O encapsulamento ou solidificação/estabilização (S/E)

A técnica do encapsulamento ou solidificação/estabilização (S/E) foi adotada para o desenvolvimento do presente estudo. De forma simples, esse processo consiste em conferir aos contaminantes, através da adição de um agente cimentante (estabilizante) e/ou aglomerante (cal, cimento, cinza ou outro estabilizante), uma forma menos agressiva dos resíduos, por meio de reações químicas e físicas, tornando-os menos solúveis e danosos à natureza visando, assim, o seu retorno ao meio ambiente.

A Environmental Protection Agency (EPA), responsável nos Estados Unidos por regulamentar a questão da destinação final a ser dada aos resíduos originados nas diversas atividades do país, trata o processo de solidificação/estabilização como um grupo de métodos de limpeza que podem ser utilizados para impedir ou retardar a liberação de produtos químicos nocivos oriundos de resíduos, tais como solo contaminado, sedimentos e lama. Esses métodos geralmente não destroem os contaminantes. Em vez disso, os mantêm em níveis seguros no processo de "lixiviação" para o ambiente circundante. Sendo que a lixiviação, que ocorre quando a água da chuva ou outras fontes contaminantes, pode dissolver e transportar os produtos nocivos para baixo, atingindo as águas subterrâneas ou por terra chegando aos lagos e riachos, contaminando o meio ambiente (EPA, 2012).

Por se utilizar a solidificação e a estabilização em conjunto para evitar que as pessoas e os animais selvagens sejam expostos aos contaminantes, particularmente metais pesados e contaminantes radioativos, essa técnica é denominada solidificação/estabilização, como citado anteriormente. A solidificação liga os resíduos em um bloco sólido de materiais (monolítico) de elevada integridade estrutural, sendo menos permeável à água do que o resíduo. Já a estabilização provoca uma reação química que torna os contaminantes menos solúveis em água, menos móveis e menos tóxicos, ou seja, menos prováveis de serem lixiviados para o meio ambiente (EPA, 1986, 2012). No entanto, certos tipos de contaminantes orgânicos, tais como os PCBs (Bifenilos Policlorados, compostos organoclorados resultantes da adição de átomos de cloro ao bifenilo usados por indústrias) e pesticidas, também podem ser solidificados (EPA, 2012).

De acordo com Ruver et al. 2003, a solidificação/estabilização ou encapsulamento é o resultado de interações físicas e químicas entre o contaminante e o agente cimentante. A interação física consiste na melhoria das propriedades (por exemplo, resistência e permeabilidade) do material por meio da solidificação e é nessa fase que ocorre o encapsulamento do contaminante. Já a interação química é a alteração das propriedades químicas do contaminante, reduzindo ou até impossibilitando a lixiviação do mesmo.

Kaifer (2005, 2006) cita que a estabilização é um processo em que os resíduos perigosos são modificados com a finalidade de fazer com que as características que lhes conferem periculosidade sejam perdidas, tornando-os não perigosos. O autor ainda ressalta que os processos de estabilização são métodos "não destrutivos" utilizados para imobilizar os constituintes perigosos de um resíduo. Sendo assim considerados por não eliminarem ou reduzirem a quantidade de tais componentes prejudiciais, mas os absorvendo fisicamente, encapsulando-os ou alterando a forma físico-química do componente contaminante dos resíduos, o que resulta em um produto com menor potencial de lixiviação.

Passos (2001) afirma que a técnica de encapsulamento é um estágio em que os constituintes perigosos de um resíduo são transformados e mantidos em suas formas menos solúveis e tóxicas. Ou seja, há uma diminuição da mobilidade do contaminante, evitando que ele possa ocasionar danos à natureza, como por exemplo, contaminação dos lençóis freáticos por penetração no solo.

