AVALIAÇÃO DOS EFEITOS DA PRÉ-HIDROLISE E DA BIODIGESTÃO

ANAEROBIA SOBRE O TRATAMENTO DE ÁGUA RESIDUÁRIA DE

ABATEDOURO DE AVES: PRODUÇÃO E POTENCIAL DE PRODUÇÃO DE

BIOGÁS.

Arley Borges de Morais Oliveira1; Ana Carolina Amorim Orrico2; Marco Antonio Previdelli Orrico Jr3; Natália da Silva Sunada1; Stanley Ribeiro Centurion4; 

Mauricio Manarelli 4; André Henrique Nucci de Moura4; Romildo Marques Farias

UFGD/FCA – caixa postal 533,79.804-970 – Dourados – MS, E-mail: arleydeoliveira@hotmail.com

1) Aluno do Programa de Pós-Graduação em Zootecnia da UFGD. Bolsista CAPES e discente pesquisador

da FUNDECT; 2) Professora da UFGD, Faculdade de Ciências Agrárias e pesquisador da FUNDECT - email:

anaorrico@ufgd.edu.br; 3) Aluno do Programa de Pós- Graduação em Zootecnia da Universidade

Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”- Campos de Jaboticabal. Bolsista CNPq. 4) Aluno (a) do Curso de Zootecnia da UFGD

Resumo: Em virtude da necessidade de aumentar sua produção por área ocupada as

atividades agroindustriais têm proporcionado sérios problemas ambientais. Diante disso o

objetivo desse trabalho foi avaliar as produções de biogás e as reduções dos teores de ST e

SV durante a biodigestão anaeróbia da água residuária de abatedouro de aves em

biodigestores semi-contínuos manejados com 7, 14 e 21 dias de TRH e com a adição de

enzima lipolítica aos substratos nas concentrações de 0; 0,05; 0,10 e 0,15% do volume.

Para tanto foi utilizada água residuária de abatedouro avícola (sendo que este opera em

escala comercial), para o preparo dos substratos, adicionando-se doses crescentes de

enzimas lipolíticas (0, 0, 05, 0,1 e 0,15% do volume) e então efetuado o abastecimento de

biodigestores semi-contínuos, que foram manejados por 7, 14 e 21 dias de retenção

hidráulica. A influência dos TRH e da adição de enzima lipolítica aos substratos sobre o

processo de biodigestão anaeróbia foi avaliada por meio da produção de biogás e dos

potenciais de produção (por ST e SV adicionados e reduzidos). Os resultados encontrados

no presente experimento demonstraram que houve influência apenas dos TRHs usados

sobre as produções de biogás sendo que o TRH 7 obteve melhor performance ao atingir

valores médios de 35,7 L-1, porém para os potenciais de produção as diferentes doses de

enzimas usadas, demonstraram influencia sobre o potencial de produção de biogás por ST

e SV adicionados e ST e SV reduzidos. Dentre os tratamentos avaliados o que mostrou

melhor desempenho foi o TRH 14 com 0,10%, que apresentou valores de 1,75 L de biogás

g-1 SV. Dessa forma, o uso de lípase pode ser indicado para situações em que o sistema de

biodigestão se encontra subdimensionado ou em situações nas quais se pretende aumentar

a eficiência do sistema.

Palavras–chave: Avicultura, Tempo de retenção hidráulica, lipase

Introdução

A produção brasileira de frangos de corte tem se desenvolvido de maneira

satisfatória nos últimos anos e isso pode ser comprovado pelos números positivos

apresentados por este setor. De acordo com União Brasileira de Avicultura (2009), a

avicultura brasileira representa hoje 1,5% do PIB, gerando 5 milhões de empregos diretos

e indiretos e mais de US$ 7 bilhões apenas em exportação. Do total de carne de frango

produzida, 70% são destinados ao mercado interno, que atualmente responde por um

consumo médio de 39 kg por habilitante ao ano.

Esse aumento na cadeia produtiva pode vir a contribuir de forma marcante para o

incremento do impacto ambiental, caso não ocorra o interesse em inibir ou de criar

medidas que levem à minimização dos efeitos poluentes da atividade. Para isso, é

necessário, portanto, atentar-se ao correto planejamento e crescimento da atividade, para

que a mesma se desenvolva de forma ordenada, potencializando seus benefícios e

minimizando suas inconveniências.

