IMOBILIZAÇÃO DOS CONTAMINANTES ATRAVÉS DA ESTABILIZAÇÃO POR SOLIDIFICAÇÃO
Clarice Oliveira da Rocha 1
Amanda de Paula Ramos2
André Luiz Fiquene de Brito 3
1,2Mestrandas do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química – PPGEQ 3Professor Doutor da Universidade Federal de Campina Grande – PPGEQ
RESUMO: Os interesses pelo estudo de resíduos sólidos têm crescido, em especial, devido a três fatores principais: grande quantidade gerada, gastos financeiros com o seu gerenciamento e impactos causados ao meio ambiente e à saúde da população. Na composição da maioria desses resíduos prevalece os metais pesados e produtos químicos que não são naturais, nem biodegradáveis. Os ciclos naturais são ameaçados e o ambiente se torna cada vez mais poluído. O objetivo deste trabalho é classificar o resíduo sólido sintético, em seguida tratá-los utilizando a tecnologia estabilização por solidificação e caracterizar através do teste de lixiviação e solubilização. Uma das tecnologias usadas para esse tipo de resíduo é a Estabilização por Solidificação, que estabiliza e solidifica o contaminante. Para que esses resíduos tenham destino adequado, é necessário que eles sejam classificados de acordo com as normas brasileiras. A classificação desses resíduos é feita avaliando o comportamento deste em contato com um solvente. O ensaio de lixiviação é usado para determinar a periculosidade do material contaminado. Já, o ensaio de solubilização é submetido para definir as suas respectivas classes (II A - não inertes ou IIB - inertes). Os resultados dos ensaios de lixiviação mostram que o resíduo sólido sintético foi classificado como classe I (perigoso) e após o tratamento com a E/S passou para classe II (não perigoso). O ensaio de solubilização mostrou que os materiais tratados são não inertes (classe IIA), podendo ser disposto em aterro de não inerte e/ou aterro sanitário industrial.
PALAVRAS-CHAVE: Estabilização/Solidificação. Lixiviação. Solubilização. 1. INTRODUÇÃO
Segundo estudo da SECTMA/CPRH (2008), o meio ambiente sofreu, por muito tempo, com a atividade predatória do homem, sem controle ou planejamento, em busca de lucros. Essa atividade, realizada algumas vezes de forma inconsciente, não nos deixa de trazer preocupações com as perdas da qualidade ambiental, uma vez que essas perdas têm como consequência o aumento da temperatura e da degradação ambiental em todo o mundo. Essas perdas são causadas pela geração anual de milhões de toneladas de resíduos sólidos (GAIOTI, 2008).
Os interesses pelo estudo de resíduos sólidos têm crescido, em especial, devido a três fatores principais: grande quantidade gerada, gastos financeiros com o seu gerenciamento e impactos causados ao meio ambiente e à saúde da população (CUNHA e FILHO, 2002).
A composição da maioria desses resíduos é composta por metais pesados e por produtos químicos que não são naturais, nem biodegradáveis. Em consequência disto, os ciclos naturais são ameaçados e o ambiente se torna cada vez mais poluído (KRAEMER, 2005). Procurar alternativas para atenuar e/ou remover os metais pesados tem sido uma das preocupações dos órgãos ambientais, indústrias e instituições de pesquisas em nosso país.
A classificação dos resíduos sólidos industriais é feita avaliando o comportamento deste em contato com um solvente. O ensaio de lixiviação é usado para determinar ou avaliar a estabilidade química dos resíduos, quando em contato com soluções aquosas, permitindo assim verificar o grau de imobilização de contaminantes. (ROCCA, 1993). Já, o ensaio de solubilização é submetido para definir as suas respectivas classes (II A - não inertes ou IIB - inertes), visando diferenciar os resíduos classificados na ABNT NBR 10004 como classe II A e II B.
O objetivo deste trabalho é classificar o resíduo sólido sintético, em seguida utilizar a tecnologia E/S e caracterizar através do teste de lixiviação e solubilização, visando propor rotas de destinação final do material tratado.
