Estudo da obtenção de gelatina a partir de raspa Wet-Blue da indústria de curtumes

Mestrado em Engenharia Química. Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental.

Metodologia de análise de dioxinas em cinzas obtidas da incineração de couro Wet-Blue

O presente trabalho trata da validação de uma metodologia de análise para a determinação de dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDDs) em cinzas obtidas através de um processo de incineração de aparas de couro wet-blue. As dioxinas, compostos de extrema toxicidade, podem ser formadas na superfície das partículas de cinzas em reações de combustão. O mecanismo de formação de PCDDs requer uma atmosfera rica em oxigênio, uma fonte de cloro e a presença na cinza de um metal capaz de catalizar uma reação Deacon. O couro wet-blue apresenta em sua composição os precursores para a formação de dioxinas tais como o cloro e o metal catalisador sódio, cuja presença destes elementos foi comprovada por análises de superfície realizadas no couro e nas cinzas usando as técnicas de Rutherford Back-scattering Spectrometry (RBS) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Desta forma, torna-se necessária a análise de dioxinas em cinzas de couro para especificar seu tratamento e destino final. As cinzas de couro foram obtidas numa unidade de bancada de incineração com reator de leito fixo, processo conhecido como GCC (Gaseificação e Combustão Combinadas). A metodologia utilizada para analisar dioxinas nas cinzas de couro foi baseada no Método 8280B da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos da América (EPA-USA). Este método descreve os procedimentos de extração de matrizes específicas, o clean-up para os analitos específicos e a determinação de dioxinas através das técnicas de cromatografia gasosa de alta resolução e espectrometria de massa de baixa resolução. O sucesso da análise depende da preparação dos extratos das amostras, etapa conhecida como clean-up, a qual é descrita minuciosamente neste trabalho, incluindo a montagem das colunas cromatográficas. A eficiência de extração das dioxinas foi obtida com os resultados comparativos das análises entre matrizes contaminadas com solução padrão de dioxinas e o padrão analítico. A validação deste método para análise de dioxinas policloradas em cinzas de couro wet-blue foi considerada satisfatória para os objetivos do trabalho, uma vez que a eficiência de extração de dioxinas obtida ficou dentro dos critérios estabelecidos pelo método.

Determinação das espécies de cromo nas cinzas da incineração de couro wet-blue em reatores de leito fixo e leito fluidizado

Este trabalho tem como objetivo a determinação quantitativa da concentração de cromo (III, VI e total) nas cinzas de serragem de couro wet-blue, incineradas em reatores de leito fixo nas temperaturas de 450, 550 e 650 C e reator de leito fluidizado nas temperaturas de 730, 780, 830 e 850 C, verificando se estes resultados estão dentro dos limites permitidos pelas normas ambientais brasileiras e, consequentemente, se em relação à concentração de cromo, os processos de incineração utilizados são uma maneira adequada de promover a eliminação ambientalmente aceitável da serragem de couro wet-blue. Realizou-se, neste trabalho, o estudo dos procedimentos para digestão da amostra, dos métodos analíticos quantitativos para a determinação da concentração de cromo que constatou-se depender da valência a ser analisada. As determinações de cromo total e cromo hexavalente contido nas cinzas foram realizadas após digestão ácida e digestão alcalina da amostra, respectivamente. Após o processo de digestão o cromo total (na forma de Cr (VI)) e o cromo hexavalente foram determinados por dois métodos espectrofotométricos na forma de Cr (VI) em meio ácido com difenilcarbazida (DPC) e após redução na forma de Cr (III), complexado com EDTA. O cromo total também foi determinado por volumetria empregando o método titulométrico. Este método não foi empregado na determinação de cromo hexavalente devido aos baixos teores deste nas cinzas. O teor de Cr (III) foi obtido pela diferença entre o cromo total e cromo hexavalente Procedendo-se a análise estatística dos resultados de cromo hexavalente e total nas cinzas pelos diferentes técnicas analíticas, independente do tipo de incinerador, verificou-se que não há diferenças significativas entre os mesmos. Podendo, portanto, utilizar quaisquer uma das técnicas para avaliá-los. Comparando-se os resultados das análises obtidos na incineração da serragem de couro wet-blue em reator de leito fixo e reator de leito fluidizado em diferentes temperaturas, verificou-se que no reator de leito fixo o teor de Cr (VI) nas cinzas geradas foi muito baixa, praticamente inexistente; enquanto que no reator de leito fluidizado se a temperatura de combustão não for muito alta o teor de Cr (VI) ficará dentro dos limites aceitáveis. As cinzas provenientes de qualquer um dos processos de incineração analisadas, neste trabalho, tanto do reator de leito fixo como de leito fluidizado não é conveniente que seja descartada diretamente no solo. As mesmas devem ser aproveitadas na indústria de cerâmicos, ou mesmo em algum processo que visa recuperar o cromo.

