Filtragem biológica - Nitrificação: entenda o lado químico

por **Edson Paveloski Junior** 15/4/2012, 23:49

A nitrificação é o processo através do qual compostos nitrogenados tóxicos (amônia/íon amônio e nitrito) são oxidados pelas bactérias, chegando ao nitrato, que é tóxico apenas em altas concentrações.

As reações que ocorrem no processo de nitrificação são representadas, geralmente, da seguinte forma:

NH3 + 3/2 O2 ---> H+ + NO2- + H2O + energia (ação das bactérias do gênero Nitrosomonas)

NO2- + 1/2 O2 ---> NO3- + energia (ação das bactérias do gênero Nitrobacter/Nitrosococus)

Porém o processo não consome só amônia e oxigênio, consome também carbono inorgânico (na forma de bicarbonato ou CO2). Diante dessa informação, a equação que melhor descreve o processo seria essa:

NH4+ + 1,83 O2 + 1,98 HCO3- ---> 0,021 C5H7O2N + 0,98 NO3- + 1,041 H2O +1,88 H2CO3 + energia

O C5H7O2N representa a fórmula mínima aproximada da biomassa gerada pelas bactérias dos gêneros Nitrosomonas e das Nitrobacter, sendo o HCO3- o ânion bicarbonato e H2CO3 representa o ácido carbônico (que também é gerado pela dissolução de CO2 em água).

Variáveis que influenciam na ciclagem:

Temperatura:
A nitrificação ocorre normalmente no intervalo de temperatura compreendido entre 4 e 45°C, sendo que as Nitrosomonas são mais ativas a 35°C, enquanto as Nitrobacter são mais ativas de 35 a 42°C. Ciclando dentro de tal faixa de temperatura(preferencialmente a 30°C), é garantida maior eficiência na formação e multiplicação das colônias bacterianas.
Além disso, Vant't Hoff, no século XIX, postulou uma lei Cinética na qual afirma que uma elevação de 10°C na temperatura de uma reação química dobra sua velocidade de ocorrência. Embora nem todas as reações químicas sigam essa lei, a Nitrificação parece obedecê-la, ao menos no intervalo de 10 a 30°C.

Temperatura (°C).......... Mols de NH3 consumido
10 ............................................. 0,3
20 ............................................. 0,65
30 ............................................. 1,2

Os dados apresentados na tabela concordam com a equação de Vant't Hoff Arrhenius, praticamente dobrando a cada 10°C.

pH e alcalinidade:
A nitrificação ocorre principalmente em pH compreendido entre 6,5 e 9,0, sendo o pH ótimo compreendido dentro da faixa de 7,4 a 8,6. Vale ressaltar que, em pH abaixo de 6,0, a nitrificação é fortemente inibida, ocorrendo em baixíssimos níveis. Como já dito, o íons bicarbonato deve estar presente, uma vez que ele é consumido na reação.

Níveis de oxigênio:
O oxigênio dissolvido (OD) é requerido no processo de Nitrificação. Dados experimentais demonstram que a Nitrificação requer uma concentração de oxigênio mínima a 2,0 mg/L (ppm) para ocorrer, praticamente não ocorrendo em ambientes com níveis de OD inferiores a este.

Autor: Edson Paveloski Junior

Fontes:
http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_grad2005_2/nitrogenio/nitrificacao.htm
http://www.verlag.com.br/arquivos/links/16.pdf
http://www.bioconlabs.com/nitribactfacts.html
http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/aresidua/i-121.pdf