O termo água residuária de abatedouro se aplica à água resultante dos

procedimentos realizados no processamento das carcaças dos animais, sendo que a

geração de água residuária em uma planta de abate tem inicio já na chegada dos animais

durante a aspersão de água sobre as gaiolas de transporte e lavagem das mesmas, sendo

que o resíduo resultante deste processo, em geral, é encaminhado direto para a rede de

esgoto (Salminen & Rintala, 2002). Durante o abate e o processamento é possível elencar

como principais pontos de geração de água residuária o processo de sangria, escaldagem,

evisceração, resfriamento das carcaças e preparação de produtos. Além disso, não se deve

descartar o uso na lavagem dos equipamentos e das instalações.

Esses efluentes são ricos em conteúdo orgânico, ocasionado principalmente pela

grande presença de lipídeos e proteínas, sendo os primeiros com maior efetividade. Os

lipídeos são compostos que causam grandes danos ao meio ambiente, como a formação de

filmes de óleo nas superfícies aquáticas, impedindo a difusão de oxigênio do ar para esse

meio, promovendo assim a mortandade da vida aquática, além da liberação de subprodutos

da sua degradação em meio anaeróbio como o CO2, CH4 e o N2O.

Desta forma, esse efluente quando submetido ao tratamento em lagoas de

estabilização, tende a gerar gases nocivos ao meio ambiente (de efeito estufa), que trazem

grande preocupação devido ao seu tempo de vida na atmosfera e seu potencial de

aquecimento global com relação ao CO2 Orrico Júnior et al. (2009). De acordo com a

UNFCCC (2006), a vida média desses gases na atmosfera seria de 12 anos para o CH4 e

120 anos para o N2O e os respectivos potenciais de aquecimento global iguais a 21 e 310,

ou seja, 21 e 310 vezes mais potentes que o CO2.

Os sistemas anaeróbios são bem adequados ao tratamento de águas residuais

provenientes de abatedouros, pois alcançam um alto grau de redução de sólidos diluídos e

com um custo significativamente menor quando comparado aos sistemas aeróbios e

químico-físicos. Além disso, substratos que favorecem a formação metano, podem ser

direcionados para a geração de combustível Johns (1995), por meio de sistemas

anaeróbios. O uso de modelos de reatores anaeróbios para fermentação de vários tipos de

resíduos tem sido cada vez mais adotado, sempre visando adaptar alguns modelos

anteriores e desenvolver sistemas mais eficientes para a geração de metano e redução de

DBO (demanda bioquímica de oxigênio) em seus efluentes Montgomery (2004). Todavia,

quando o resíduo se trata de água residuária de abatedouros tem sido relatado a inibição

(e/ou o retardamento) dos processos de digestão anaeróbia devido principalmente à

presença de óleos e gorduras, que podem ser considerados inibitórios por provocarem

mudanças adversas na população microbiana ou causarem a inibição do crescimento

bacteriano Chen et al. 2008; (Cammarota & Freire, 2006).

Estes efeitos têm levado ao surgimento de entraves para o desenvolvimento da

biodigestão anaeróbia da água residuária de abatedouros, como o a predição do adequado

TRH, para que o máximo de energia seja recuperado a partir do substrato em fermentação.

Dentro deste contexto a utilização de lipases no tratamento de efluentes com alto teor

lipídico é uma alternativa para os métodos tradicionais de tratamento.

Valladão et al. (2007) promoveram a biodigestão anaeróbia do efluente de

abatedouro de aves com crescentes níveis de inclusão de lípase (0; 0,1; 0,5 e 1,0% do

volume) na carga inicial e observaram que a eficiência de remoção de DQO (demanda

química de oxigênio), aumentou de 53 para 85%, quando se promoveu a adição de enzima

no nível de 0,1%, em comparação com a carga sem adição de enzima; nesta mesma

condição os autores ainda observaram que a produção de biogás saltou de 37 para 175 ml,

em 4 dias de avaliação. No entanto, os autores relatam que existem poucos estudos na

literatura que analisaram esta aplicação, especialmente em efluentes de abatedouros

Diante disso o objetivo desse trabalho foi avaliar as produções de biogás e as

reduções dos teores de ST e SV durante a biodigestão anaeróbia da água residuária de

abatedouro de aves em biodigestores semi-contínuos manejados com 7, 14 e 21 dias de

TRH e com a adição de enzima lipolítica aos substratos nas concentrações de 0; 0,05; 0,10

e 0,15% do volume.

