobactérias tomam conta nas fases posteriores, atuando na quebra de materiais mais resistentes, como a celulose e a lignina.
Biodigestores:
Em biodigestores anaeróbios, os microrganismos como as bactérias metanogênicas, atuam na decomposição de resíduos orgânicos, produzindo o biogás composto de metano e dióxido de carbono e o digestato, que pode ser utilizado como fertilizante. Esse processo é bastante útil em casos de tratamento de resíduos agrícolas e esgotos sanitários.
O biogás que é gerado neste processo, pode ser usado como fonte de energia renovável, e desta forma o processo pode contribuir para a redução de emissões de gases de efeito estufa.
Tratamento de resíduos líquidos
Tratamento biológico de efluentes:
Em processos de tratamento de esgotos e efluentes industriais, os microrganismos são utilizados em sistemas de lodos ativados, filtros biológicos e lagoas de estabilização, servindo para remover a matéria orgânica e os nutrientes, como, por exemplo, o nitrogênio e fósforo.
No processo de lodos ativados, as bactérias aeróbicas servem para metabolizar a matéria orgânica presente no efluente, transformando-a em dióxido de carbono, água e biomassa celular. A biomassa, também conhecida neste caso como lodo, é separada da água tratada e pode ser reciclada ou descartada de maneira correta.
Desnitrificação e nitrificação:
Geralmente presente em sistemas mais avançados, temos o tratamento de efluentes que envolve os processos como a nitrificação e a desnitrificação. A nitrificação é realizada pelas bactérias nitrificantes que oxidam a amônia (NH₃) em nitrito (NO₂⁻) e, e depois, em nitrato (NO₃⁻).
Seguindo o processo, as bactérias desnitrificantes, presentes em ambientes anaeróbicos, convertem o nitrato em gás nitrogênio (N₂), que posteriormente é liberado na atmosfera, reduzindo desta forma a quantidade de compostos nitrogenados no efluente.
A importância para o meio ambiente
Redução de poluentes: Os microrganismos atuam de forma importantíssima para a biodegradação de produtos tóxicos, como pesticidas, metais pesados e hidrocarbonetos, ajudando a mitigar os impactos ambientais.
Ciclagem de nutrientes: Microrganismos também facilitam a reciclagem de nutrientes essenciais, como o carbono, o nitrogênio e o fósforo, contribuindo para o ciclo de nutrientes no ambiente, ajudando na sustentabilidade dos ecossistemas.
Econômico e ecológico: A aplicação de processos biológicos para o tratamento de resíduos é uma solução mais sustentável e geralmente também é econômica em comparação com certos métodos físicos e químicos, que podem ainda gerar subprodutos indesejados.
Exemplos de processos de tratamento de resíduos líquidos:
Lodos ativados:
É um processo biológico que ocorre em tratamento de esgoto, onde microrganismos aeróbicos, principalmente as bactérias, atuam oxidando a matéria orgânica presente. O sistema acontece em tanques aeróbicos, onde é preciso que o oxigênio seja continuamente fornecido para manter os microrganismos vivos.
Este processo é bastante utilizado em estações de tratamento de esgoto municipais. O lodo resultante pode ser tratado adicionalmente para estabilização e, em alguns casos, utilizado como fertilizante.
Filtros biológicos:
Neste sistema, a água residual cruza por meio de um leito de material sólido que pode ser composto de pedras ou plásticos, coberto por uma biopelícula de microorganismos. E neste caso os microorganismos atuam consumindo a matéria orgânica do efluente, purificando desta forma a água.
Os filtros biológicos são frequentemente utilizados em sistemas de tratamento de esgoto doméstico em comunidades ou áreas rurais de pequeno porte, onde há limitação de espaço para sistemas de tratamento mais elaborados.
Reatores anaeróbios de fluxo ascendente (UASB):
Os reatores UASB são digestores anaeróbios onde os efluentes são tratados em um ambiente sem oxigênio, utilizando microorganismos para decompor a matéria orgânica presente e produzir biogás.
Esse tipo de processo é bastante utilizado em tratamentos de efluentes industriais, como, por exemplo, em indústrias de alimentos e bebidas, em função da sua eficiência na redução da carga orgânica.
Exemplos de processos de tratamento de resíduos sólidos:
Compostagem aeróbica:
Na compostagem aeróbia, há microorganismos que decompõem os resíduos orgânicos na presença de oxigênio, transformando-os em um composto rico em nutrientes.
Este tipo de processo é amplamente utilizado em sistemas de gestão de resíduos sólidos urbanos e agrícolas, transformando estes resíduos como restos de alimentos, folhas e esterco, em fertilizante orgânico.
Biodigestão anaeróbica:
No processo de biodigestão, temos a ausência de oxigênio, e há a produção de biogás e um resíduo chamado digestato.
Os microrganismos presentes neste caso, são responsáveis pela decomposição da matéria orgânica que incluem bactérias metanogênicas.
Os biodigestores são geralmente utilizados para tratar resíduos sólidos em áreas rurais e indústrias alimentícias, produzindo também o biogás que pode ser utilizado como fonte de energia.
Vermicompostagem:
A vermicompostagem é o processo que ocorre a decomposição de resíduos orgânicos, por meio de minhocas e microorganismos. O resultado é um composto rico em nutrientes chamado de húmus.
Este método é eficiente para tratar resíduos domésticos de cozinha e jardins de pequeno e médio porte, sendo bastante popular em hortas e iniciativas de compostagem doméstica.
Produtos auxiliares
Há disponível no mercado, diversos produtos que carregam em suas composições elementos químicos associados a uma carga biológica composta por alguns microrganismos que possuem características muito interessantes para degradar determinados elementos, e remover nutrientes de resíduos.
