A amonificação é um processo biológico no qual o azoto ligado organicamente sob a forma de proteínas, aminoácidos ou ácidos nucleicos é convertido em amoníaco (NH₃) ou amónio (NH₄⁺) através da decomposição de material orgânico. Este processo é um componente central do ciclo do azoto na natureza e desempenha um papel importante no tratamento de águas residuais industriais, particularmente na purificação biológica de águas residuais com um elevado teor de azoto orgânico, como é frequentemente o caso na indústria alimentar, na indústria química e na agricultura.
Índice
Contexto técnico
A amonificação é efectuada por uma variedade de microrganismos, tais como bactérias e fungos, que ocorrem em condições aeróbias e anaeróbias. O processo começa quando estes microrganismos decompõem compostos orgânicos de azoto, como as proteínas e a ureia. Durante a degradação, o azoto ligado organicamente é convertido em amoníaco ou amónio por enzimas, dependendo das condições ambientais, especialmente o pH e a temperatura.
O amoníaco (NH₃) e o amónio (NH₄⁺) encontram-se num equilíbrio que depende fortemente do valor do pH:
- Bei neutralen oder sauren Bedingungen (pH < 7) liegt Stickstoff hauptsächlich als Ammonium (NH₄⁺) vor.
- Em condições alcalinas (pH > 7), o amónio converte-se em amoníaco gasoso (NH₃).
Aplicação na prática
A amonificação é uma etapa essencial no tratamento biológico de águas residuais, uma vez que representa a primeira parte da degradação do azoto. O amoníaco ou amónio formado pela amonificação é posteriormente convertido em processos de purificação biológica subsequentes, como a nitrificação e a desnitrificação, a fim de remover os compostos de azoto das águas residuais e garantir o cumprimento dos limites de emissão de azoto.
As áreas típicas de aplicação no tratamento de águas residuais industriais incluem
1. estações de tratamento de águas residuais municipais e industriais
A amonificação é o primeiro passo na degradação do azoto, em que os compostos orgânicos de azoto das águas residuais são degradados biologicamente. Tem lugar nos tanques de lamas activadas ou em reactores anaeróbios ou aeróbios especiais.
Foto: Tanque de desnitrificação e nitrificação para águas residuais industriais da indústria alimentar no Chile, fábrica ALMA BHU BIO
2. reactores aeróbios
Nas estações de tratamento biológico aeróbio de águas residuais, como o processo de lamas activadas ou o Reator de Biofilme de Leito Móvel (MBBR), a amonificação ocorre em paralelo com a decomposição de substâncias orgânicas. Os microrganismos convertem o azoto orgânico em amónio, que é então disponibilizado para a nitrificação subsequente.
Foto: Foto da nossa filtração biologicamente activada, um processo combinado de limpeza mecânica e biodegradação(ALMA BHU BAF)
3. Estações de tratamento anaeróbio
Nas unidades de biogás anaeróbias, que são frequentemente utilizadas para tratar águas residuais altamente orgânicas ou lamas provenientes da indústria alimentar e da agricultura, a amonificação é um processo importante para converter o azoto orgânico em amoníaco, que é depois tratado no decurso do ciclo do azoto.
Foto: Exemplo de um reator anaeróbio para a produção de biogás a partir de águas residuais(ALMA BHU GMR)
Relevância para o tratamento de águas residuais
No tratamento de águas residuais industriais, a amonificação é crucial para fornecer compostos de azoto numa forma que possa ser decomposta em processos biológicos subsequentes. O azoto amoniacal libertado pela amonificação é oxidado a nitrito (NO₂-) e, finalmente, a nitrato (NO₃-) na fase seguinte da nitrificação. No processo subsequente de desnitrificação, o nitrato é ainda reduzido, em condições anaeróbias, a azoto gasoso (N₂), que se liberta para a atmosfera.
Factores de influência
O processo de amonificação é influenciado por várias condições de funcionamento:
- Temperatura: A amonificação é uma reação dependente da temperatura. As temperaturas mais elevadas (entre 20-35°C) promovem a atividade dos microrganismos, enquanto as temperaturas mais baixas abrandam o processo de decomposição.
- Valor de pH: Um valor de pH ligeiramente alcalino suporta a conversão de amónio em amoníaco, o que pode ser crucial no tratamento de águas residuais, especialmente em processos como a remoção de amoníaco.
- Disponibilidade de oxigénio: Embora a amonificação possa ocorrer tanto em condições aeróbias como anaeróbias, é frequentemente mais eficiente em processos anaeróbicos, tais como centrais de biogás, uma vez que os microrganismos estão mais bem adaptados à decomposição de material orgânico em ambientes com pouco oxigénio.
- Relação C/N: A relação entre o carbono e o azoto (relação C/N) nas águas residuais tem uma influência significativa na amonificação. Uma relação C/N equilibrada promove a degradação microbiana e, consequentemente, a conversão do azoto orgânico em amónio.
Vantagens e desvantagens da amonificação no tratamento de águas residuais
Vantagens:
- Processo essencial na degradação do azoto: A amonificação é a base para a subsequente nitrificação e desnitrificação, que é crucial para a remoção do azoto das águas residuais.
- Degradação eficiente de substâncias orgânicas: A conversão de azoto orgânico em amoníaco/amónio através da amonificação permite a degradação biológica de compostos de azoto em estações de tratamento de águas residuais municipais e industriais.
Desvantagens:
- Formação de amoníaco: Em determinadas condições, a amonificação pode levar à formação de amoníaco, que é tóxico para os organismos aquáticos em concentrações mais elevadas e, em alguns casos, exige processos adicionais de tratamento de gases, como a remoção do amoníaco.
- Odores incómodos: A libertação de amoníaco gasoso pode causar problemas de odor, especialmente em tanques de tratamento abertos ou em sistemas mal ventilados.
Conclusão
A amonificação é um processo biológico fundamental no tratamento de águas residuais industriais que permite a decomposição do azoto orgânico em amónio. Constitui a base para processos subsequentes, como a nitrificação e a desnitrificação, que conduzem à remoção completa do azoto das águas residuais. Ao controlar a temperatura, o valor do pH e a disponibilidade de oxigénio, a amonificação pode ser optimizada para garantir uma eliminação eficaz do azoto e cumprir os requisitos de descarga de águas residuais.