Material e Métodos

O experimento foi conduzido no Laboratório de Aproveitamento dos Dejetos

Gerados na Produção Animal, na Faculdade de Ciências Agrárias, na Universidade

Federal da Grande Dourados, durante o segundo trimestre de 2010. Para tanto foi utilizada

água residuária de abatedouro avícola, situado nas dependências do município de

Dourados – MS, sendo que este opera em escala comercial. Para o preparo dos substratos

utilizou-se a água residuária coletada adicionando-se doses crescentes de enzimas

lipolíticas (0, 0, 05, 0,1 e 0,15% do volume) e então efetuado o abastecimento de

biodigestores semi-contínuos, que foram manejados por 7, 14 e 21 dias de retenção

hidráulica.

O abastecimento dos biodigestores semi-contínuos pode ser caracterizado como o

resíduo gerado durante o abate das aves nas etapas de: limpeza das carcaças, embalagem e

lavagem dos equipamentos. O resíduo será constituído por sangue, gordura, excrementos e

substâncias contidas no trato digestivo dos animais, principalmente. Os biodigestores

receberam cargas diárias, sendo que os volumes de carga foram determinados segundo o

tempo de retenção adotado. Os biodigestores foram monitorados durante 21 dias após

ocorrer à estabilização da produção do biogás, considerando-se cada condição de operação

(doses de enzima lipolítica e diferentes tempos de retenção). A influência dos TRH (7, 14

e 21) e da adição de enzima lipolítica (nas concentrações de 0, 0,05, 0,10 e 0,15% do

volume de carga diária) aos substratos sobre o processo de biodigestão anaeróbia foi

avaliada por meio da produção e dos potencial de produção (por ST e SV adicionados e

reduzidos).

As produções de biogás e a quantidade de ST e SV da entrada foram observadas

diariamente, sendo que a avaliação das reduções dos teores de SV e ST foi realizada

semanalmente durante todo experimento, no intuito de se verificar o comportamento de

degradação dos substratos ao longo do período. Os teores de ST e SV foram determinados

segundo metodologia descrita por APHA (1995). Os volumes de biogás produzidos

diariamente foram determinados medindo-se o deslocamento vertical dos gasômetros e

multiplicando-se pela área da seção transversal interna dos gasômetros. Após cada leitura

os gasômetros serão zerados utilizando-se o registro de descarga do biogás. A correção do

volume de biogás para as condições de 1 atm e 20oC foi efetuada com base no trabalho de

Caetano (1985).

Os potenciais de produção de biogás foram calculados utilizando-se os dados de

produção diária e as quantidades de substrato, de ST de SV adicionados nos biodigestores,

além das quantidades de ST e SV reduzidas durante o processo de biodigestão anaeróbia.

Os valores foram expressos em L de biogás por g de substrato, ou de ST e SV.

Os biodigestores utilizados foram do tipo tubular horizontal e de alimentação

semicontínua, pois este é um modelo mais indicado para sistemas onde há a produção

diária de resíduos. O substrato utilizado para o abastecimento dos biodigestores será o

mesmo para todos os tratamentos, alterando-se o nível de adição de enzima lipolítica e o

volume da carga, em função do tempo de retenção, ou seja, considerando-se a capacidade

média de 26,06 litros para os biodigestores e período de retenção de 7 dias, efetuar-se-á

carga diária de 3,7 litros de substrato.

O delineamento utilizado foi o inteiramente casualizado com parcela subdividida

no tempo, sendo que cada repetição foi composta pelos dados médios das semanas após a

estabilização dos biodigestores, ou seja, a primeira repetição foi os dados médios da

primeira semana e assim sucessivamente até a terceira semana. O efeito do período foi

corrigido pelo delineamento de forma que possa ser observada a interferência das enzimas

e do TRH nos resultados. As médias dos tratamentos serão comparadas entre si através do

teste de TUKEY, ao nível de 5% de probabilidade.

Os resultados encontrados no presente experimento demonstraram que houve

influência apenas dos TRHs utilizados sobre as produções de biogás, o que possivelmente

ocorreu em virtude dos volumes de carga adicionados diariamente, que foram menores

conforme se aumentou o TRH, ocasionado assim uma redução proporcional a quantidade

de ST adicionada aos biodigestores. Porém os resultados encontrados para das diferentes

doses de enzimas usadas, demonstraram influencia sobre o potencial de produção de

biogás por ST e SV adicionados e ST e SV reduzidos, esse resultado já era esperado, pois

de acordo com Rosa et al. (2009) e Mendes et al, (2005), o tratamento de efluentes de

abatedouros com a adição de lipases, auxilia na etapa inicial de degradação, aumentando

consideravelmente a eficiência da remoção de matéria orgânica durante o processo de

biodigestão. Sendo assim o nível 0,05% foi o que obteve menor valor (P<0,05) de

produção de biogás quando comparado com os níveis 0,10 e 0,15 que não diferiram entre

si. Estes valores também indicam que a adição de 0,15% de lípase não contribuiu para que

houvesse um incremento da produção alcançada pelos níveis anteriores, que foi de 35,7

para o nível 0,05% sobre o nível 0,0% (testemunha) e 39,2 para o nível de 0,10% sobre o

anterior.