2. REFERENCIAL TEÓRICO
Apesar da diminuição na quantidade de resíduo industrial, as atividades industriais na produção de materiais e produtos químicos continuam dando origem a grandes quantidades de resíduos perigosos (CHEN, et al., 2008) que, na sua maioria, são classificados como Resíduos Classe I. Esses resíduos são lançados na água ou liberados em aterros, quando não são dispostos adequadamente, na sua fase final, ocasionando, segundo Canuto et al., (2007), os impactos ambientais maior do que a poluição causada por pesticidas, monóxido de carbono, dióxido de enxofre e óxido de nitrogênio. Os problemas da contaminação do meio ambiente com resíduos industriais perigosos alcançam atualmente dimensões mundiais, sendo observado tanto nos países desenvolvidos quanto nos subdesenvolvidos.
Os geradores de resíduos industriais, principalmente os que contêm metais pesados, são obrigados a gerenciar, transportar, tratar e destinar, e essa responsabilidade deve ser por tempo ilimitado. A indústria é a grande responsável pela grande quantidade de resíduo: sobras de carvão mineral, refugos da indústria metalúrgica, resíduo químico, gás e fumaça lançados pelas chaminés das fábricas (MONTEIRO, 2006). Para evitar a liberação desses metais para o ambiente, a gestão para pequenos geradores de resíduos perigosos, deve ser feita, para que o destino desses resíduos seja feito com benefícios econômicos (SILVA et al, 2007).
O resíduo perigoso, segundo CEMIG (2008), “É todo produto que por suas propriedades físicas ou químicas representa riscos para a saúde das pessoas, para a segurança pública ou para o Meio Ambiente”.
Segundo a ABNT NBR 10004 (2004), a periculosidade de um resíduo é a característica apresentada por ele que, em função de suas propriedades físicas, químicas ou infecto-contagiosas, pode apresentar: a) Risco à saúde pública, provocando mortalidade, incidência de doenças ou acentuando seus índices; b) Riscos ao meio ambiente, quando o resíduo for gerenciado de forma inadequada.
Para tratar esses resíduos industriais, utilizamos a estabilização e solidificação que são tecnologias distintas. A Solidificação - refere-se aos processos que encapsulam o material contaminado para formar um material sólido, reduzindo a migração dos contaminantes exposta à lixiviação. Na Solidificação, os contaminantes presentes no resíduo perigoso são retidos numa matriz com partículas menores ou igual a 2 mm ou ainda em nível microscópico, dessa forma, eles são referidos como microencapsulamento, enquanto a solidificação de um grande bloco ou container de resíduos é chamado de macroencapsulamento. A Estabilização - refere-se a processos que envolvem reações químicas que reduzem a lixiviação de resíduos contaminados. Estabilização química imobiliza materiais perigosos ou reduz a sua solubilidade através de uma reação química (USEPA, 1999).
como classe II A (não inertes) são materiais que não se enquadram nas classificações de resíduos de classe I (perigosos) ou de resíduos classe II B (inertes) e apresenta concentração do contaminante acima do recomendado pela legislação. Os materiais não-inertes podem ainda apresentar propriedades tais como: combustibilidade, biodegrabilidade ou solubilidade em água. Os materiais classificados como classe II B (inertes) são materiais que ao serem coletados de forma representativa e submetidos a um contato com água desmineralizada não apresentem nenhum de seus constituintes solubilizados em concentrações superiores aos padrões da potabilidade de água, com exceção aos aspectos de cor, turbidez, dureza e sabor (BRITO, 2007).
Essa classificação baseia-se na presença de certas substâncias perigosas, relacionadas na norma, e em testes laboratoriais complementares, nos quais vários parâmetros químicos são analisados nos extratos lixiviados e solubilizados dos resíduos (SISINNO, 2003).
Os ensaios de lixiviação são utilizados para determinar ou avaliar a estabilidade química dos resíduos, quando em contato com soluções aquosas, permitindo assim verificar o grau de imobilização de contaminantes, esse é o procedimento mais utilizado para analisar a potencialidade de transferência de matéria para o meio natural (ROCCA, 1993). Esse ensaio é empregado para determinar a concentração dos metais pesados nas matrizes estabilizadas por solidificação e diminuir a periculosidade dos resíduos estudados, de classe I (perigoso) para classe II (não perigoso).
O ensaio de solubilização é submetido para definir as suas respectivas classes (II A - não inertes ou IIB - inertes), conforme a ABNT NBR 10.006. Esta Norma fixa os requisitos exigíveis para obtenção de extrato solubilizado de resíduos sólidos, visando diferenciar os resíduos classificados na ABNT NBR 10004 como classe II A e II B.
