O Tratamento de Efluentes na Industria de Bebidas

O tratamento de efluentes na cervejaria é necessário para a manutenção e segurança de um meio ambiente limpo e intacto. Especialmente os fabricantes de cerveja e refrigerantes, que utilizam a água como matéria-prima, devem possuir essa consciência.

A maioria das indústrias de bebidas requer algum grau de tratamento de efluentes, já que são descartados em águas públicas (como rios), em estações de tratamento municipais, em seus próprios tratamentos aeróbios ou anaeróbios, ou em aplicações no campo. 

Efluentes na cervejaria

Na fabricação de cerveja a água é utilizada também para a limpeza e desinfecção e com isto transforma-se em efluente. Várias substâncias orgânicas são responsáveis por isso: restos de produto, cola de rótulos, produtos de limpeza e desinfecção, anti-espumantes, lubrificantes de esteira etc., que diluídos em água transformam-se em efluente.

Em pequenas quantidades a poluição da natureza com essas matérias orgânicas não é tão grave. As bactérias presentes em águas naturais utilizam essas substâncias para a sua alimentação, transformando-as em CO₂ e substâncias minerais.

Mas para que isso ocorra, as bactérias necessitam de oxigênio. Havendo uma elevada concentração de substâncias orgânicas poluidoras na água, as bactérias se multiplicam e consomem, nessas circunstâncias, todo o oxigênio, que é reposto pelo ar sobre a superfície da água, mas de modo limitado. Isto significa que seres mais elevados, como os peixes, não recebem mais oxigênio para respirar e o lago ou curso d’água morre.

Uma medida para a poluição das águas é a Demanda Química de Oxigênio (DQO). A DQO mede a quantidade de oxigênio necessária (em mg/l) para transformar, por oxidação, as matérias orgânicas presentes na água do efluente.

O tratamento do efluente realizado em escala industrial imita o processo natural de transformação por microrganismos, onde ocorre uma “queima a frio” ou oxidação.

Tratamento dos efluentes

Para o tratamento biológico dos efluentes temos à disposição dois métodos diferentes: de um lado o tratamento de efluentes anaeróbio, com microrganismos que independem de oxigênio e, por outro lado, o tratamento de efluentes aeróbio, ao qual se fornece oxigênio para os microrganismos através de aeração.

Pré-tratamento

Muitas vezes apenas o pré-tratamento pode ser suficiente para atender à legislação local. O pré-tratamento é feito por meio de métodos físicos, químicos ou biológicos, ou por uma combinação destes. O primeiro passo é o uso de peneiras para eliminar substâncias sólidas, como rótulos, rolhas, fragmentos de vidro, plástico e outros materiais e partículas granuladas.

Após a peneira, o efluente passa por uma câmara retangular para a sedimentação de sólidos, equipada com um raspador contínuo. Estas câmaras podem também ser utilizadas como câmaras de mistura para sistemas de controle de pH e como unidade de pré-aeração para prevenir condições anaeróbias no clarificador primário.

Um tanque de equalização é importante para misturar os efluentes, equalizar o pH e as concentrações de DBO. Uma aeração por meio de rotores ou injeção de ar comprimido podem ser necessários para prevenir produção microbiológica de odores sulfídricos.

O pré-tratamento químico é utilizado em uma série de empresas pela neutralização por meio de CO₂ de efluentes cáusticos do CIP e lavadoras de garrafas.

Sistemas de pré-tratamento biológico incluem sistemas aeróbios com curto tempo de residência ou sistemas anaeróbios. A DBO pode ser reduzida em até 60% ou 70%, que pode significar todo o tratamento requerido ou o estágio inicial de um tratamento completo.

Tratamento anaeróbio

O tratamento anaeróbio dos efluentes com elevadas cargas é realizável até atingir uma carga reduzida, mas que ainda é sensivelmente superior ao permitido para lançamento em cursos d’água.

Por isso, é utilizado para pré-tratamento e para o tratamento final deve ser utilizado um estágio aeróbio posterior. As vantagens do tratamento anaeróbio estão no baixo consumo de energia e na pequena geração de lodo excedente, em comparação com o tratamento aeróbio.

Aliás, a demanda técnica e a operação são mais complexas no sistema anaeróbio, que se deve ao fato de que o processo biológico é comparativamente mais complexo, onde diferentes microrganismos agem em diferentes meios (faixa de pH etc).