Os resultados encontrados no presente trabalho confirmam sugestões feitas por

Dors (2006) que ao avaliar lípases de duas fontes diferentes, sendo elas lipase pancreatina

(LKM), produzida pela empreza Kin Master / RS e lipase pancreatina (LNU), produzida

pela empresa Nuclear / SP em concentrações de enzimas que foram de 0,10% p/v a 0,35%.

Neste trabalho a autora concluiu que não foi possível observar variação consistente da

velocidade de biodegradação, indicando que a concentração de enzima não interferiu

significativamente na velocidade de remoção da matéria orgânica. Dessa forma, a autora

relata que seriam interessantes novas pesquisas com relação às diferentes concentrações,

pois pode-se, seguir os estudos diminuindo a concentração de enzimas, promovendo a

redução do custo do processo.

Os valores encontrados no presente experimento para o tratamento 0,0% foram

semelhantes aos encontrados por (Ogejo & Li, 2010), ao submeterem água residuária de

abatedouro de perus ao processo de biodigestão anaeróbia com um TRH de 5 dias, onde

verificaram um potencial de produção de 0,8 L g-1 SV. No presente trabalho não houve

diferença significativa entre os TRH 7 e 21, sendo que o TRH de 14 dias foi o que

proporcionou melhores resultados, o que indica que o uso de um TRH acima de 14 dias

seria desnecessário e inviável.

Sendo assim os dados obtidos mostraram que os melhores resultados foram obtidos

no TRH 14 com a adição de 0,10% da carga diária, onde pode se alcançar maior produção

de biogás.

Conclusões

O uso de pré-tratamento através da adição de lipase foi eficiente para aumentar a

produção de biogás dos biodigestores semi-continuos alimentados com água residuária de

abatedouro de aves. Dessa forma, o uso de lípase pode ser indicado para situações em que

o sistema de biodigestão se encontra subdimensionado ou em situações nas quais se

pretende aumentar a eficiência do sistema.

Biotratamento para Redução do Teor de Lipídeos Presentes em Efluentes das Indústrias de Produtos Lácteos

Adriano A. Mendes^*, Heizir F. de Castro

Laboratório de Biocatálise, Departamento de Engenharia Química

Faculdade de Engenharia Química de Lorena, Caixa Postal 116, 12.606-970, Lorena-SP

*E-mail: adriano.a.mendes@dequi.faenquil.br

Resumo: Preparações de lipases de procedência nacional (pancreatina Kin Master-LKM) e importada (pancreática Sigma, Tipo II-LPP) foram utilizadas na hidrólise de óleos e gorduras presentes em soro de queijo. Diferentes condições experimentais foram testadas para verificar  a influência da concentração do agente emulsificante, íons cálcio e ajuste de pH na formação de ácidos graxos. As preparações enzimáticas apresentaram desempenhos bastante similares com formação máxima de ácidos graxos nos tratamentos efetuados numa concentração enzimática de 3 mg/mL, adição de agente emulsificante 3% p/v, ajuste de pH do meio reacional com solução NaOH 1M e ausência de íons cálcio. Nas amostras tratadas enzimaticamente foram ainda determinados os teores de interesse do processo, incluindo: demanda química de oxigênio, teores de proteína e glicerol. A preparação enzimática disponível no mercado nacional ofereceu melhor custo/benefício.

Palavras chave: lipases, efluentes, produtos lácteos, tratamento enzimático, hidrólise.

1. INTRODUÇÃO

           

      Os laticínios representam um importante setor da indústria alimentícia, tanto do ponto de vista econômico quanto social. Entretanto, considerando o grande número de empresas que lançam seus efluentes sem nenhum tipo de tratamento nos cursos d’água, a contribuição dessas indústrias, em termos de poluição hídrica, principalmente com relação à carga orgânica, é bastante significativa. O problema agrava-se se for considerado que 90% dos laticínios, em funcionamento, são de pequeno e médio portes, não possuindo quadro qualificado para lidar com as mudanças necessárias à implementação de tecnologias limpas e com a operação de sistemas de tratamento de efluentes.