Os detergentes enzimáticos são exemplos de produtos biotecnológicos, que atuam com bactérias e são utilizados no tratamento de efluentes, especialmente em lagoas de estabilização.
Estes produtos combinam a ação de determinadas enzimas e microorganismos, principalmente bactérias, para degradar poluentes orgânicos de forma bastante eficiente e sustentável.
O que são detergentes enzimáticos com bactérias?
Os detergentes enzimáticos são produtos que contêm enzimas, que são proteínas catalíticas capazes de acelerar determinadas reações químicas.
Quando estes produtos são combinados com bactérias, esses detergentes auxiliam na degradação de compostos orgânicos complexos, transformando estes em substâncias mais simples, que podem ser mais facilmente assimiladas ou decompostas pelos microorganismos que estão presentes no sistema de tratamento.
Esses produtos são geralmente utilizados em sistemas de tratamento de efluentes, como lagoas de estabilização, para melhorar o processo de remoção de matéria orgânica, óleos, gorduras, entre outros poluentes.
Como funcionam os detergentes enzimáticos
As enzimas presentes nesses produtos se comportam como catalisadores biológicos, realizando a quebra de ligações químicas em compostos orgânicos complexos, como as proteínas, carboidratos e lipídios.
As enzimas mais comuns possuem:
_Proteases: Decompõem proteínas em aminoácidos.
_Lipases: Decompõem gorduras em ácidos graxos e glicerol.
_Amilases: Decompõem amidos em açúcares simples.
As bactérias que estão incorporadas nos detergentes enzimáticos, são escolhidas em função de sua capacidade de metabolizar os subprodutos gerados pela ação das enzimas. Elas têm o papel de consumir os compostos orgânicos decompostos, transformando-os em dióxido de carbono, água e biomassa celular.
Além de decompor os elementos orgânicos, essas bactérias exercem certa competição com microorganismos patogênicos, ajudando dessa forma a controlar possíveis odores e melhorando a qualidade do efluente tratado.
Aplicação em lagoas de estabilização:
Lagoas Anaeróbicas: Em lagoas anaeróbicas, onde é mais comum baixas concentrações de oxigênio, os detergentes enzimáticos com bactérias atuam acelerando a degradação de resíduos orgânicos, e dessa forma ajudam a promover a produção de biogás, com destaque na geração de metano, e também ajuda a reduzir a carga orgânica do efluente.
Lagoas Facultativas: Em lagoas facultativas, com combinações de zonas aeróbicas e anaeróbicas, os detergentes enzimáticos auxiliam a melhorar a degradação tanto de matéria orgânica quanto de nutrientes, como o nitrogênio e o fósforo.
Lagoas Aeróbicas: Em lagoas aeróbicas, onde há mais oferta de oxigênio, a combinação de enzimas e bactérias ajuda a otimizar o tratamento, especialmente na redução de DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio), e atua na decomposição de compostos recalcitrantes, como gorduras e óleos.
Vantagens do uso de detergentes enzimáticos com bactérias:
Melhoria na eficiência do tratamento: As enzimas presentes aceleram a degradação dos compostos orgânicos, e as bactérias ajudam a garantir a continuidade do processo de decomposição do material orgânico.
Redução de odor: A competição que ocorre entre as bactérias benéficas com os microorganismos patogênicos, ajuda a minimizar a geração de compostos que geram odores desagradáveis, como o sulfeto de hidrogênio.
Sustentabilidade: Em função destes produtos serem biodegradáveis, tendem a oferecer uma solução mais ecológica se compararmos com outros tratamentos químicos convencionais.
Facilidade de aplicação: Os detergentes enzimáticos podem ser aplicados diretamente nas lagoas de tratamento, sem maiores necessidades de equipamentos ou ferramentas.
Os detergentes enzimáticos com bactérias são bons exemplos de produtos biotecnológicos com considerável importância no campo do tratamento de efluentes, em função de oferecer soluções mais eficazes e ecológicas para a gestão de poluentes em lagoas de estabilização e outros sistemas de tratamento de efluentes.
De modo geral, os microrganismos são valiosos agentes de transformação no tratamento de resíduos sólidos e líquidos. Desde o processo de compostagem até os biodigestores e sistemas de lodos ativados, sua participação é importantíssima para a degradação dos materiais orgânicos presentes e a recuperação de recursos naturais.
Podemos considerar, então, que os microrganismos são aliados essenciais na gestão de resíduos sólidos e líquidos, pois ajudam a promover a aspectos de sustentabilidade ambiental e auxiliam no tratamento de resíduos.
Se desejar ampliar mais seus conhecimentos neste tema, mais abaixo temos referências bibliográficas que oferecem uma ampla carga de conhecimento nesses processos, que exploram diversos aspectos teóricos, e também aplicações práticas que envolvem diversos aspectos ligados ao tratamento de resíduos.
Fontes e referências:
Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery, de Metcalf & Eddy, Inc.
Biological Wastewater Treatment, de C. P. Leslie Grady Jr., Glen T. Daigger, e Henry C. Lim.
Anaerobic Biotechnology for Bioenergy Production: Principles and Applications, de Samir Kumar Khanal.
The Art and Science of Composting, de Nancy Trautmann e Marianne Krasny.
Anaerobic Digestion Processes in Industrial Wastewater Treatment, de Nigel Horan.
Vermiculture Technology: Earthworms, Organic Wastes, and Environmental Management, de Clive A. Edwards.
Biotechnology for Waste and Wastewater Treatment, Nicholas P. Cheremisinoff