UTILIZAÇÃO DE ENZIMAS NA DEGRADAÇÃO AERÓBIA DE

DESPEJO DE ABATEDOURO DE AVES

Carlos Eduardo Blundi(1)

Prof. Doutor do Departamento de Hidráulica e Saneamento da Escola de

Engenharia de São Carlos, (EESC/USP).

Marcia Massumi Utida

Mestre em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São

Carlos, (EESC/USP).

Endereço(1): Escola de Engenharia de São Carlos - USP - Av. Dr. Carlos

Botelho, 1465 - São Carlos - SP - CEP: 13560-250 - Brasil - Tel: (016)

274-9264 - Fax: (016) 274-9212 - e-mail: cblundi@sc.usp.br.

RESUMO

O trabalho teve como objetivo verificar o comportamento da degradação de um despejo de

abatedouro de aves utilizando enzimas, como lipase e protease, em sistemas de reatores

aeróbios. Procurou-se obter resultados em reatores nos quais foram adicionadas enzimas e

foram comparados com aqueles reatores nos quais não se adicionaram tais agentes. O consumo

de matéria orgânica para o reator com enzimas não foi significativo, comparado ao reator sem

enzimas, mesmo sob certas condições fixadas de temperatura e variação da concentração de

enzimas. Contudo, o emprego de enzimas em sistemas de tratamento de águas residuárias deve

ser visto através de outros estudos complementares, objetivando condições de trabalho, como

inibidores e tempo de reação.

PALAVRAS-CHAVE: Enzimas, Reatores Aeróbios.

INTRODUÇÃO

Atualmente tem havido um interesse muito grande, por parte de pesquisadores em relação aos

estudos de soluções de problemas que envolvem meio ambiente e sociedade. A disposição de

resíduos sólidos em determinadas áreas inadequadas e o despejo de águas residuárias em

corpos receptores, sem tratamentos adequados ou sem nenhum tipo de tratamento de despejos

têm sido pesquisados nessas últimas décadas com o intuito de resolver o problema, para

melhorar as condições de vida da sociedade.

Assim pesquisadores de várias áreas de conhecimento, como as Engenharias, a Física, a

Química, a Bioquímica, a Microbiologia e outras estão oferecendo seus conhecimentos como

ferramentas. Atuando num vasto campo, têm trazido resultados de importância significativa na

obtenção de métodos e técnicas que possibilitam processos com melhores desempenhos e

maior eficiência.

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Dessa forma, neste trabalho, algumas técnicas usuais em Bioquímica serão aplicadas a reatores

aeróbios descontínuos nos quais será degradada determinada matéria orgânica. Consistem na

utilização de enzimas que serão testadas com o objetivo de verificar o comportamento de tais

sistemas, durante a decomposição aeróbia do substrato. Segundo MAGALHÃES (1989),

apesar de ter sido identificada e isolada uma grande quantidade de enzimas, atualmente, um

pequeno número destas é comercializado. Isso ocorre principalmente, devido aos altos custos

de produção e a falta de mercado. Contudo em oposição a essas desvantagens, são vistas por

POSORSKE (1984) algumas vantagens para os processos industriais. Entre elas estão a

especificidade que permite controlar os produtos, aumentando-se os rendimentos por redução

quantitativa de subprodutos; condições moderadas em que se pode diminuir o custo em termos

de energia e equipamento, bem como restringindo-se quantidades de produtos indesejáveis

através da diminuição da velocidade em que os produtos são fabricados em virtude de baixas

temperaturas e os baixos custos de tratamento de resíduos.

NICELL (1993) acrescenta ainda a alta velocidade de reação, o que reduz o custo do

processo, além do alto grau de especificidade, permitindo controlar os produtos produzidos e

as condições moderadas de operação diminuindo custos em termos de energia. Técnica

semelhante já tem sido proposta e existem no mercado determinados produtos que contêm

determinadas enzimas juntamente com microrganismos, nutrientes e sais, já preparados para

promoverem com mais eficiência os tratamentos de resíduos. Normalmente são utilizadas

enzimas como amilases, proteases e lipases que auxiliam o processo devido a capacidade de

solubilizarem certas suspensões coloidais de compostos de alto peso molecular, transformandoos

em substância mais simples, permitindo a imediata utilização pela célula. Através dessa

metodologia procurar-se-a obter resultados em reatores que serão adicionados enzimas como

lipase e protease e compará-los com aquele de reatores nos quais não são colocadas tais

agentes. Será utilizado efluente industrial de um abatedouro de aves.

Os objetivos do trabalho são:compararação da eficiência em termos de remoção de matéria

orgânica para reatores aeróbios descontínuos, degradando despejo de abatedouro de aves, em

concentração variável com e sem adição de enzimas; verificação da influência de temperatura e

concentração de enzimas no processo; comparação de diferentes inóculos a serem adicionados

em despejos de abatedouro de aves, através de adaptações próprias realizadas em cada caso;

comparação entre os reato res com e sem adição de enzimas, utilizando substrato de abatedouro

de aves.

METODOLOGIA

Os estudos de degradação de matéria orgânica foram realizados em um conjunto de seis

reatores aeróbios descontínuos, montados em laboratório. O despejo utilizado foi coletado em

abatedouro de aves de São Carlos. Esse despejo foi utilizado diretamente, sem a realização de

adaptação do inóculo, que foi proveniente do lodo do sistema de tratamento de uma indústria

de lápis. As enzimas utilizadas foram a lipase e a protease, em cinco concentrações diferentes.

O pH das soluções foram mantidas em 7,0 para reator sem enzima e 8,0 para o reator com

enzimas. Para aceração do conjunto de reatores, foi empregado um compressor de ar, além

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dos aterradores de aquário. A tabela 1 mostra as concentrações de enzimas utilizadas com suas

respectivas quantidades para cada reator.