      O efluente gerado, pelos laticínios, na manufatura de leite, contém uma Demanda Química de Oxigênio (DQO) em torno de 3000 mg/L. Em setores, onde há uma grande produção de queijos e derivados, o valor de DQO é superior a 50000 mg/L (Gavala et al., 1999). Desse montante, o teor de lipídeos é superior a 100 mg/L (Hwu et al., 1998). A acumulação, desses compostos, causa problema na digestão anaeróbia de efluentes, como toxicidade a microorganismos acetogênicos e metanogênicos (Hanaki et al., 1981), formação de espumas, devido ao acúmulo de ácidos graxos não biodegradados (Salminen e Rintala, 2002) e decréscimo da concentração de trifosfato de adenosina (ATP) (Hanaki et al., 1981; Perle et al., 1995).

Os lipídeos impedem a adsorção de ácidos graxos na superfície celular causando flotação da biomassa e impedindo a formação de grânulos de lodo em reatores anaeróbios do tipo UASB (Gavala et al., 1999; Hwu et al., 1998). A flotação do lodo é decorrente da dificuldade de liberação de gases produzidos na digestão anaeróbia (Petruy e Lettinga, 1997). A biodegradação de óleos e gorduras, em compostos mais simples, consiste em utilizar lipases para promover a reação de hidrólise por via seqüencial dos grupos acila no glicerídeo  (Haraldsson, 1991). 

Lipases (triacilglicerol acil hidrolases, E.C.3.1.1.3) compreendem um grupo de enzimas hidrolíticas que atuam na interface orgânica-aquosa, catalisando a hidrólise de ligações éster-carboxílicas, presentes em acilgliceróis e podendo a reação inversa (síntese) ocorrer em ambientes pobres em água (Saxena et al., 2003). As lipases podem ser classificadas como régio-específicas e não específicas, ambas de grande interesse para o tratamento de efluentes com alto teor de lipídeos (Saxena et al., 2003). As lipases específicas hidrolisam ácidos graxos específicos, como é o caso das lipases de fonte animal que hidrolisam ácidos graxos na posição 1,3 (Benzonana e Desnuelle, 1965). Esse tipo de tratamento apresenta algumas vantagens, tais como a especificidade que permite controlar os produtos, o que leva a um aumento dos rendimentos pela não-geração de subprodutos tóxicos, condições moderadas de operação, redução do custo em termos de energia e de equipamentos tornando este processo atrativo sob o ponto de vista ambiental (Masse et al., 2001).

      A digestão anaeróbia destes rejeitos é um processo lento, tendo como etapa limitante à liberação de ácidos graxos pelos microrganismos específicos com atividade lipolítica (Perle et al., 1995). A utilização de um pré-tratamento enzimático mostra ser uma técnica bastante promissora na redução do tempo de retenção hidráulica, deste efluente, em lagoas de estabilização (Leal et al., 2002).

       O principal objetivo deste trabalho foi estudar a redução do teor de gordura de efluentes de indústrias de produtos lácteos tratados com preparações de lipases pancreáticas de procedência nacional, lipase LKM e estrangeira, lipase LPP. O soro de queijo foi usado como substrato representativo para determinar a influência das variáveis na hidrólise dos lipídeos presentes em efluentes de indústria de produtos lácteos.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1. Materiais

Foram utilizadas preparações de lipases comerciais de origem animal, pancreática  (Tipo II) adquirida da empresa Sigma Co (EUA) e pancreatina 6NF gentilmente fornecida pela empresa Kin Master (RS). O substrato utilizado, como efluente, foi o soro de leite gerado na produção de queijo tipo Minas no Laboratório de Biocatálise/ FAENQUIL. O soro foi guardado em recipientes de plásticos de 1,5 litros limpos não esterilizados e armazenados em freezer a 0°C, para conservação das suas características. Todos os reagentes empregados foram de grau analítico.