Estudo da estabilidade térmica da pele

Mestrado em Engenharia Química

Produção de carvão activado a partir de resíduos da indústria de curtumes

As aparas de wet-blue e de wet-white constituem um resíduo sólido da indústria de curtumes com um elevado teor em carbono, tornando relevante a sua utilização na preparação de materiais de interesse tecnológico. Este trabalho teve como objectivo a preparação de carvões activados a partir de resíduos da indústria de curtumes. Os métodos de activação utilizados para a preparação dos carvões activados foram a activação física com dióxido de carbono e activação química com hidróxido de potássio. A carbonização dos resíduos foi estudada na gama de temperaturas de 500 ºC a 800 ºC, verificando-se que a sua carbonização se pode considerar completa para a temperatura de 800 ºC. Na activação física os precursores foram previamente carbonizados sob uma atmosfera inerte a 800 ºC e posteriormente activados a 940 ºC usando o CO2 como agente activante. Na etapa de activação variou-se o tempo de activação (20, 40 e 60 minutos) de modo a estudar a influência do grau de queima nas propriedades texturais dos carvões activados. O carvão activado obtido pelo método de activação física com maior área superficial específica foi o carvão preparado a partir do resíduo de wet-blue para um tempo de activação de 40 minutos e grau de queima de 23 % (SBET = 152 m2/g). Para a activação química, procedeu-se à impregnação dos precursores com KOH usando razões mássicas de impregnação KOH:precursor de 0,5:1, 1:1 e 3:1. A impregnação foi efectuada directamente nos resíduos de wet-blue e de wet-white e nos resíduos de wet-blue e de wet-white carbonizados. A activação foi efectuada a 940 ºC sob uma atmosfera inerte, com uma velocidade de aquecimento de 5 ºC/min, e um tempo de activação de 1 hora. No caso da série de carvões activados obtidos por impregnação do precursor, o carvão que exibe melhores propriedades texturais é o carvão activado preparado por impregnação na razão de 1:1 a partir do resíduo de wet-blue (SBET = 1696 m2/g). Na série de carvões activados preparados por impregnação do precursor carbonizado, o carvão com melhores propriedades texturais é o carvão proveniente da impregnação do carbonizado do resíduo de wet-blue na razão de 3:1 (SBET = 1507 m2/g). Os carvões activados obtidos por este método de activação são essencialmente microporosos e com elevada área superficial específica. Testes de adsorção preliminares mostram que estes carvões activados têm um bom desempenho para a remoção de cor de efluentes da indústria de curtumes. Concluiu-se que por activação química com KOH dos resíduos de wet-blue e wet-white se obtêm carvões activados com boas propriedades texturais, elevadas áreas superficiais específicas e elevado volume de microporos, quando comparadas com as dos carvões activados resultantes da activação física. Deste modo, chegou-se à conclusão que ambos os resíduos são bons precursores para a produção de carvão activado, mais propriamente recorrendo à activação química, reduzindo assim o volume de resíduos da indústria de curtumes destinados ao aterro.

Preparação de materiais de carbono para a adsorção de compostos orgânicos voláteis (COV).

A presente dissertação estudou a produção de carvão ativado a partir de resíduo de wet-blue, proveniente da indústria de curtumes, para a adsorção de compostos orgânicos voláteis, nomeadamente o acetato de etilo. Este estudo teve como principais objetivos: a otimização das condições de preparação de carvões ativados a partir deste tipo de resíduo; a avaliação do seu desempenho na adsorção do acetato de etilo e a correlação das propriedades texturais dos adsorventes com o seu desempenho na adsorção do COV. O método de ativação para a preparação dos carvões ativados foi a ativação química com hidróxido de potássio. Nesta etapa foi estudado o efeito da temperatura de ativação e da razão de impregnação KOH:precursor nas propriedades texturais. Nestes ensaios observou-se uma diminuição do rendimento de carbonizado com o aumento da temperatura de ativação e da razão KOH:precursor. Para a caracterização dos carvões ativados foram determinados os seus parâmetros texturais a partir das isotérmicas de adsorção/dessorção de N2 a 77 K. O carvão ativado com melhores propriedades texturais foi o ativado a 900ºC e com razão de impregnação de 3:1, m ca_900 3:1, com área superficial específica de 1902 m2/g, seguindo-se o carvão preparado a 800 ºC e com a mesma razão de impregnação, m ca_800 3:1, com área superficial específica de 1830 m2/g. Por fim, foi avaliado o desempenho do carvão ativado selecionado, m ca_800 3:1, na remoção de acetato de etilo de uma corrente gasosa. Foram efetuados ensaios de adsorção/ dessorção de acetato de etilo e o modelo de Langmuir foi ajustado aos resultados experimentais obtidos, tendo-se determinado uma capacidade de saturação de 500 mgCOV/ gadsorvente.

