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Tipo do documento: Tese
Título: Ação de biossurfactantes como coletores naturais na melhoria da eficiência do processo de tratamento de águas oleosas por flotação
Autor: SILVA, Elias José da 
Primeiro orientador: SARUBBO, Leonie Asfora
Primeiro coorientador: LUNA, Juliana Moura de
Primeiro membro da banca: BENACHOUR, Mohand
Segundo membro da banca: SANTOS, Valdemir Alexandre dos
Terceiro membro da banca: ALMEIDA, Darne Germano de
Quarto membro da banca: SILVA, Rita de Cássia Freire Soares da
Resumo: O petróleo, embora seja a fonte propulsora do desenvolvimento econômico mundial, gera diversos tipos de efluentes e resíduos, muitas vezes complexos e de difícil tratamento. A produção de efluentes do tipo água oleosa tem provocado problemas ambientais para diversas indústrias. Processos físico-químicos como centrifugação e ultrafiltração podem ser eficazes quando usados para separar óleos e graxas, porém são ineficientes quando os óleos estão emulsionados. O processo de flotação por ar dissolvido (FAD), por outro lado, tem sido utilizado com sucesso no tratamento de águas residuárias. Essa técnica de separação físico-química utiliza pequenas quantidades de coletores que facilitam a adesão das partículas e, consequentemente, a separação dos poluentes, melhorando a eficiência do processo. Por outro lado, esses coletores químicos são tóxicos, fator que representa a geração de outros poluentes ambientais. Assim, os biossurfactantes, moléculas anfipáticas biodegradáveis e atóxicas produzidas por micro-organismos, apresentam-se como coletores promissores no aumento de eficiência da flotação. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo realizar um estudo experimental para investigar a separação gravitacional de emulsões oleosas utilizando-se o processo de FAD com a adição de biossurfactantes. Inicialmente, um biossurfactante foi produzido pela bactéria Pseudomonas aeruginosa UCP 0992 cultivada em 0,5% de milhocina e 4,0% de resíduo de óleo vegetal em biorreator, empregando um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) com a finalidade de otimizar as condições de cultivo para obtenção do rendimento máximo. Os melhores resultados foram alcançados na condição de fermentação com aeração de 1,0 vvm, 3,0% do inóculo a 225 rpm durante 120 horas, resultando em uma tensão superficial de 26,5 mN/m e um rendimento de 26 g/L de biossurfactante. Em seguida, o biossurfactante foi caracterizado como um glicolipídeo com uma Concentração Micelar Crítica (CMC) de 600 mg/L. Testes com o biossurfactante sob variações de temperatura, tempo de aquecimento, pH e adição de sal demonstraram a estabilidade da biomolécula. Ensaios cinético e estático com óleo de motor adsorvido em areia demonstrarm remoções de 90 e 80%, respectivamente. Experimentos de degradação do óleo pela bactéria e pela combinação da bactéria e do biossurfactante também foram realizados em amostras de areia e água do mar. Em ambos os casos, a degradação de óleo alcançou níveis superiores a 90% na presença do biossurfactante e de sua espécie produtora. Após sua caracterização, o biossurfactante bruto foi aplicado como coletor a um protótipo de FAD de bancada construído em acrílico. Os experimentos de flotação seguiram um DCCR, tendo como variáveis independentes a vazão de água oleosa, a vazão de água de microbolhas, a vazão da solução aquosa de biossurfactante e a concentração de biossurfactante, e como variável resposta a eficiência de separação de óleo. O biossurfactante isolado e formulado com sorbato de potássio também foi testado no protótipo após otimização das condições operacionais. Os resultados demonstraram que o biossurfactante aumentou a eficiência de separação do óleo pelo processo de FAD de 65 para 95% e que não houve grandes diferenças entre as formas de biossurfactante utilizadas no sistema. Dois biossurfactantes produzidos pelas bacterias Pseudomonas cepacia CCT6659 e Bacillus cereus1615, foram aplicados no tratamento de efluente oleoso de uma usina termoelétrica, obtendo como resultados, percentuais de remoção de 94 e 80%, respectivamente. Concluiu-se que o uso do biossurfactante como auxiliar na flotação constitui uma alternativa promissora no tratamento de águas oleosas geradas no ambiente industrial.