2.2.Testes de Hidrólise com as Preparações de Lipase

            O método consistiu no monitoramento da reação de hidrólise, medindo-se a produção de ácidos graxos, em intervalos de tempo definidos, num período total de 24 h. Parâmetros reacionais, tais como pH e temperatura foram fixados tomando por base resultados anteriormente obtidos referentes a caracterização bioquímica dessas preparações enzimáticas (Gomes et al., 2002). O substrato foi preparado pela adição direta do agente emulsificante ao efluente bruto. Em balões de fundo redondo de 125 mL foram adicionados emulsões preparadas com 50 g do efluente, massas apropriadas de goma arábica (3-7% m/v) e íons cálcio (0-0,11 g). O pH do meio reacional foi ajustado pela adição de solução de NaOH 1M ou NaHCO₃, para manter as condições operacionais mais próximas daquelas encontradas industrialmente, conforme mostrado na Tabela 1. Com exceção dos experimentos 5 A, B (controle) sem adição de solução enzimática, todos os tratamentos foram efetuados empregando uma concentração de enzima de 3 mg/mL.

Os balões foram incubados por um período máximo de 24 horas numa temperatura de 40°C, em banho de silicone, com agitação magnética (600 rpm). Periodicamente foram retiradas amostras de 2 g do meio reacional e o teor de ácido graxo quantificado por titulação com KOH 0,02 N. O ensaio com maior formação de ácidos graxos, foram determinadas os teores de glicerol, proteína e Demanda Química de Oxigênio (DQO).

Tabela 1. Ensaios da hidrólise do efluente empregando as preparações enzimáticas.

LKM	LPP	[E] (%)	Goma (%)	CaCl2 (g)	Ajuste de pH
1 A	1 B	0,3	3	0	Ausente
2 A	2 B	0,3	3	0	Presente1
3 A	3 B	0,3	7	0	Ausente
4 A	4 B	0,3	7	0	Presente2
5 A	5 B	0	7	0	Presente2
6 A	6 B	0,3	7	0	Presente1
7 A	7 B	0,3	3	0,11	Ausente
8 A	8 B	0,3	7	0,11	Presente1

LKM- Lipase pancreatina Kin Master

LPP- Lipase pancreática Sigma

1-Ajuste de pH com solução NaOH 1M

2-Ajuste de pH com NaHCO₃

2.3. Análises

O teor de sólidos totais foi determinado por evaporação do efluente com o auxílio de um rotoevaporador. O índice de acidez, índice de saponificação e porcentagem de ácidos graxos livres foram determinados segundo metodologia descrita por Moretto e Fett (1998). O pH foi determinado com o auxílio do pHmetro. Densidade foi determinada com o auxílio de um picnômetro. A demanda química de oxigênio (DQO) foi determinada pelo método descrito por APHA (1992). O teor de proteínas foi determinado pelo método de Bradford (Bradford, 1976). A concentração de glicerol foi determinada segundo metodologia descrita por Cocks e Van Rede (1966). A concentração de ácidos graxos formados foi calculada pela equação1.

onde: M_KOH= Concentração Molar da solução de KOH; V_KOH= Volume gasto de KOH na titulação (mL); Va= Volume da amostra (mL)

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

3.1. Caracterização do efluente

            O soro do leite, utilizado como efluente das indústrias de derivados lácteos, foi caracterizado conforme resultados mostrados na Tabela 2.

Tabela 2: Parâmetros de caracterização do soro de leite

.

Parâmetros	Resultados
Sólidos Totais (g/L)	7,53
Índice de Acidez	1,33
Índice de Saponificação	60,2
pH	6,41
Densidade (g/cm3)	1,02
Ácidos Graxos Livres (%)	0,63
Proteínas (mg/mL)	1,43
Glicerol (%)	2,79

3.2. Efluente Tratado com Lipases

            As Figuras 1 e 2 mostram a concentração de ácidos graxos formados pela hidrólise do efluente por meio das lipases pancreáticas LKM (Kin Master) e LPP (Sigma) após 24 h de tratamento. Para ambas preparações (numa concentração de 3mg/mL) a maior porcentagem de hidrólise de óleos e gorduras presentes no efluente foram obtidas nas seguintes condições experimentais: 3% (m/v) de agente emulsificante, ajuste de pH com solução de NaOH 1M e ausência de íons cálcio (ensaios 2 A, B). Os experimentos realizados com ajuste de pH com NaHCO₃ (4 A, B e 5 A, B), não apresentaram resultados satisfatórios. O pH do meio reacional elevou-se rapidamente a valores superiores a 9,0, afastando do pH ótimo de atuação das preparações enzimáticas (LPP=7,5 e LKM=8,0), reduzindo significativamente a atividade lipolítica das lipases. A quantidade de ácido graxo eventualmente formado pela hidrólise enzimática foi similar ao do controle, sendo computado ao final do tratamento enzimático concentrações de ácidos graxos próximos a zero. Para detectar possíveis influências do substrato (soro) ou NaHCO₃, foi realizada a hidrólise do azeite de oliva a 20% (v/v) com concentração de goma arábica a 3% (m/v) empregando a preparação enzimática LKM. Os resultados obtidos, mostraram pequena variação na formação de ácidos graxos. O pH do meio reacional aumentou até 8,4, não alterando significativamente o pH do ótimo da enzima. Esses dados sugerem que compostos presentes no soro podem reagir com o NaHCO₃, influenciando negativamente a atividade lipolítica da lipase. Estudos serão realizados para detectar possíveis compostos que possam inibir a atividade enzimática.

