Descoloration of industrial dyes and simulated textile effluents dyes by turnip peroxidase

Quim. Nova, Vol. 35, No. 5, 889-894, 2012 Maria Cristina Silva*, Angelita Duarte Corrêa e Juliana Arriel Torres Departamento de Química, Universidade Federal de Lavras, CP 3037, 37200-000 Lavras - MG, Brasil Maria Teresa Sousa Pessoa Amorim. Departamento de Engenharia Têxtil, Universidade do Minho, 4800-058 Guimarães, Portugal Artigo DESCOLORAÇÃO DE CORANTES INDUSTRIAIS E EFLUENTES TÊXTEIS SIMULADOS POR PEROXIDASE DE NABO (Brassica campestre) Recebido em 21/4/11; aceito em 11/11/11; publicado na web em 23/1/12 DESCOLORATION OF INDUSTRIAL DYES AND SIMULATED TEXTILE EFFLUENTS DYES BY TURNIP PEROXIDASE The removal of important textile dyes by turnip peroxidase (TNP) was evaluated. The textile effluents besides the residual dyes contain also chemical auxiliaries such as salts, dispersing and wetting agents. The effect of these was evaluated in the removal of the dyes reactive blue 21 and reactive blue 19 by TNP in synthetic effluents. A decrease of the efficency decolorization was observed. The action of the enzyme on colour removal of dye mixture was equivalent to the dyes alone. The chemical demand of oxygen in the effluent after enzymatic treatment had a significant increase in relation to the untreated effluent. Keywords: turnip peroxidase; synthetic effluent; decolorization. INTRODUÇÃO Nos últimos anos, o nível de compostos xenobióticos nos ecossistemas aquáticos tem aumentado de forma alarmante, como resultado da atividade antropogênica sobre o meio ambiente. Neste contexto, o setor têxtil merece destaque, sendo responsável por 15% do consumo industrial de água. Este fato, associado ao baixo aproveitamento dos insumos (especialmente corantes), faz com que a indústria têxtil seja responsável pela geração de grandes volumes de resíduos, com elevada carga orgânica e forte coloração.1 Estima-se que aproximadamente 20% da carga de corantes seja liberada nos resíduos de tingimento durante o processamento têxtil.2 Além de corantes residuais, os efluentes têxteis contêm também auxiliares químicos, como surfactantes, sais, óleos e graxas. Estes auxiliares químicos utilizados no processo de tingimento contribuem para a complexidade do tratamento destes efluentes.3 Substâncias como detergentes e dispersantes podem interromper a remoção do nitrogênio por bactérias nitrificantes em processos de lodo ativado.4,5 O tingimento com corantes reativos baseia-se na formação de ligações covalentes com os grupos hidroxila ionizados da celulose, em pH alto e temperaturas elevadas. Nestas condições, a hidrólise do corante ocorre como uma reação secundária, impossibilitando que este se ligue covalentemente à fibra, uma vez que o corante hidrolisado não mais reage com a celulose. Parte do corante hidrolisado pode ainda ser absorvida pela celulose como se fosse um corante direto, por meio de interações de van der Waals,2 mas o restante acaba por ser liberado para o efluente.6 Portanto, banhos de tingimento contendo corantes reativos além dos auxiliares químicos e sais contêm também corantes hidrolisados. Além da interferência estética, quando não tratados adequadamente, e lançados em águas naturais, os efluentes provenientes da indústria de corantes ou de processos envolvendo tingimento de fibras têxteis podem interferir na absorção da luz pelos vegetais e animais do ambiente aquático, provocando modificações nas atividades fotossintetizantes da biota aquática.7 Uma combinação de processos físicos, químicos e biológicos tem sido proposta para a remoção da cor, entretanto, geralmente, *e-mail: são processos de custo elevado.8,9 Dentro deste contexto, e tendo em vista a implementação de normas cada vez mais rigorosas em relação ao descarte de resíduos no meio ambiente, o desenvolvimento de processos alternativos e de alta eficiência para a remoção da cor em efluentes industriais é de extrema importância. Cada vez mais é reconhecido o uso das enzimas em processos de remediação para tratamento de poluentes específicos. Estas podem atuar em compostos recalcitrantes, para removê-los por precipitação ou transformação em outros produtos inócuos.10 Podem também mudar as características de um determinado rejeito para aumentar sua biodegradabilidade, ou auxiliar na bioconversão dos rejeitos em produtos de maior valor agregado.11 As principais oxirredutases, lacases e peroxidases apresentam potencial no tratamento de uma variedade de compostos orgânicos, incluindo corantes12,13 e seu uso pode ser uma prática interessante para a descoloração de corantes sintéticos. Estas enzimas podem catalisar a transformação/degradação de corantes aromáticos, tanto por precipitação como pela ruptura do anel aromático.14 As peroxidases podem ser classificadas em três superfamílias: planta peroxidase, animal peroxidase e catalase peroxidase. A superfamília planta peroxidase está ainda subdividida em três classes: a classe I, que inclui as peroxidases intracelulares; a classe II, que consiste em peroxidases fúngicas extracelulares e a classe III, que compreende as classes vegetais, sendo a isoenzima C da horsehadish peroxidase o exemplo mais estudado.14,15 O uso de enzimas na remoção da cor de efluentes industriais apresenta limitações devido ao baixo rendimento e o alto custo de produção destes biocatalisadores. Entretanto, a redução do custo de produção dessas enzimas pode ser obtida pela utilização de vegetais contendo alta atividade enzimática, que podem ser aplicados diretamente com a mesma eficiência que a enzima purificada.16 Neste contexto, foi feita a avaliação do potencial de descoloração de vários corantes utilizados na indústria têxtil por peroxidase extraída do nabo (PEN). A enzima bruta extraída foi utilizada diretamente nos ensaios de oxidação, ou seja, não foi feito nenhum processo de purificação, para diminuir os custos do processo. A remoção destes corantes pela PEN foi avaliada também no efluente têxtil sintético que simula as etapas de pré-tratamento e tingimento e apresenta em sua constituição sais e auxiliares químicos. 890 Silva et al. Uma vez que os efluentes reais normalmente incluem mais de um componente de cor, a descoloração de uma mistura de três corantes reativos pela PEN também foi avaliada. PARTE EXPERIMENTAL Os experimentos foram desenvolvidos no Laboratório de Investigação de Química e Ambiente do Departamento de Engenharia Têxtil da Universidade do Minho, na cidade de Guimarães, Portugal. Corantes Quim. Nova A mistura reacional foi incubada em espectrofotômetro acoplado a um banho termostatizado e a absorbância dos corantes foi medida em diferentes tempos, durante os experimentos. O acompanhamento da oxidação foi feito no comprimento de onda máximo de cada corante: turqueza remazol G 133% - CTR (624 nm); remazol brilliant blue R - RBBR (596 nm), levafix brilliant green E 5BA – RG21 (596 nm), remazol vermelho ultra RGB - RVU (517 nm), remazol brilliant orange 3R (490 nm) – RBO3R; acid orange 52– AO52 (452 nm) e 600 nm para o acid blue 62 (AB62). Os ensaios foram realizados em (...truncated)