Abstract: Oil, although it is the propeller of world economic development, generates diverse types of effluents and wastes, often complex and difficult to treat. The production of oily water effluents has caused environmental problems for several industries. Physical-chemical processes such as centrifugation and ultrafiltration can be effective when used to separate oils and greases but are inefficient when oils are emulsified. The dissolved air flotation (DAF) process, on the other hand, has been successfully used in the treatment of wastewater. This physicochemical separation technique uses small amounts of collectors that facilitate the adhesion of the particles and, consequently, the separation of the pollutants, improving the efficiency of the process. On the other hand, these chemical collectors are toxic, a factor that represents the generation of other environmental pollutants. Thus, biosurfactants, biodegradable and non-toxic amphipathic molecules produced by microorganisms, present themselves as promising collectors in increasing flotation efficiency. In this sense, the present work had as objective of carrying out an experimental study to investigate the gravitational separation of oily emulsions using the DAF process with the addition of biosurfactants. Initially, a biosurfactant was produced by the bacterium Pseudomonas aeruginosa UCP 0992 grown in 0.5% corn steep liquor and 4.0% of vegetable oil residue in a bioreactor, using a Rotational Central Compound Design (RCCD) in order to optimize the cultivation conditions for maximum yield. The best results were achieved in the fermentation condition with 1.0 vvm aeration, 3.0% of the inoculum at 225 rpm for 120 hours, resulting in a surface tension of 26.5 mN/m and a yield of 26 g/L of biosurfactant. The biosurfactant was then characterized as a glycolipid with a Critical Micellar Concentration (CMC) of 600 mg/L. Tests with the biosurfactant under temperature variations, heating time, pH and addition of salt demonstrated the stability of the biomolecule. Kinetic and static tests with motor oil adsorbed on sand demonstrated removals of 90 and 80%, respectively. Experiments of oil degradation by the bacterium and by the combination of bacteria and biosurfactant were also carried out on samples of sand and sea water. In both cases, the oil degradation reached levels higher than 90% in the presence of the biosurfactant and its producing species. After its characterization, the crude biosurfactant was applied as a collector to a bench DAF prototype built in acrylic. The flotation experiments followed a DCCR, having as independent variables the oily water flow, the microbubble water flow, the aqueous biosurfactant solution flow and the biosurfactant concentration and as a variable response the oil separation efficiency. The isolated and potassium sorbate formulated biosurfactant was also tested in the prototype after optimization of the operating conditions. The results showed that the biosurfactant increased the separation efficiency of the oil by the DAF process from 65 to 95% and that there were no great differences between the biosurfactant forms used in the system. Two biosurfactants produced by the bacteria Pseudomonas cepacia CCT6659 and Bacillus cereus 1615 were applied in the treatment of oily effluent from a thermoelectric plant, obtaining, as results, percentages of removal of 94 and 80%, respectively. It was concluded that the use of biosurfactant as a collector in flotation is a promising alternative in the treatment of oily waters generated in the industrial environment.
Palavras-chave: Biossurfactante
Pseudomonas aeruginosa
Água oleosa
Separação gravitacional
Flotação
Área(s) do CNPq: OUTROS::CIENCIAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal Rural de Pernambuco
Sigla da instituição: UFRPE
Departamento: Rede Nordeste de Biotecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia (Renorbio)
Citação: SILVA, Elias José da. Ação de biossurfactantes como coletores naturais na melhoria da eficiência do processo de tratamento de águas oleosas por flotação. 2018. 172 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia (Renorbio)) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/7737
Data de defesa: 5-Out-2018
Aparece nas coleções:Doutorado em Biotecnologia

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