Novos artigos e sistemas no processamento do couro

A necessidade de diminuir os consumos de energia, não só por questões financeiras mas também por questões ambientais, faz com que sejam feitos esforços no sentido da implementação de energias renováveis bem como da melhoria e expansão das soluções técnicas já conhecidas. Uma das maiores fontes de energia renovável, senão mesmo a maior, é a energia solar que, no futuro, terá uma contribuição muito significativa, quer na satisfação dos consumos energéticos, quer na racionalização da sua utilização, isto é, na melhoria da eficiência do consumo. O presente trabalho focou-se na procura de um sistema solar térmico para o pré-aquecimento da água quente a ser utilizada numa fábrica de curtumes, a empresa Curtumes Aveneda, Lda. Em simultâneo, desenvolveram-se e optimizaram-se processos de produtos específicos que o mercado exige actualmente, visando uma economia de recursos (matérias-primas, água e energia), objectivando sempre a sua viabilidade económica. No que respeita à procura do sistema solar térmico, inicialmente foram realizados levantamentos relativos ao consumo de água, quente e fria, na respectiva empresa. Esta avaliação focou-se em todos os sectores consumidores intensivos de água, tais como a ribeira, curtume e a tinturaria, excluindo o sector de acabamento uma vez que o consumo aqui é insignificante relativamente aos sectores citados anteriormente. Com base no levantamento efectuado foi dimensionado um sistema solar térmico para o pré aquecimento da água quente que conduz a uma economia anual de 107.808,3 kWh de energia térmica, representativa de 29% do consumo anual de energia térmica de aquecimento de água. Foi efectuada análise económica deste investimento que mostrou um índice de rentabilidade superior à unidade e um tempo de retorno do investimento de 9 anos. Desenvolveu-se com sucesso um produto de couro a partir de wet-blue, designado por crispado, produto normalmente produzido a partir da pele em tripa e muito difícil de obter a partir de wet-blue. Este produto caracteriza-se pela sua forma granular irregular e firme da pele. O processo desenvolvido foi ainda optimizado no sentido da redução do consumo de água e de energia. Tendo em conta a necessidade da empresa também se tentou melhorar as características do couro wet-white, muito solicitado actualmente, com resultados positivos no que respeita à temperatura de contracção do couro e às propriedades físico-mecânicas mas sem se atingir o principal objectivo que seria tornar a cor mais clara e mais pura. Foram desta forma dados contributos importantes para a empresa que, assim, dimensionou um sistema mais económico para o aquecimento de água que vai adoptar e ficou com um processo disponível para produzir um produto até então não conseguido.

Utilização de resíduos da indústria de couro como fonte nitrogenada para o capim-elefante

Uma grande variedade de produtos tóxicos é emitida durante o processo de tratamento do couro nos curtumes que usam o cromo III para obter o couro wet blue. O resíduo sólido (raspas e aparas) contém cerca de 3 % de Cr III, que representa um sério problema ambiental e não tem, atualmente, destino adequado. O resíduo de couro após extração de Cr (colágeno) foi utilizado como fonte nitrogenada para o capim-elefante (Pennisetum purpureum Schum cv. Napier), em um Latossolo Vermelho-Amarelo, aplicando-se quatro doses do colágeno (4, 8, 16 e 32 t ha-1) e três tratamentos adicionais (testemunha; adubação com N mineral e resíduo de couro wet blue- sem a extração do Cr). O colágeno é uma boa fonte nitrogenada alternativa para crescimento do capim-elefante até a dose de 16 t ha-1. O resíduo de couro wet blue não disponibilizou N durante o cultivo de capim-elefante. Isso mostra que a extração do Cr utilizando-se o ácido fosfórico é fundamental para uso do rejeito de couro como fonte nitrogenada na agricultura. A aplicação do colágeno supriu a necessidade de N para plantas de capim-elefante, semelhantemente à adubação com N mineral.