A eficácia da técnica está relacionada com o resíduo tratado. Wiles (1987) cita que as características químicas do material em que se pretende usar esse tipo de tratamento é um fator determinante para o sucesso do mesmo. O autor destaca que resíduos que contenham pequenas quantidades de certos materiais, como hidroxilas e carboxilas, podem reduzir de

forma considerável a resistência e as características de contenção das misturas entre aglomerantes e resíduos. Com relação aos resíduos oleosos provenientes da indústria do petróleo, o autor relata que esse tipo de material pode ser tratado de forma satisfatória.

Alguns autores destacam que a eficácia da técnica de encapsulamento será maior para resíduos que contenham contaminantes iônicos, como metais pesados. Outros autores, como Oliveira et al. (2003), citam que apesar do uso dessa técnica, para resíduos orgânicos, não ter sido considerado satisfatório, com o uso do cimento e da cal, estudos realizados mostram que algumas argilas obtiveram bons resultados, apresentando alto poder de adsorção para esse tipo de resíduo. Logo, entende-se que a técnica pode ser usada tanto em resíduos com contaminantes de origem orgânica, como em contaminantes de origem inorgânica, sendo o sucesso dependente da escolha do agente encapsulante.

Santos (2010) destaca que o uso dessa técnica não se justifica para qualquer tipo de resíduo. Em virtude disso, alguns dados, técnicos e econômicos, devem balizar a escolha do agente utilizado no processo S/E, sendo alguns destes: a quantidade de resíduo gerada, a composição química, as propriedades físicas, a localização e os problemas de disposição associada ao resíduo específico.

Dentre os materiais utilizados no processo S/E, o United States Army Corps of Enginners (USACE, 1995) destaca que são aplicados dois tipos básicos de reagente para essa técnica, os orgânicos e os inorgânicos. Os mais utilizados quando se quer empregar o encapsulamento, são os reagentes inorgânicos, principalmente o cimento Portland e a cal, além de outros, como cinza volante, fosfatos, restos de queima de cal e produção de cimento. Conforme Cruz (2004), esses reagentes possuem componentes (SiO2, CaO, MgO, Al2O3,

Fe2O3) que atuam ativamente no processo reativo da solidificação/estabilização.

López (2008) e Montesinos (2010) exemplificam alguns agentes aglomerantes orgânicos e inorgânicos que podem ser empregados no processo de encapsulamento. Dentre os orgânicos, os autores citam: os polímeros orgânicos termoestáveis (uréia-formaldeído, epóxi), materiais termoplásticos (asfalto, parafina, polietileno, polipropileno) e argilas modificadas organicamente. Em se tratando dos inorgânicos, são destacados: o cimento, o pó de fornos de cimento e cal, a cal, o silicato de sódio, as cinzas volantes, o hidróxido cálcico, os materiais pozolânicos, o gesso e as escórias de combustão de carbono.

Destacando dentre os agentes citados anteriormente o cimento, adotado no presente estudo, alguns autores afirmam que o processo de solubilização/estabilização, utilizando esse agente aglomerante e materiais semelhantes, tem sido adotado em vários países como forma de tratamento para resíduos perigosos (POON et al., 2003). O resultado da

aplicação dessa técnica é um sólido com grande durabilidade e que apresenta redução quanto ao potencial de lixiviação dos materiais perigosos sobre diversas formas de disposição, como citado anteriormente. Esse processo tem como vantagem a possibilidade de ser usado para vários tipos de resíduos danosos.

O uso do cimento Portland como agente aglutinante na técnica de solidificação ou produtos semelhantes é mais interessante para resíduos com altos teores de metais perigosos, pois o pH da matriz de cimento é favorável à transformação de cátions em compostos menos solúveis, sendo que a grande parcela dos íons metálicos pode ser agregada à estrutura da matriz cimentícia, promovendo dessa forma uma redução na mobilidade dos contaminantes (BRAGA et al., 2002).