Por este motivo, é pré-requisito que o envio de efluentes à estação de tratamento seja feita sem grandes oscilações (efluente estável), o que nem sempre é possível em pequenas e médias fábricas.

Por isso, a limpeza ocorre quase sempre em sistemas de tratamento aeróbios. O sistema de tratamento anaeróbio demanda longo período de tempo para reinício após parada e necessidade de pessoal mais qualificado para a operação do mesmo.

As bactérias utilizadas no sistema anaeróbio são geralmente agrupadas em três tipos básicos: as bactérias que formam ácidos (acidogênicas), as que formam ácido acético, hidrogênio e CO₂ (acetogênicas) e as que formam metano (metanogênicas).

Nos sistemas anaeróbios, a fermentação com produção de gás metano possui duplo interesse:

1. A fermentação permite despoluir por redução do volume de material orgânico e estabilizá-lo;

2. A fermentação produz o biogás, que contém de 50% a 70% de metano (CH₄). Ocorre que um metro cúbico de biogás a 70% de metano e 30% de CO₂ libera cerca de 6.000 kcal (25,1 MJ).

Tratamento aeróbio

A maioria dos tratamentos em cervejarias são sistemas aeróbios de lodo ativado, apesar da tendência desde os anos 80 para os sistemas anaeróbios.

Novos sistemas aeróbios utilizam suportes plásticos que suportam o crescimento biológico. Estes meios podem ser lâminas rotativas como no contator biológico rotativo, material de suporte autoportante como nas bio-torres ou material de baixa densidade mantido em suspensão por movimentação de fluido (sistemas de leito fluido).

Todos necessitam de menos espaço do que os sistemas convencionais de lodo ativado, por promoverem um contato mais eficiente entre a água de efluente e o lodo.

No contator biológico rotativo uma série de lâminas plásticas são montadas num eixo. As lâminas pouco espaçadas entre si (cerca de 20 mm), giram na água de efluente a cerca de 1,5 r.p.m e permanecem 40% submersas. O crescimento biológico nas lâminas degrada o efluente e é aerado quando as lâminas emergem da água. O excesso de biomassa formada é arrastado pelo efluente para um clarificador.

A bio-torre é basicamente um leito envolto com material plástico com elevada área de superfície específica e porosidade. A biomassa cresce como um fino filme no revestimento enquanto que a água de efluente flui sobre a biomassa. A água de efluente é normalmente reciclada para obter um fluxo suficiente para um umidecimento uniforme. Odores desagradáveis podem ser um problema nestes sistemas.

O sistema de leito fluido é provavelmente o sistema mais eficiente para crescimento biológico, já que uma elevada densidade de biomassa pode ser mantida em suspensão. Um exemplo de sistema de leito fluido é o processo Captor, no qual a biomassa é mantida cativa dentro de pequenos blocos plásticos semelhantes a esponjas, que são mantidos em suspensão por correntes de circulação provocadas por um sistema de aeração submerso.

Uma outra vantagem deste sistema é que não é necessário um decantador; o excesso de lodo é recuperado diretamente por meio de remoção mecânica do tanque das esponjas carregadas de lodo, seu esvaziamento e retorno para o tanque.

Um outro novo sistema aeróbio que requer uma pequena área de terra é o sistema de poço profundo aeróbio, que opera com sucesso em uma cervejaria canadense. Neste processo, a água de efluente é colocada em contato com biomassa e ar comprimido em um poço subterrâneo com 152 metros de profundidade, que promove uma oxidação biológica acelerada.

O sistema de tratamento aeróbio é de operação mais simples, versátil (é flexível), pode-se estender o efeito de degradação (limpeza) e possui boa segurança operacional.

Tratamento do lodo

O manuseio e desidratação do lodo em excesso é uma das etapas mais caras no tratamento de efluentes líquidos. Isto é particularmente verdadeiro para sistemas de tratamento aeróbios que produzem grandes quantidades de lodo.

O lodo deve ser desidratado para reduzir custos com transporte e custos com energia caso ele seja seco ou incinerado.

O lodo seco pode ser utilizado como fertilizante conforme testes realizados na década de 80 nos Estados Unidos.

A redução de efluentes líquidos deve fazer parte de uma política de gestão ambiental, preconizada pela ISO 14000 (Sistema de Gestão Ambiental). A abrangência deste sistema atinge a redução de efluentes gasosos, coleta de resíduos sólidos, coleta de materiais perigosos, redução da poluição sonora, redução do consumo de energia, redução do uso de matérias-primas, etc...