Resíduo de Curtumes como Fonte de Nitrogênio para Trigo e Arroz em Sucessão

RESUMO O processo de estabilização necessário para o curtimento das peles, na indústria coureira, gera grande quantidade de resíduo sólido colagênico com elevado potencial poluidor. Esse resíduo contém elevado teor de nitrogênio, o que confere ao resíduo potencial para uso agrícola. Para avaliar a viabilidade da aplicação de rejeito da indústria do couro, como fonte nitrogenada para as culturas do trigo e arroz de sequeiro, foi implantado um experimento em casa de vegetação com cinco doses de N provenientes do colágeno (0, 225, 450, 675 e 900 mg kg-1) e três tratamentos adicionais (controle, ureia e ureia reposta no segundo cultivo). A aplicação de até 675 mg kg-1 de N via colágeno propiciou produção de matéria seca de plantas de trigo similar à aplicação de N mineral e maior massa de grãos de trigo em todas as doses estudadas (14 a 41 % superiores à aplicação de N mineral). Como fonte residual, a aplicação do colágeno proporcionou níveis de N no solo suficientes para obter massa de grãos de arroz nas doses mais elevadas (acima de 675 mg kg-1de N via colágeno), sem que os teores de Cr foliares sejam considerados tóxicos. O colágeno pode ser boa alternativa para a implantação da cultura do arroz após a colheita de trigo, sem prejuízos de produtividade e necessidade de reposição de fertilizantes nitrogenados, se aplicado na dose 675 mg kg-1 de N fornecido via colágeno.

Resíduos sólidos de curtumes como adsorventes para a remoção de corantes em meio aquoso

The tanning process in the leather industry generates very high quantities of chromium-containing solid waste ("wet blue" leather). Environmental concerns and escalating landfill-costs are becoming increasingly serious problems for the leather industry and an alternative disposal is needed. In this work, we are presenting a novel application for this solid waste, which is the removal of organic contaminants from aqueous-solution. The adsorption isotherm of "wet blue" leather waste from the AUREA tanning company in Erechim-RS (Brazil) showed that this material presents high adsorption capacities of the reactive textile dyes.

Balanço de massa : uma ferramenta para otimizar os processos de ribeira e curtimento

O setor do couro é de grande interesse para a economia do País, pois a produção mundial de couros é de 329,75 milhões e a do Brasil é de 35,50 milhões, com uma participação mundial de 10,77%, da qual grande parte é para exportação. O processamento de peles em couro consiste em diversas etapas, com adições seqüenciais de produtos químicos em meio aquoso, intercaladas por lavagens e processos mecânicos. Sabe-se que os mais diversos impactos ambientais são gerados nesta indústria, tornando o presente trabalho importante por analisar quantidades adicionadas de água, pele e insumos químicos, também por avaliar a produção, e respectivas quantidades geradas de couro, de resíduos sólidos, de efluentes líquidos, assim como de suas concentrações. Este trabalho teve por objetivo a caracterização das peles e dos banhos residuais, de ribeira e curtimento, através de análises químicas, para efetuar o balanço de massa destas operações. Para a realização desse balanço, foram definidos critérios para o monitoramento dos processos e foram estabelecidos e/ou adaptados os métodos analíticos adequados para quantificar as correntes de entrada e as concentrações das correntes de saída, através de amostragens de águas residuais e de peles, em cada etapa dos processos de ribeira e de curtimento. Foi feito o balanço global e por componentes em escalas piloto e industrial. Através da caracterização das peles por meio das análises químicas, foi mostrado que o processo piloto é representativo para o processo industrial A pesquisa demonstrou a importância do balanço de massa, pois somente através da análise do aproveitamento e das perdas nas diferentes etapas de transformação da matéria-prima pele em wet-blue, é possível otimizar a relação entre os materiais empregados no processo. Os dados obtidos podem ser utilizados como ferramenta para a implementação da gestão e gerenciamento de melhorias no processo produtivo em curtumes, onde se busca manter a qualidade do produto final e diminuir o impacto ambiental e econômico.