Figura 1. Hidrólise do efluente pela lipase LKM.	Figura 2. Hidrólise do efluente pela lipase LPP.

LKM- Lipase pancreatina Kin Master

LPP- Lipase pancreática Sigma

            Como esperado, o aumento da concentração de agente emulsificante de 3% m/v (ensaios 2 A, B) para 7%p/v (ensaios 6 A, B), não correspondeu a aumentos significativos de porcentagem de hidrólise. Agentes emulsificantes têm sido sistematicamente empregados em dosagens de atividade lipolítica quando se utilizam triacilgliceróis de cadeia longa como substratos. Considera-se,  geralmente, que os agentes emulsificantes, especialmente a goma arábica, não interferem nos ensaios de hidrólise de lipídeos pela ação das lipases. Tiss et al. (2002) observaram um efeito de inibição da goma arábica na hidrólise de ésteres trioctanóicos, com a utilização de lipases de fontes microbiana e animal. Esses autores sugeriram que compostos tensoativos presentes nas formulações de goma arábica podem ser responsáveis pelo efeito de inibição em lipases. Essa inibição pode ser associada ao efeito de dessorção da lipase na interface água/óleo, pois a goma arábica consiste, principalmente, de cadeia de polissacarídeos, incluindo unidades de ácido glicurônico (Whistler, 1993). Na sua forma ionisada, os grupos carboxil do ácido glicurônico estão desprotonados e, conseqüentemente, conferem à interface da emulsão uma carga global negativa. A repulsão eletrostática de lipases de pâncreas na interface por cargas negativas dos sais de bílis, presentes nessas preparações, é um outro mecanismo de inibição de lipases (Borgström, 1975). Goma arábica contém, em sua composição, açúcares (D-galactose, L-arabinose, ácido D-glicurônico) e 2% de proteínas (prolina, hidroxiprolina e serina) (Tiss et al., 2002).

            O efeito dos íons cálcio na atividade de lipases é considerado benéfico, sendo capaz de alterar a conformação da enzima, ou seja, íons cálcio agem como co-fator da lipase promovendo um aumento de sua atividade catalítica (Sharma et al., 2001). É sugerido que o cálcio reduz a acidez livre produzida durante a hidrólise pela formação de sabão de cálcio insolúvel, permitindo o prosseguimento da reação hidrolítica. A necessidade do cálcio, na presença de sais biliares e´, provavelmente, para compensar a repulsão eletrostática criada entre a enzima e grupos carboxílicos dos sais biliares (Shahani, 1975). A influência da suplementação de substratos com CaCl₂ (ensaios 8A, B) na formação de ácidos graxos pela hidrólise enzimática foi pouco significativa, provavelmente devido a presença de íons cálcio no meio reacional, tornando desnecessário a sua utilização no meio reacional. Algumas fontes prováveis de íons cálcio incluem: o próprio efluente (efluentes de indústrias de derivados lácteos são ricos em íons cálcio) e goma arábica, cuja formulação contém diversos íons, tais como cálcio, magnésio e potássio.

3.3. Caracterização do Efluente Tratado com as Preparações de Lipases

            Nas amostras de efluentes, tratadas enzimaticamente nas condições empregadas nos ensaios 2 A,B por 24 h, foram também determinadas as concentrações de glicerol, proteína e DQO.

            Com relação a concentração de glicerol formado foi verificado um aumento pouco significativo, em relação às concentrações iniciais. Este fato pode ser relacionado com a fonte de lipase utilizada (pancreática). As lipases, de fonte animal, são lipases 1,3 específicas que hidrolisam, preferencialmente, ácidos graxos nas posições 1 e 3 nas moléculas de triacilgliceróis, podendo levar ao acumulo de concentrações significativas de monoacilgliceróis no meio reacional (Benzonana e Desnuelle, 1965). Por outro lado, a composição dessas preparações de lipases pode conter também esterases, as quais hidrolisam os monoacilgliceróis, liberando glicerol e uma molécula de ácido graxo. Verifica-se na Tabela 3, que a concentração de glicerol formado pela lipase LPP foi similar a obtida pela lipase LKM, o que está de acordo com as concentrações de ácidos graxos formados por essas preparações enzimáticas. 

