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Treatment of Olive Oil Industry Effluents by Electrocoagulation
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Resumo(s)
The olive industry is one of the most economically significant agro-industrial sectors in the Mediterranean region, particularly in Portugal, one of the world’s leading producers and exporters of olive oil. The extraction process generates significant amounts of waste, namely olive mill wastewater and olive pomace (OP), which account for approximately 80% of the initial mass processed. OP is characterized by a high organic load, a recalcitrant lignocellulosic structure, and the presence of phytotoxic phenolic compounds, which pose a significant environmental challenge.
This dissertation evaluated the feasibility of electrocoagulation (EC) in batch mode, using recycled aluminum electrodes produced from Computer Numerical Control machining metal shavings, for the treatment of diluted OP from a circular economy perspective. Despite the widespread application of EC in wastewater treatment, its direct application to OP extracts remains largely unexplored.
Initial characterization revealed a moisture content of 64.2% and a total phenolic compounds (TPC) concentration of 4.9 mg gallic acid equivalents/g on a wet basis, compatible with two-phase extraction systems. The initial pH, current intensity, electrode spacing, and stirring speed were evaluated, while monitoring the removal of Chemical Oxygen Demand (COD), TPC, and UV-Vis absorbance (~225 nm), as well as energy consumption.
The optimal conditions identified were pH 3, 0.25 A, a spacing of 1.0 cm, and 300 rpm. The most significant improvements occurred during the first 20 minutes of electrolysis, an operating point that allows for a ~33% reduction in energy consumption compared to 30 minutes, achieving COD and TPC removal rates of 38.7 ± 4.2% and 25.1 ± 2.8%, with a consumption of 3.5 ± 0.2 kWh/m³. The results demonstrate that EC using recycled aluminum electrodes constitutes a promising alternative for treating OP effluents, contributing to sustainable waste recovery strategies within the circular economy.
A indústria olivícola representa um dos setores agroindustriais de maior relevância económica da região Mediterrânica, assumindo particular importância em Portugal, um dos principais produtores e exportadores mundiais de azeite. O processo de extração gera quantidades significativas de resíduos, nomeadamente águas ruças e bagaço de azeitona (OP), que correspondem a aproximadamente 80% da massa inicial processada. O OP caracteriza-se pela elevada carga orgânica, estrutura lignocelulósica recalcitrante e presença de compostos fenólicos fitotóxicos, o que constitui um importante desafio ambiental. A presente dissertação avaliou a viabilidade da eletrocoagulação (EC) em modo descontínuo, com elétrodos de alumínio reciclado produzidos a partir de aparas metálicas de maquinagem por comando numérico computadorizado, para o tratamento de OP diluído numa perspetiva de economia circular. Apesar da ampla aplicação da EC no tratamento de águas ruças, a sua aplicação direta a extratos de OP permanece pouco explorada. A caracterização inicial revelou um teor de humidade de 64,2% e uma concentração de compostos fenólicos totais (TPC) de 4,9 mg equivalentes de ácido gálico/g em base húmida, compatíveis com sistemas de extração em duas fases. Foram avaliados o pH inicial, a intensidade de corrente, o espaçamento entre elétrodos e a velocidade de agitação, monitorizando a remoção de Carência Química de Oxigénio (CQO), de TPC e da absorvância UV-vis (~225 nm), bem como o consumo energético. As condições ótimas identificadas foram pH 3, 0,25 A, espaçamento de 1,0 cm e 300 rpm. Os ganhos mais expressivos ocorreram nos primeiros 20 minutos de eletrólise, ponto operacional que permite reduzir o consumo energético em ~33% face aos 30 minutos, atingindo remoções de CQO e TPC de 38,7 ± 4,2% e 25,1 ± 2,8%, com um consumo de 3,5 ± 0,2 kWh/m³. Os resultados demonstram que a EC com elétrodos de alumínio reciclado constitui uma alternativa promissora para o tratamento de efluentes de OP, contribuindo para estratégias sustentáveis de valorização de resíduos no âmbito da economia circular.
A indústria olivícola representa um dos setores agroindustriais de maior relevância económica da região Mediterrânica, assumindo particular importância em Portugal, um dos principais produtores e exportadores mundiais de azeite. O processo de extração gera quantidades significativas de resíduos, nomeadamente águas ruças e bagaço de azeitona (OP), que correspondem a aproximadamente 80% da massa inicial processada. O OP caracteriza-se pela elevada carga orgânica, estrutura lignocelulósica recalcitrante e presença de compostos fenólicos fitotóxicos, o que constitui um importante desafio ambiental. A presente dissertação avaliou a viabilidade da eletrocoagulação (EC) em modo descontínuo, com elétrodos de alumínio reciclado produzidos a partir de aparas metálicas de maquinagem por comando numérico computadorizado, para o tratamento de OP diluído numa perspetiva de economia circular. Apesar da ampla aplicação da EC no tratamento de águas ruças, a sua aplicação direta a extratos de OP permanece pouco explorada. A caracterização inicial revelou um teor de humidade de 64,2% e uma concentração de compostos fenólicos totais (TPC) de 4,9 mg equivalentes de ácido gálico/g em base húmida, compatíveis com sistemas de extração em duas fases. Foram avaliados o pH inicial, a intensidade de corrente, o espaçamento entre elétrodos e a velocidade de agitação, monitorizando a remoção de Carência Química de Oxigénio (CQO), de TPC e da absorvância UV-vis (~225 nm), bem como o consumo energético. As condições ótimas identificadas foram pH 3, 0,25 A, espaçamento de 1,0 cm e 300 rpm. Os ganhos mais expressivos ocorreram nos primeiros 20 minutos de eletrólise, ponto operacional que permite reduzir o consumo energético em ~33% face aos 30 minutos, atingindo remoções de CQO e TPC de 38,7 ± 4,2% e 25,1 ± 2,8%, com um consumo de 3,5 ± 0,2 kWh/m³. Os resultados demonstram que a EC com elétrodos de alumínio reciclado constitui uma alternativa promissora para o tratamento de efluentes de OP, contribuindo para estratégias sustentáveis de valorização de resíduos no âmbito da economia circular.
Descrição
Palavras-chave
Electrocoagulation Olive pomace Recycled aluminum Wastewater treatment Olive oil industry