Desenvolvimento de compósito de pu de mamona com carga de resíduo de couro para isolação térmica

The standardization of the bovine skin thickness in the leather industry generates a residue known as wet-blue . At the end of twentieth century, the brazilian industry discarded about 131 thousand tons of this residue in nature, provoking a great environmental liability. In this paper is presented the analyses of the termophysical properties, thermal and volumetric expansion performance of a composite of vegetable resin of castor oil plant (Ricinus communis) with load of industrial residue of leather "wet-blue", for application as thermal isolation material of warm surfaces. There were considered four percentile levels of residue load in the proportions in mass of 0%, 5%, 10% and 15%, added to the expansible resin of castor oil plant in two configurations: sawed leather and crushed leather in a smaller particle (powder) by grinding in a mill of balls. Twenty-one proof bodies were produced for termophysical properties analysis (three for each configuration) and four proof bodies for rehearsals of thermal acting. Analyses of thermal acting were done in test cameras. The results of the rehearsals were compared to those obtained considering the castor oil plant foam without residue addition. A small reduction of the thermal conductivity of the composite was observed in the proportion of 10% of leather residue in both configurations. Regarding thermal conductivity, calorific capacity and diffusivity, it was verified that the proposed composite showed very close values to the commercial insulating materials (glass wool, rock wool, EPS). It was still demonstrated the technical viability of the use of composite as insulating thermal for systems of low potency. The composite presented larger volumetric expansion with 15% of sawed residue of leather.

Prevention of increased abnormal fundus autofluorescence with blue light-filtering intraocular lenses

PURPOSE To observe changes in fundus autofluorescence 2 years after implantation of blue light-filtering (yellow-tinted) and ultraviolet light-filtering (colorless) intraocular lenses (IOLs). SETTING Department of Ophthalmology and Visual Science, Nagoya City University Graduate School of Medical Sciences, Nagoya, Japan, and the Department of Ophthalmology, University of Bern, Bern, Switzerland. DESIGN Prospective comparative observational study. METHODS Patients were enrolled who had cataract surgery with implantation of a yellow-tinted or colorless IOL and for whom images were obtained on which the fundus autofluorescence was measurable using the Heidelberg Retina Angiogram 2 postoperatively. The fundus autofluorescence in the images was classified into 8 abnormal patterns based on the classification of the International Fundus Autofluorescence Classification Group, The presence of normal fundus autofluorescence, geographic atrophy, and wet age-related macular degeneration (AMD) also was recorded. The fundus findings at baseline and 2 years postoperatively were compared. RESULTS Fifty-two eyes with a yellow-tinted IOL and 79 eyes with a colorless IOL were included. Abnormal fundus autofluorescence did not develop or increase in the yellow-tinted IOL group; however, progressive abnormal fundus autofluorescence developed or increased in 12 eyes (15.2%) in the colorless IOL group (P = .0016). New drusen, geographic atrophy, and choroidal neovascularization were observed mainly in the colorless IOL group. The incidence of AMD was statistically significantly higher in the colorless IOL group (P = .042). CONCLUSIONS Two years after cataract surgery, significant differences were seen in the progression of abnormal fundus autofluorescence between the 2 groups. The incidence of AMD was lower in eyes with a yellow-tinted IOL. FINANCIAL DISCLOSURE No author has a financial or proprietary interest in any material or method mentioned.

Seawater carbonate chemistry and biological processes during experiments with early life stages of the blue mussel Mytilus edulis, 2010

Several experiments have shown a decrease of growth and calcification of organisms at decreased pH levels. There is a growing interest to focus on early life stages that are believed to be more sensitive to environmental disturbances such as hypercapnia. Here, we present experimental data, acquired in a commercial hatchery, demonstrating that the growth of planktonic mussel (Mytilus edulis) larvae is significantly affected by a decrease of pH to a level expected for the end of the century. Even though there was no significant effect of a 0.25-0.34 pH unit decrease on hatching and mortality rates during the first 2 days of development nor during the following 13-day period prior to settlement, final shells were respectively 4.5±1.3 and 6.0±2.3% smaller at pHNBS~7.8 (pCO2~1100-1200 µatm) than at a control pHNBS of ~8.1 (pCO2~460-640 µatm). Moreover, a decrease of 12.0±5.4% of shell thickness was observed after 15d of development. More severe impacts were found with a decrease of ~0.5 pHNBS unit during the first 2 days of development which could be attributed to a decrease of calcification due to a slight undersaturation of seawater with respect to aragonite. Indeed, important effects on both hatching and D-veliger shell growth were found. Hatching rates were 24±4% lower while D-veliger shells were 12.7±0.9% smaller at pHNBS~7.6 (pCO2~1900 µatm) than at a control pHNBS of ~8.1 (pCO2~540 µatm). Although these results show that blue mussel larvae are still able to develop a shell in seawater undersaturated with respect to aragonite, the observed decreases of hatching rates and shell growth could lead to a significant decrease of the settlement success. As the environmental conditions considered in this study do not necessarily reflect the natural conditions experienced by this species at the time of spawning, future studies will need to consider the whole larval cycle (from fertilization to settlement) under environmentally relevant conditions in order to investigate the potential ecological and economical losses of a decrease of this species fitness in the field.