3. METODOLOGIA DE PESQUISA
Para a avaliação da imobilização dos contaminantes, serão empregados os ensaios de lixiviação e solubilização propostos respectivamente pelas normas ABNT NBR 10.005 (ABNT, 2004b) e ABNT NBR 10.006 (ABNT, 2004c).
As etapas desenvolvidas neste trabalho são apresentadas a seguir: i) preparação do resíduo sólido sintético e ii) corpos de prova, e iii) realização dos ensaios de lixiviação e solubilização.
i) Preparação do resíduo sintético
O resíduo sólido sintético foi preparado seguindo e adaptado a metodologia de Minocha et al. (2003). Pesou-se 72,0 g de cada substância, PbO e CdO, em um Becker. Em seguida, adicionou-se 200 g de Hidróxido de Cálcio e 370 mL de água destilada, homogeneizando a cada adição, deixando decantar e em seguida filtrando-o. O resíduo contido no papel de filtro foi seco durante 24 horas ao ar livre.
As reações que ocorreram, são as seguintes:
CdO +Ca(OH)2 →Cd(OH)2 ↓+CaO ↓ (1) Óxido de cádmio Hidróxido de cálcio RSS RSS PbO +Ca(OH)2 →Pb(OH)2 ↓+CaO ↓ (2) Óxido de
chumbo Hidróxido de cálcio RSS RSS
onde: RSS: Resíduo Sólido Sintético.
O cádmio (Cd) e o chumbo (Pb) reagem com o hidróxido de cálcio, formando o precipitado, na forma de hidróxidos Cd(OH)2 e Pb(OH)2 e o Óxido de cálcio (CaO). O RSS
A análise da concentração de metais pesados no resíduo foi realizada por Espectrometria de Absorção Atômica (AAS). A análise foi realizada no laboratório do Fundo de Fomento à Mineração (FUNMINERAL) - GO.
Os corpos de prova foram preparados utilizando-se o cimento (aglomerante) e o resíduo sólido sintético (constituído por Chumbo e Cádmio). Foi adotado o Protocolo de Avaliação proposto por Brito (2007), o tempo e tipo de cura da amostra foi de, respectivamente, 28 dias e temperatura ambiente.
Para a avaliação da imobilização dos contaminantes, foram empregados os ensaios de lixiviação e solubilização propostos respectivamente pelas normas ABNT NBR 10.005 (ABNT, 2004a) e ABNT NBR 10.006 (ABNT, 2004b).
Para o ensaio de lixiviação, uma amostra representativa de 100g (base seca) será colocada em frasco de 2000 mL com água destilada, deionizada e isenta de matéria orgânica mais solução lixiviante (ácido acético glacial e água). Depois, a solução será submetida à agitação, em equipamento rotativo com 30 rotações por minuto, relação líquido-sólido (L/S) igual à 20:1 e tempo de contato com o meio lixiviante igual a 18 ± 2 horas.
Em se tratando de resíduo sólido é mais conviniente expressar os resultados em mg.kh -1. Por isso, utilizaremos a seguinte expressão:
(Kg) Amostra da Massa (L) Lixiviado do Volume ). (mg.L ão Concentraç ) (mg.Kg ão Concentraç −1 = -1 (1)
Quanto ao ensaio de solubilização, ele se caracteriza por usar amostra triturada, numa relação Líquido/Sólido igual a 4:1 e repouso por sete dias a temperatura ambiente. No ensaio, uma amostra representativa de 250 g (base seca) do material será colocada em frasco de 1500 mL. Em seguida, foi adicionado 1000 mL de água, deionizada e isenta de orgânicos. Os metais serão quantificados após repouso por 7 dias, em temperatura de 250ºC.
Observações importantes:
1 - As concentrações do lixiviado e do solubilizado em mg.kg-1 serão obtidas após a
determinação do contaminante em mg.L-1 e a sua relação com: a massa da amostra e o volume
da solução lixiviante usada no ensaio de lixiviação e solução solubilizante usada no ensaio de solubilização em kg.L-1. A massa da amostra (m amostra) seráaquela do ensaio de lixiviação
ou do ensaio de solubilização.
2 - Exemplo: [mg.kg-1] = mg.L-1 x L.kg-1 .
A figura abaixo mostra a vista frontal do aparelho rotativo de frasco utilizado no experimento.