Montesinos (2010) cita algumas vantagens da utilização de cimento no processo de encapsulamento, dentre elas: (a) o fato de se conhecer as reações do cimento, como seu manuseio e cura; (b) os equipamentos e materiais necessários serem de fácil acesso; (c) não há necessidade da perda de água em resíduos como lodos e/ou resíduos com alto teor de umidade, uma vez que o cimento utiliza água em seu processo de hidratação e (d) a alcalinidade do cimento pode neutralizar resíduos ácidos, e os metais, por exemplo, são mantidos como hidróxidos ou carbonatos insolúveis na estrutura rígida.

No tocante aos tipos de processo de encapsulamento, têm-se dois: o macroencapsulamento e o microencapsulamento. O que os distingue é que o primeiro se dá pelo aglomerado de partículas já microencapsuladas e o outro se trata da envoltória individual em cada partícula do contaminante (USACE, 1995; EPA, 1986 e WILES, 1987).

Montesinos (2010) destaca que o macroencapsulamento é uma técnica de isolamento de resíduos que consiste em envolvê-los em uma capa impermeável e duradoura. Segundo o referido autor os constituintes dos resíduos perigosos permanecem presos em uma grande matriz estrutural. Entretanto, com o passar dos anos, a estabilização pode enfraquecer em virtude das condições ambientais, as quais a matriz estaria submetida. Logo, os contaminantes presentes podem vir a aparecer no meio ambiente.

Portanto, é necessária que haja uma conservação da massa encapsulada para a preservação da funcionalidade da técnica empregada. Montesinos (2010) também ressalta que o grau de macroencapsulação aumenta de acordo com a energia empregada na mistura. Em virtude de tudo o que foi exposto, esse processo de encapsulamento merece ser mais bem analisado, pois seria mais representativo do comportamento que ocorre em campo, como por exemplo, na construção de bases e sub-bases de rodovias.

No que diz respeito ao modo de execução, ou seja, os processos utilizados no encapsulamento de contaminantes existem dois: o tratamento in situ ou o tratamento ex situ. No primeiro, a mistura de materiais (solo a ser tratado e agente cimentante) ocorre em campo. Já no segundo processo, o material é escavado, transportado e tratado em unidade misturadora (USACE, 1995).

Conforme Rojas (2007) uma das vantagens do processo de tratamento “in situ” é de não haver necessidade de retirar e deslocar o solo contaminado até uma usina de mistura, tendo como desvantagem a falta de controle na mistura. Já o tratamento “ex situ” tem como principal vantagem o requerimento de períodos mais curtos de tempo do que os tratamentos “in situ”, também se podendo ressaltar que há uma maior uniformidade do processo e homogeneização dos materiais.

Heineck (2002) realizou uma síntese de alguns estudos sobre essas formas de aplicação e descreveu os passos de cada forma de encapsulamento. Segundo a autora, o processo ex situ consiste na escavação do solo, mistura do reagente com o solo, cura da mistura e aterro ou reaterro do solo tratado. O outro processo, in situ, envolve a mistura ou injeção do agente aglutinante no subsolo para imobilizar o contaminante.

O encapsulamento de contaminantes apresenta como grande vantagem o fato de transformar um solo contaminado em uma estrutura mais resistente e menos permeável, sendo tais propriedades de grande importância para o emprego em obras rodoviárias. Outras vantagens também podem ser citadas tais como: (i) aplicabilidade a grande quantidade de contaminantes; (ii) baixo custo por possuir variabilidade de agentes estabilizadores; (iii) pode ser aplicável a diferentes tipos de solos; (iv) melhora das características físicas e de manuseio do resíduo; (v) diminuição da superfície de exposição, através da qual pode ocorrer perda ou transferência de contaminantes; (vi) limitação da solubilidade ou desintoxicação de qualquer constituinte presente ao resíduo; (vii) minimização da taxa de migração de contaminantes para o meio ambiente e (viii) redução do nível de toxicidade (WILES, 1987).