Tabela 3: Parâmetros de caracterização do efluente tratado com as preparações de lipases.

Lipases	Glicerol (%)		Ácidos Graxos  (mM/mL)		Proteína (mg/mL)		DQO (mg/L)
	0 h	24 h	0 h	24 h	0 h	24 h	0 h	24 h
LKM	2,74	3,55	23,5	69,5	3,15	0,30	113.000	110.000
LPP	2,76	3,59	20,5	71,4	2,40	0,20	113.000	111.000

LKM- Lipase pancreatina Kin Master

LPP- Lipase pancreática Sigma

Com relação ao teor de proteínas, a lipase LKM, adquirida no mercado nacional apresentou uma maior redução quando comparada com a lipase LPP, de procedência internacional, devido provavelmente a elevada atividade de protease contida nessa preparação (Boletim Informativo Kin Master, 2000), degradando mais facilmente os componentes orgânicos proteicos presentes no efluente. 

Lipases pancreáticas têm uma massa molecular de aproximadamente 50KDa e são normalmente isoladas de pâncreas ou biles de animais (porco). Por esta razão, são preparações geralmente impuras, contendo outras hidrolases, como esterases, tripsina, proteases, entre outras (Kazlauskas e Bornscheuer, 1998). As enzimas de fabricação nacional apresentam um limitado grau de pureza, o que diminui o seu custo e não interfere no processo, tendo em vista que na degradação dos lipídeos presentes em efluentes não é requerido um elevado grau de hidrólise (maior que 90%). Além disso, a presença de outras enzimas contaminantes (proteases, amilases) é benéfica ao processo, tendo em vista que os efluentes das indústrias de derivados lácteos contem, além de gorduras, altos teores de proteínas provenientes do leite (caseína) e carboidratos como amido, utilizado na preparação de doces à base de leite e iogurtes.

            A redução do teor de DQO foi pouco significativa, com o tratamento enzimático, devido a alta concentração de lipídeos, presente no efluente utilizado. Elevadas concentrações de lipídeos (0,8 a 1,2 g/L) diminui a eficiência de remoção de DQO (Leal et al., 2002). Apesar da pequena redução de DQO constatada, o tratamento enzimático foi bastante satisfatório, promovendo a hidrólise de lipídeos e proteínas presentes no efluente testado neste trabalho. Testes de biodegradabilidade serão ainda realizados para avaliar o impacto do tratamento enzimático no  tempo de permanência do efluente nas lagoas de estabilização anaeróbias. Ressalta-se que o custo da lipase pancreatina (LKM) é 5 vezes inferior ao preço praticado no mercado da distribuição da lipase fornecida pela empresa Sigma (LPP). 

4. CONCLUSÕES

            A formação de ácidos graxos foi favorecida para efluentes emulsificados com goma arábica (3% p/v), com pH ajustado com solução NaOH 1M e na ausência de CaCl₂. Apesar dos graus de pureza diferentes, as preparações de lipases LKM e LPP demonstraram desempenhos similares quando usadas na concentração de 3mg/mL. Ambas enzimas hidrolisaram eficientemente os lipídeos e proteínas existentes no efluente, entretanto a concentração de matéria orgânica presente no efluente não foi significativamente reduzida, provavelmente devido ao alto teor de lipídeos no soro de leite. Considerando que a hidrólise de lipídeos é a etapa determinante na digestão anaeróbia, o tratamento proposto poderá auxiliar na redução do tempo de retenção hidráulica nas estações de tratamento de efluentes. A lipase disponível no mercado nacional ofereceu o melhor custo/benefício, sendo selecionada para realização de experimentos subseqüentes para avaliação do impacto do tratamento enzimático nesses efluentes, por meio de testes de biodegradabilidade.

Agradecimentos: Ao Prof. Dr. Ismael Maciel Mancilha pela obtenção do soro, utilizado como efluente referencial das indústrias de derivados lácteos, a empresa Kin Master pela doação da amostra da lipase pancreatina e ao programa CT-Hidro CNPq, pelo suporte financeiro.