Figura 1 – Vista Frontal do Aparelho Rotativo de Frascos para Lixiviação 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
3.2 Ensaios de Imobilização dos Contaminantes
Os resultados estão apresentados para lixiviação e solubilização do material estabilizado e solidificado, de acordo com o Protocolo de Avaliação de Brito (2007).
3.2.1 Ensaio de lixiviação
A tabela 1 mostra os resultados obtidos para o resíduo sólido sintético e o ensaio de lixiviação do chumbo realizado nos corpos-de-prova (CP), após a estabilização por solidificação.
Tabela 1 - Resultado do ensaio de lixiviação – Pb+2 e Cd+2
A- contaminado com chumbo (Pb+2); B- contaminado com cádmio (Cd+2);LMP - Limite máximo permissíveis para lixiviação; RSS – resíduo sólido sintético; CP-E/S corpo de prova após o tratamento de estabilização por solidificação.
Os resultados foram obtidos de acordo com a expressão (1), para os valores da concentração de chumbo e cádmio, o resíduo sólido sintético ficou, mais do dobro para o chumbo e cerca de vinte vezes mais para o cádmio, acima dos Limites Máximos Permissíveis (LMP), logo esse resíduo foi classificado como Classe I (perigoso). Logo, esse material possui propriedades físicas ou químicas, que representa riscos para a saúde das pessoas, para a segurança pública ou para o Meio Ambiente.
Em seguida, tratou-se esse resíduo com a tecnologia Estabilização por Solidificação, com cimento Portland IV, com 20% do RSS, curado com 28 dias e ao ar livre. Obteve o resultado igual ao do LMP para os dois metais, com isso, o tratamento foi classificado como Classe II (Não Perigoso), podendo apresentar propriedades de combustibilidade, de biodegradabilidade ou solubilidade em água ou características da potabilidade de água, exceto os padrões de aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor.
3.2.2 Ensaio de Solubilização
Para saber se os materiais são não inertes (IIA) ou inertes (IIB) foi realizado o ensaio de solubilização, como apresentado na tabela abaixo.
Tabela 3 – Resultado do ensaio de solubilização
Os dados da tabela acima mostram que os tratamentos tanto para o cádmio quanto para o chumbo podem ser classificados como não inertes (classe IIA), pois estão acima do LMP. Contudo, esse material nem apresentam periculosidade, nem são inertes, porém, apresentam ter propriedades de combustibilidade, de biodegradabilidade ou solubilidade em água.
Logo, esse resíduo foi aprovado no ensaio de lixiviação e no ensaio de solubilização, sendo considerado material estabilizado com restrição (BRITO, 2007).
CONCLUSÃO
De acordo com as avaliações realizadas no material contaminado com metais pesados, através da estabilização por solidificação, conclui-se que o material imobilizou os contaminantes, ou seja, a matriz E/S aprisionou os contaminantes na matriz de cimento, sendo aprovados nos ensaios lixiviação e solubilização
Através desses ensaios verificou que o resíduo sólido sintético foi classificado como classe I (perigoso). Depois do tratamento com a estabilização por solidificação, o ensaio de lixiviação mostrou que o material passou para classe II (não perigoso) e pelo ensaio de solubilização os materiais foram classificados como inertes (classe IIA), podendo ser disposto em aterro de resíduos não inertes e/ou aterro sanitário industrial, que é um local que assegura a proteção adequada ao meio superficial e subterrâneo conforme ABNT 8.419 (ABNT NBR 8.419, 1992) e ABNT 13.896 (ABNT NBR 13.892, 1997).
REFERÊNCIAS
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT NBR 10.005: Procedimentos para obtenção de Extrato Lixiviado de Resíduos Sólidos. CENWin, Versão Digital, 16p, 2004b.
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CUNHA, V. e FILHO, J. V. C. Gerenciamento da coleta de resíduos sólidos urbanos: estruturação e aplicação de modelo não-linear de programação por metas. Gestão e Produção. V. 9, n. 2, p. 143-161, 2002.
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MONTEIRO, ALESSANDRA ELIAS. Índice de Qualidade de Aterros Industriais – IQRI. Dissertação – Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE. Rio de Janeiro, 2006. ROCCA, A.C.C et al. Resíduos Sólidos Industriais. CETESB, 2ª Ed. São Paulo, 1993.
