Antibacterial and coagulant potential of vegetable extracts in the alternative treatment of greywater

Authors

  • Lucas Victor Pereira de Freitas Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG, Instituto de Ciências Agrárias - ICA, Montes Claros, Minas Gerais, Brasil, CEP 39404-547 http://orcid.org/0000-0001-7183-9362
  • Lucas David Rodrigues dos Santos Universidade de São Paulo – USP, Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto - FCFRP, Ribeirão Preto, São Paulo, Brasil, CEP 14040-903 http://orcid.org/0000-0003-2230-9028
  • Bruna Emanuely Pereira Freitas Faculdades Santo Agostinho - FASA, Montes Claros, Minas Gerais, Brasil, CEP 39404-007
  • João Paulo Fernandes Tiago Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG, Instituto de Ciências Agrárias - ICA, Montes Claros, Minas Gerais, Brasil, CEP 39404-547
  • Mônica Durães Braga Faculdades Santo Agostinho - FASA, Montes Claros, Minas Gerais, Brasil, CEP 39404-007

DOI:

https://doi.org/10.24221/jeap.6.3.2021.3481.278-285

Keywords:

Turbidity, heterotrophic bacteria, natural products.

Abstract

The reuse of greywater (GW) from some domestic activities is considered a sustainable technique for water saving, however, GW have high turbidity and bacteriological load. Therefore, this study aimed to evaluate the use of extracts obtained from Citrus aurantifolia (Christm.) Swingle in the alternative treatment of GW, aiming at reducing turbidity and bacteriological load.  For this, extracts obtained from epicarp, mesocarp, endocarp and whole fruit were prepared from three extraction methods. Posteriorly, they were applied to GW samples, being monitored the turbidity and heterotrophic bacteria at different time intervals. All extracts showed coagulant and antibacterial properties, reducing turbidity (39-88%) and heterotrophic bacteria (66-93%) after 24 hours of treatment. Thus, the evaluated extracts become an alternative for use in GW reuse systems instead of synthetic chemical agents, presenting advantages such as biodegradability, ease of access, biodegradability and low toxicity of the sludge generated.

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Author Biographies

Lucas Victor Pereira de Freitas, Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG, Instituto de Ciências Agrárias - ICA, Montes Claros, Minas Gerais, Brasil, CEP 39404-547

Possui graduação em Engenharia Ambiental e Sanitária pela Faculdade Santo Agostinho - FASA (2018) e mestrado em Produção Vegetal (ênfase em Química Analítica) pela Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG (2020). Possui experiência na área de saneamento ambiental, com ênfase no plenejamento e gerenciamento de recursos hídricos e gestão de resíduos sólidos, além de atuação na área de educação ambiental. Atua também na otimização e validação analítica de metodologias de preparo de amostras e técnicas cromatográficas de separação, incluindo cromatografia em fase líquida com detector por arranjo de diodos (LC-DAD) e cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS) para determinação de praguicidas em amostras ambientais. 

Lucas David Rodrigues dos Santos, Universidade de São Paulo – USP, Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto - FCFRP, Ribeirão Preto, São Paulo, Brasil, CEP 14040-903

Graduado em Farmácia - FASA (2018). Conduziu iniciação científica desenvolvendo pesquisas nas áreas de plantas medicinais com atividade antimicrobiana e interação fármaco-nutriente. Atualmente, é aluno de mestrado na Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto - Universidade de São Paulo (FCFRP-USP) (2019). Desenvolve pesquisas nas áreas de bacteriologia e biologia molecular, com ênfase em Enterococcus faecium e Enterococcus faecalis isolados do meio ambiente.

Bruna Emanuely Pereira Freitas, Faculdades Santo Agostinho - FASA, Montes Claros, Minas Gerais, Brasil, CEP 39404-007

Graduanda em Farmácia pela Faculdades Santo Agostinho. Desenvolve pesquisas científicas com ênfase na área de microbiologia.

João Paulo Fernandes Tiago, Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG, Instituto de Ciências Agrárias - ICA, Montes Claros, Minas Gerais, Brasil, CEP 39404-547

Possui curso técnico em Química pela Fundação Educacional Montes Claros (FEMC - 2010) e graduação em Engenharia Ambiental pela Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas Santo Agostinho (2015). Durante a graduação foi membro voluntário do grupo de pesquisa SARHí executando atividades na área de qualidade da água e reúso . Mestre em Produção Vegetal pelo Instituto de Ciências Agrárias da Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG. Possui experiência no desenvolvimento de métodos de extração e análise cromatográfica para determinação de praguicidas.

Mônica Durães Braga, Faculdades Santo Agostinho - FASA, Montes Claros, Minas Gerais, Brasil, CEP 39404-007

Mestre em Medicina Veterinária (área: Medicina Veterinária Preventiva / Epidemiologia e Saúde Pública), pela Universidade Federal de Viçosa / UFV (2007). Graduada em Ciências Biológicas pela Universidade Estadual de Montes Claros (2003). Tem experiência e desenvolve pesquisas nas seguintes áreas: Saneamento, Qualidade da Água, Gerenciamento de Recursos Hídricos, Epidemiologia, Microbiologia, Avaliação de Impacto Ambiental, Meio Ambiente, Educação Ambiental.

