Tratamento e Reuso Sustentável de Águas em processos produtivos industriais com sistema de separação por membranas

Entidade: URI
Cidade/Região: Erechim / Região Produção e Norte
Proa/Programa: 23/25000000841-3 / Inova
Coordenador: Juliana Steffens
Vigência: 2023-2025

Objetivo Geral: O objetivo geral é estudar a aplicação de membranas no tratamento de águas de pré-chiller visando o reuso, a diminuição do volume de descarga e otimização energética. Além disso, realizar o tratamento com membranas de águas residuárias de abatedouro de frango, oriundas do tratamento secundário (lagoas de estabilização), visando sua reutilização em algumas etapas do processo.

Sumário: Os abatedouros de aves despejam grandes quantidades de águas residuais no meio ambiente devido ao alto uso de água doce para as operações contínuas de corte, lavagem e embalagem da carne. Em média, uma ave de 2,3 kg necessita 26,5 L de água no abate (Williams et al., 2019). A etapa de resfriamento das carcaças gera grandes quantidades de efluentes (Philipp et al., 2022). Estima-se que são utilizados de 20 L água por ave nesta etapa. As carcaças devem ser resfriadas a um ponto onde a taxa de crescimento de microrganismos deteriorantes é reduzido, impedindo o crescimento da maioria dos patógenos de uma temperatura de em torno de 40°C para 4°C. Este resfriamento é realizado do por meio de equipamentos de chillers, que são semicilindros horizontais que contém um parafuso sem fim operando em baixa velocidade de rotação, que é responsável pelo deslocamento das carcaças no tanque. Geralmente são utilizados dois tanques em série, onde o primeiro (pré-chiller) opera com água a temperatura menor que 16°C, lavando a carcaça, reduzindo carga microbiana e removendo as impurezas da superfície. O segundo tanque (chiller), reduz a temperatura da carcaça, utilizando água abaixo de 4°C.
Em relação aos efluentes gerados pelo abatedouro de aves, eles são oriundos de distintos processos, incluindo fezes e urina de animais, os quais podem conter resíduos de produtos veterinários, são misturados e submetidos tratamentos que estão fundamentados na operação de sistemas físico-químicos de precipitação-coagulação, seguidos de tratamento biológico. No entanto, estes processos ainda não conseguem eliminar tais contaminantes como resíduos de antibióticos, pesticidas, surfactantes, entre outros.
Assim, o estudo de novas alternativas para a melhoria da qualidade e reuso de água se torna importante no que tange os processos que utilizam águas em seus processos. A recente busca por novas tecnologias para otimizar o uso da água e melhorar o processo eficiência demonstra as preocupações da indústria alimentícia quanto à reduzida disponibilidade de água (Fatima et al., 2021).
Nas últimas décadas, muitas pesquisas têm foco no tratamento de abatedouros e de carnes processamento de águas residuais para fornecer descarga adequada ou para garantir a reutilização segura.
Atualmente as tecnologias avançadas disponíveis buscam conseguir uma maior eficiência de remoção dos parâmetros (físicos, químicos e eventualmente biológicos) para água de reuso. A separação por membranas é apontada como uma tecnologia promissora, capaz de produzir água de reuso, devido à o potencial para remover microrganismos e matéria em suspensão e permitir a minimização do uso de produtos químicos e custos de descarte (Malik, Abdul; Erginkaya, 2019; Altowayti et al., 2022). A seleção do formato e composição da membrana, e do tipo de separação é efetuada com base nas características da água que se objetiva obter.

Resultados Esperados:
1)Quanto ao Uso de membranas no tratamento de água de pré-chiller em escala piloto e industrial visando o reuso no próprio equipamento
- Validar o processo de tratamento de água de pré-chiller para reuso, por meio do processo de separação por membranas, desenvolvido em bancada e protegido intelectualmente (PI BR1020130215856) pela empresa parceira e IES envolvida, em escala piloto;
- Caracterizar a água do sistema de pré-resfriamento (pré-chiller) antes e após tratamento em escala piloto em relação as características físico-química e microbiológicas;
- Investigar o comportamento das membranas (MF, UF, NF, OR e com adição de lipase) no tratamento de água de pré-chiller do processo em escala piloto e industrial, em relação a parâmetros operacionais, pressão, incrustação e permeação;
- Aplicar o protótipo em escala industrial para o tratamento de água em pré-resfriamento (pré-chiller), e avaliando as características microbiológicas, físico-químicas da água tratada, visando seu reuso;
- Avaliar economicamente o tratamento proposto em relação a diminuição da demanda de água doce através da reciclagem no pré-chiller e a diminuição do volume de descarga na água residual desse processo, bem como melhoria no consumo energético.

2)Quanto ao Uso de membranas no tratamento de água residuária de lagoas de estabilização de abatedouro de frango
- Caracterizar amostras de água residuária de abatedouro de frango obtidas após o tratamento secundário (lagoas de estabilização) em relação aos parâmetros físico-químicos e microbiológicos;
- Aplicar o protótipo de membranas no tratamento da água residuária obtida da lagoa de estabilização;
- Investigar o fluxo de permeado do protótipo no tratamento da água residuária obtida da lagoa de estabilização;
- Investigar a possibilidade de utilização da água tratada de acordo com a qualidade e às diretrizes da OMS para o reuso industrial (reutilização de água de processo, reutilização sem contato com o produto, e/ou etapas de limpeza e higienização, depenagem, trocadores de calor, caldeiras, torres de resfriamento, entre outros).