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? Despejo de abatedor de aves com temperatura fixada a 50oC

O experimento foi realizado a temperatura constante de 50oC [SOLVAY do Brasil (1993) e

SOLVAY Enzymes (1992)], montado em um banho de água quente, utilizando um volume de

450 mL de despejo de abatedouro de aves. Os ensaios foram realizados com e sem a utilização

de enzimas com relações de concentrações de enzimas que apresentaram os melhores

resultados. Para um destes resultados, o despejo de abatedouro de aves foi inoculado com lodo

proveniente da indústria de lápis. Para uma outro melhor concentração, o despejo foi submetido

a três inóculos diferentes, sendo estes provenientes do lodo da indústria de lápis, esgoto

sanitário e no último caso, não se adicionou inóculo, apenas o substrato. Os parâmetros

medidos foram DQO centrifugada a 5.000 rpm por 15 minutos cujas amostras foram coletadas

diariamente e realizadas medidas de pH e temperatura. As soluções de digestão e de ácido

sulfúrico foram preparadas conforme metodologia Standard Methods for Examination of Water

and Wastewater (1992).

Resultados Referentes aos Reatores Aeróbios Descontínuos Utilizando

Enzimas em Concentração e Temperatura Fixadas

O despejo de abatedouro de aves obteve uma DQO inicial centrifugada de 473 mg/L, que foi

inoculado com um lodo de uma indústria de lápis. O sistema foi controlado e mantido a uma

temperatura de 50,0? 10C, utilizando uma relação de concentração de enzimas e DQO inicial do

substrato igual a 0,007.

reator com enzima

 Resultados referentes aos reatores aeróbios descontínuos utilizando enzima e

temperatura fixadas variando as condições de inoculação

Foram adicionadas ao despejo de abatedouro de aves, as enzimas lipase e protease em

proporções iguais a uma relação de concentração de enzimas e DQO inicial do substrato igual a

0,033. O sistema foi mantido a uma temperatura controlada de 50,0?10C, onde se realizaram

três experimentos em condições iguais de trabalho, diferenciando apenas o tipo de inóculo

adicionado: lodo da indústria de lápis, esgoto sanitário e um experimento no qual não se

adicionou nenhum inóculo, apenas o substrato com as enzimas.

DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Para o despejo de abatedouro de aves, foram testadas cinco concentrações diferentes de lipase

e protease, as quais foram escolhidas de forma arbitrária. Após a verificação dos resultados

referentes às melhores concentrações de enzimas foram realizados experimentos nos quais foi

fixada a temperatura. A relação de concentração de enzima e DQO inicial do substrato igual a

0,007 foi a que gerou um dos melhores resultados, conforme a curva de DQO (figura 1) e de

remoção em termos de DQO (figura 2) referentes as amostras coletadas no reator 2. Uma

outra relação concentração de enzima e DQO inicial do substrato que forneceu a um resultado

bom em termos de degradação de matéria orgânica, representada pela curva de DQO (figura

2) foi a amostra coletada no reator 3, com uma relação igual a 0,033. Nesse experimento, foi

testado a adição de três inóculos diferentes, a uma temperatura de 500C, e devido a rápida

degradação do substrato, nenhum dos inóculos foi adaptado ao resíduo industrial. Foi

observado na figura 6 que, a curva de DQO referente ao reator com enzima, inicialmente,

obteve valores maiores, provavelmente, devido ao acréscimo de enzimas adicionadas. Esse

aumento de DQO, pôde ser relacionado a uma baixa remoção, conforme figura 7, onde ambas

curvas de remoção de DQO alcançaram seu primeiro ponto em comum a um tempo de 10,5

horas com 68% de remoção. À princípio, as condições de pH e temperatura, nesse caso,

demonstraram que o substrato contendo enzimas não foram relativamente eficientes quanto ao

substrato sem enzimas. Na figura 8, foi observado um rápido decaimento da DQO,

principalmente, nos primeiros dias de operação do sistema. Observando a figura 9, as curvas de

remoção para ambos reatores ficaram sobrepostas, no início do tratamento, verificando-se que

a remoção, para o reator com enzima, não obteve um desempenho significativo comparado ao

reator sem enzima. Na figura 10, foi observado que as curvas de DQO obtidas para ambos

reatores apresentaram um comportamento semelhante, sendo que, a curva referente ao reator

com enzima apresentou um decaimento menor do que a do reator sem enzima. Através da

figura 11, pôde-se notar que a reação para ambos reatores foram praticamente idênticas

estabilizando em torno de 80% de remoção. Nas figuras 12 e 13, as curvas de DQO e as de

remoção de DQO, comportaram-se de forma semelhante. Os valores de remoção obtidos

foram bastante próximos, mostrando que a ausência do inóculo talvez não tenha influencia no

processo.

CONCLUSÕES

Na fase final de estabilização do processo, a remoção de DQO com uma relação de

concentração de enzima e DQO inicial do substrato igual a 0,007, foi 28% mais eficiente para o

reator com enzimas, apresentando 55% de remoção e 43% no reator sem enzimas.

Utilizando como inóculo o lodo proveniente do sistema de tratamento da indústria de lápis com

uma relação de concentração de enzima e DQO inicial do substrato igual a 0,033, a remoção

de matéria orgânica foi melhor para o reator com enzimas, apresentando 76% de remoção,

enquanto que a do reator sem enzima foi de 69%. Nos outros dois experimentos que se

utilizaram como inóculo esgoto sanitário e substrato sem inóculo, a remoção, para ambos

reatores, ficaram em torno de 80%.

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