Uso de membranas em processos sustentáveis nas indústrias de alimentos: uma revisão integrativa

Abstract

Um importante desafio tem surgido à humanidade ao longo das últimas décadas: manter a prosperidade do desenvolvimento econômico e da inovação tecnológica através de sistemas de produção sustentáveis. Essa demanda emergente está associada à rápida degradação ambiental do planeta Terra verificada a partir da ação humana, que tem comprometido o equilíbrio de ecossistemas. Neste contexto, as indústrias de alimentos destacam-se como intervenientes de biossistemas principalmente a partir da contaminação do solo e de corpos de água em função de seus efluentes e resíduos, bem como pelo elevado consumo de água e alto consumo energético. Os Processos de Separação por Membranas (PSM) surgem como uma importante tecnologia viabilizadora da adoção de processos sustentáveis pelas indústrias de alimentos, uma vez que são executados sob temperaturas brandas e não envolvem o uso de agentes químicos. Revisões sobre membranas em contextos sustentáveis têm sido elaboradas com diferentes enfoques, sendo que as abordagens direcionadas às indústrias de alimentos concentram-se em segmentos industriais específicos ou fenômenos dos processos, sem que seja construída uma perspectiva centrada em seu caráter sustentável. Visando preencher esta lacuna, o presente trabalho tem como objetivo geral a construção de uma revisão integrativa com abordagem holística voltada para o uso de membranas em processos sustentáveis aplicados aos diferentes segmentos das indústrias de alimentos. As estratégias de busca adotadas foram aplicadas às bases de dados Banco de Teses da Capes, Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações (BDTD), Google Acadêmico, Networked Digital Library of Theses and Dissertations (NDLTD), Open Access Theses and Dissertations (OATD), PubMed, Scientific Electronic Library Online (SciELO), Embase, Scopus, Web of Science e ProQuest Dissertations & Theses Global (PQDT Global). As buscas retornaram um total de 710 estudos, sendo que após a exclusão de duplicados restaram 447 para avaliação. Os estudos foram submetidos à seleção prévia com posterior leitura de suas listas de referências, o que, em conjunto com a inclusão de outros estudos relevantes não contemplados pelas estratégias de busca adotadas, totalizou em uma seleção de 178 trabalhos publicados no período de 2000 a junho de 2021. Os segmentos contemplados pelos estudos foram: laticínios (63), sucos e bebidas (49), óleos (23) e outros (43). Os países com maior volume de publicações em periódicos internacionais foram Itália (25), Brasil (17), Espanha (15) e Estados Unidos (11). Os processos sustentáveis identificados foram tratamento de resíduos e efluentes, obtenção de compostos de valor e água para reúso e alternativa sustentável aos processos com emprego de altas temperaturas. Foi constatada como tendência para este contexto o potencial de conversão de resíduos e efluentes em agregação de valor às cadeias produtivas através da obtenção de compostos de valor, em função da ampla gama de nutrientes até então não aproveitados a partir destes resíduos e efluentes. Como perspectiva para pesquisas futuras, incentiva-se a avaliação e o desenvolvimento da viabilidade de aplicação dos PSM para as diferentes dimensões de plantas industriais contempladas dentre os segmentos abordados nesta revisão.

A major challenge has arisen to humanity over the last decades: to maintain the prosperity of economic development and technological innovation through sustainable production systems. This emerging demand is associated with the rapid environmental degradation of Earth due to human action, which has endangered the balance of ecosystems. In this context, the food industries stand out as intervening in biosystems mainly because of soil and water bodies contamination due to their effluents and residues, as well as high water consumption and high energy consumption. Membrane Technology (MT) emerges as an important technology enabling the adoption of sustainable processes by food industries, since they are moderated under mild conditions and do not involve the use of chemical agents. Reviews on the use of membranes in sustainable contexts have been elaborated with different approaches, and approaches aiming at the food industries focus on specific industrial segments or process phenomena, which lack the building of a perspective centered on their sustainable aspects. Aiming to fill this gap, the present work has as general objective the construction of an integrative review with a holistic approach focused on the use of membranes in sustainable processes according to the different segments of the food industries. The search strategies adopted were applied to the databases Banco de Teses da Capes, Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações (BDTD), Google Scholar, Networked Digital Library of Theses and Dissertations (NDLTD), Open Access Theses and Dissertations (OATD), PubMed, Scientific Electronic Library Online (SciELO), Embase, Scopus, Web of Science, and ProQuest Dissertations & Theses Global (PQDT Global). The searches returned a total of 710 studies, and after the exclusion of duplicates 447 remained for evaluation. The studies were subjected to prior selection with further reading of their reference lists which, along with the inclusion of other relevant studies not covered by the search strategies adopted, resulted in a selection of 178 studies published in the period from 2000 to June of 2021. The segments covered by the studies were: dairy products (63), juices and beverages (49), oils (23), and others (43). The countries with the highest volume of publications in international journals were Italy (25), Brazil (17), Spain (15), and the United States (11). The sustainable processes identified were waste and effluent treatment; obtaining valuable compounds and water for reuse; and sustainable alternative to processes using high temperatures. A tendency for this context was found to be the potential for converting waste and effluents into adding value to the production chains by obtaining valuable compounds, due to the wide range of nutrients from these wastes and effluents hitherto not exploited. As a perspective for future research, it is encouraged to develop research on the assessment and development of the feasibility of applying MT to the different dimensions of industrial plants included in the segments covered by this review.