References

APHA. 2012. Standard methods for the examination of water and wastewater, 22nd ed. In: Rice, E. W. R. B.; Eaton, D.; Clesceri, L. S. (Eds.). American Public Health Association (APHA), American Water Works Association (AWWA) and Water Environment Federation (WEF), Washington, D.C., USA.

Al-Jayyousi, O. R. 2003. Greywater reuse: Towards sustainable water management. Desalination, 156, 181-192. DOI: 10.1016/S0011-9164(03)00340-0

Blanky, M.; Rodríguez-Martínez; S.; Halpern, M.; Friedler, E. 2015. Legionella pneumophila: From potable water to treated greywater; quantification and removal during treatment. Science of The Total Environment, 533, 557-565. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2015.06.121

Boyanova, L. 2014. Comparative evaluation of the activity of plant infusions against Helicobacter pylori strains by three methods. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 305, 1633-1637. DOI: 10.1007/s11274-013-1589-5

Castro, R. D. de. 2012. Screening da atividade antifúngica de óleos essenciais sobre cepas de candida. Pesquisa Brasileira em Odontopediatria e Clínica Integrada, 11, (3), 341-345. DOI: 10.4034/PBOCI.2011.113.06

Chen, Z.; Ngo, H. H.; Guo, W. 2013. A critical review on the end uses of recycled water. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 4314, 1446-1516. DOI: 10.1080/10643389.2011.647788

Couto, E. de A. do; Calijuri, M. L.; Assemany, P. P.; Santiago, A. da F.; Lopes, L. S. 2015. Greywater treatment in airports using anaerobic filter followed by UV disinfection: An efficient and low cost alternative. Journal of Cleaner Production, 106, 372-379. DOI: 10.1016/j.jclepro.2014.07.065

Dhamodharan, A.; Abinandan, S.; Aravind, U.; Ganapathy, G. P.; Shanthakumar, S. 2019. Distribution of metal contamination and risk indices assessment of surface sediments from Cooum river, Chennai, India. International Journal of Environmental Research, 13, 853-860. DOI: 10.1007/s41742-019-00222-8

Eriksson, E.; Auffarth, K.; Henze, M.; Ledin, A. 2002. Characteristics of grey wastewater. Urban Water, 4, 85-104. DOI: 10.1016/S1462-0758(01)00064-4

Gerhardt, C.; Wiest, J. M.; Girolometto, G.; Silva, M. A. S. da; Weschenfelder, S. 2012. Aproveitamento da casca de citros na perspectiva de alimentos: Prospecção da atividade antibacteriana. Brazilian Journal of Food Technology, 15, 11-17. DOI: 10.1590/S1981-67232012005000033

Ghisi, E.; Ferreira, D. F. 2007. Potential for potable water savings by using rainwater and greywater in a multi-storey residential building in southern Brazil. Building and Environment, 42, 2512-2522. DOI: 10.1016/j.buildenv.2006.07.019

Lee, S. M.; Park, S. Y.; Kim, M. J.; Cho, E. A.; Jun, C. H.; Park, C. H.; Kim, H. S.; Choi, S. K.; Rew, J. S. 2018. Key lime (Citrus aurantifolia) inhibits the growth of triple drug-resistant Helicobacter pylori. Gut Pathogens, 10, 16-22. DOI: 10.1186/s13099-018-0244-y

Lemes, R. S.; Alves, C. C. F.; Estevam, E. B. B.; Santiago, M. B.; Martins, C. H. G.; Santos, T. C. L. D.; Crotti, A. E. M.; Miranda, M. L. D. 2018. Chemical composition and antibacterial activity of essential oils from Citrus aurantifolia leaves and fruit peel against oral pathogenic bacteria. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 90, 1285-1292. DOI: 10.1590/0001-3765201820170847

Liu, Y.; Heying, E.; Tanumihardjo, S. A. 2012. History, global distribution, and nutritional importance of citrus fruits. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 11, 530-545. DOI: 10.1111/j.1541-4337.2012.00201.x

Lo Monaco, P. A. V.; Matos, A. T. de; Ribeiro, I. C. A.; Nascimento, F. da S.; Sarmento, A. P. 2010. Use of extract of moringa seeds as coagulant agent in treatment of water supply and wastewater. Ambiente e Agua - An Interdisciplinary Journal of Applied Science, 5, 222-231. DOI: 10.4136/ambi-agua.164

Mahadwar, G.; Chauhan, K. R.; Bhagavathy, G. V.; Murphy, C.; Smith, A. D.; Bhagwat, A. A. 2015. Swarm motility of Salmonella enterica serovar Typhimurium is inhibited by compounds from fruit peel extracts. Letters in Applied Microbiology, 60, 334-340. DOI: 10.1111/lam.12364

Maimon, A.; Tal, A.; Friedler, E.; Gross, A. 2010. Safe on-site reuse of greywater for irrigation - A critical review of current guidelines. Environmental Science & Technology, 44, 3213-3220. DOI: 10.1021/es902646g

Maimon, A.; Friedler, E.; Gross, A. 2014. Parameters affecting greywater quality and its safety for reuse. Science of The Total Environment, 487, 20-25. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2014.03.133

Oron, G.; Adel, M.; Agmon, V.; Friedler, E.; Halperin, R.; Leshem, E.; Weinberg, D. 2014. Greywater use in Israel and worldwide: Standards and prospects. Water Research, 58, 92-101. DOI: 10.1016/j.watres.2014.03.032

Paula, H. M. de; Ilha, M. S. de O.; Andrade, L. S. 2016. Chemical coagulants and moringa oleifera seed extract for treating concrete wastewater. Acta Scientiarum. Technology, 38, 57-63. DOI: 10.4025/actascitechnol.v38i1.25699

Pejman, A. H.; Bidhendi, G. R. N.; Karbassi, A. R.; Mehrdadi, N.; Bidhendi, M. E. 2009. Evaluation of spatial and seasonal variations in surface water quality using multivariate statistical techniques. International Journal of Environmental Science & Technology, 6, 467-476. DOI: 10.1007/BF03326086

Sandoval-Montemayor, N. E.; García, A.; Elizondo-Treviño, E.; Garza-González, E.; Alvarez, L.; Del Rayo, M. C. 2012. Chemical composition of hexane extract of Citrus aurantifolia and anti-mycobacterium tuberculosis activity of some of its constituents. Molecules, 17, 11173-11184. DOI: 10.3390/molecules170911173

Santos, R. C. L.; Lima, A. S.; Cavalcanti, E. B.; Melo, C. M. de; Marques, M. N. 2017. Aplicação de índices para avaliação da qualidade da água da Bacia Costeira do Sapucaia em Sergipe. Engenharia Sanitaria e Ambiental, 23, 33-46. DOI: 10.1590/s1413-41522017159832

Sérodes, J. B.; Rodriguez, M. J.; Li, H.; Bouchard, C. 2003. Occurrence of THMs and HAAs in experimental chlorinated waters of the Quebec City area (Canada). Chemosphere, 51, 253-263. DOI: 10.1016/S0045-6535(02)00840-8

Skoronski, E.; Niero, B.; Fernandes, M.; Alves, M. V.; Trevisan, V. 2014. Estudo da aplicação de tanino no tratamento de água para abastecimento captada no rio Tubarão, na cidade de Tubarão, SC. Ambiente e Agua - An Interdisciplinary Journal of Applied Science, 9, 679-687. DOI: 10.4136/ambi-agua.1303

Sumer, Z.; Yildirim, G.; Sumer, H.; Yildirim, S. 2013. Cytotoxic and antibacterial activity of the mixture of olive oil and lime cream in vitro conditions. African Journal of Traditional, Complementary and Alternative Medicines, 10, 137-143. DOI: 10.4314/ajtcam.v10i4.22

Tomotake, H.; Koga, T.; Yamato, M.; Kassu, A.; Ota, F. 2006. Antibacterial activity of citrus fruit juices against vibrio species. Journal of Nutritional Science and Vitaminology, 52, 157-160. DOI: 10.3177/jnsv.52.157

Ugwu, S. N.; Umuokoro, A. F.; Echiegu, E. A.; Ugwuishiwu, B. O.; Enweremadu, C. C. 2017. Comparative study of the use of natural and artificial coagulants for the treatment of sullage (Domestic wastewater). Cogent Engineering, 4, 1365676. DOI: 10.1080/23311916.2017.1365676

Werner, D.; Valdivia-Garcia, M.; Weir, P.; Haffey, M. 2016. Trihalomethanes formation in point of use surface water disinfection with chlorine or chlorine dioxide tablets: Trihalomethanes formation in point of use water disinfection. Water and Environment Journal, 30, 271-277. DOI: 10.1111/wej.12209

WHO, World Health Organization. 2005. Trihalomethanes in Drinking-Water: Background Document for Development of WHO Guidelines for Drinking Water Quality. Geneva, World Health Organization.

Wu, Z.; Wang, X.; Chen, Y.; Cai, Y.; Deng, J. 2018. Assessing river water quality using water quality index in Lake Taihu Basin, China. Science of The Total Environment, 612, 914-922. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.08.293

Published

2021-09-18

How to Cite

Freitas, L. V. P. de ., Santos, L. D. R. dos ., Freitas, B. E. P., Tiago, J. P. F. ., & Braga, M. D. . (2021). Antibacterial and coagulant potential of vegetable extracts in the alternative treatment of greywater. Journal of Environmental Analysis and Progress, 6(3), 278–285. https://doi.org/10.24221/jeap.6.3.2021.3481.278-285