EFICIÊNCIA DE PRODUTOS ALCALINOS E ORGÂNICO NA IMOBILIZAÇÃO DE CADMIO PRESENTE EM UM RESÍDUO INDUSTRIAL

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EFICIÊNCIA DE PRODUTOS ALCALINOS E ORGÂNICO NA

IMOBILIZAÇÃO DE CADMIO PRESENTE EM UM RESÍDUO

INDUSTRIAL

VINICIUS SAMPAIO DO NASCIMENTO1

ROSIANE SALES PINHEIRO2

FABIANA SOARES DOS SANTOS3

MÁRCIO OSVALDO LIMA MAGALHÃES1

CLARICE DE OLIVEIRA4

NELSON MOURA BRASIL DO AMARAL SOBRINHO4 1. Bolsista de Iniciação Científi ca PIBIC/CNPq/UFRuralRJ, Discente do Curso de Agronomia;

2. Mestre em Agronomia- Ciência do Solo/ UFRuralRJ; 3. Doutoranda em Agronomia- Ciência do Solo/ UFRuralRJ;

4. Professor do Instituto de Agronomia UFRuralRJ, 23890 000, Seropédica – RJ.

RESUMO: NASCIMENTO, V. S. do; PINHEIRO, R. S.; SANTOS, F. S. dos; MAGALHÃES, M. O. L.; OLIVEIRA, C. de e AMARAL SOBRINHO, N. M. B. do. Efi ciência de produtos alcalinos e orgânico na imobilização de cadmio presente em um resíduo industrial. Revista Universidade Rural: Série Ciências da Vida,

Seropédica, RJ: EDUR, v. 24, n. 2, p. 9-14, jul.-dez., 2004. A Cia Mercantil e Industrial INGÁ, nos seus 30

anos de funcionamento, despejou na água e no solo um resíduo perigoso contendo metais pesados, entre eles o cádmio. Para avaliar o potencial de inertização do Cd presente no resíduo da Ingá, foram utilizados produtos de reação alcalina e orgânica em diferentes proporções, visando um pH de equilíbrio de 6,0; 6,5 e 7,0. No decorrer do período de incubação, foi determinado o pH e realizadas extrações simples para estabelecer os teores de Cd em diferentes frações químicas. A adição de material alcalino e orgânico promoveu a redução da biodisponibilidade de cádmio presente no resíduo da Ingá.

Palavras-chaves: Resíduo industrial, metais pesados, recuperação dos solos.

ABSTRACT: NASCIMENTO, V. S. do; PINHEIRO, R. S.; SANTOS, F. S. dos; MAGALHÃES, M. O. L.; OLIVEIRA, C. de and AMARAL SOBRINHO, N. M. B. do. Effi ciency of alkalines and organics products in immobilization of the cadmium in industrial residues. Revista Universidade Rural: Série Ciências da

Vida, Seropédica, RJ: EDUR, v. 24, n. 2, p. 9-14, jul.-dez., 2004. Mercantil and Industrial INGÁ Cia, in these 30 years of functioning, poured in the water and soil a dangerous residue contend heavy metals, between them the cadmium. To evaluate the potential of inertization of the Cd in the Ingá residue, products alkaline and organic were used to a pH of 6,0; 6,5 and 7,0. In the incubation period, pH was determined and carried simple extrations to establish the Cd concentration in different chemical fractions. The addition of alkaline and organic material promoted the reduction of the availability of the cadmium in the Ingá.

Key Words: Industrial residues, heavy metals, soil remediation. INTRODUÇÃO

A poluição do solo por MPs provocada por atividades industriais tem levado a situações de risco ao meio ambiente envolvido. esses impactos negativos afetam não somente a qualidade do solo, mas também diversos outros parâmetros ambientais.

Nos últimos anos, a prevenção da poluição e limpeza de áreas contaminadas tornou-se uma prioridade ambiental, existindo atualmente uma grande demanda comercial e ambiental para a remediação de áreas com poluentes, tais como o

MPs, para previnir sua descarga nos cursos d’agua e sua entrada na cadeia alimentar.

Segundo Cullinane et al., (1986) citado Van Proosdij e Reddy, (1998) a imobilização in situ, estratégia de remediação de solos poluídos; que consiste em minimizar a migração de contaminantes para a subsuperfície do solo, pela introdução de agentes que possuam o potencial para complexação e imobilização de metais pesados, tem sido considerada uma técnica promissora no controle da contaminação do ambiente

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por metais pesados._{Este trabalho tem} como objetivo avaliar a eficiência dos resíduos industriais alcalinos e orgânico na inertização do resíduo da Ingá, tornando os metais pesados presentes nesse resíduo menos solúveis, reduzindo dessa forma o seu potencial poluidor.

MATERIAL E MÉTODOS

Amostras do resíduo da Companhia Mercantil e Industrial Ingá foram coletadas retirando-se amostras simples do topo, meio e base da pilha de resíduo mantida no pátio de armazenamento da indústria formando uma amostra composta de 100 kg (ABNT, 1987). No laboratório a amostra do resíduo foi seca ao ar, destorroada e passada por peneira de 2 mm e acondicionada em sacos plásticos. Os teores totais de Cd foram determinados por digestão nitro–perclórica 2:1 (SCOTT, 1978) e solúveis pelo teste de solubilidade segundo normas da ABNT (1987). Nos extratos obtidos na digestão e no teste de solubilidade foram determinados os teores de Cd, pôr espectrofotometria de absorção atômica. Para avaliar a possibilidade de inertização do resíduo da Ingá foram usados os materiais alcalinos CaCO₃ e silicato de cálcio (resíduos produzidos pela Petrobrás) e o material orgânico lodo do biodigestor produzido pela cervejaria kaiser. Para o estabelecimento da proporção na mistura do resíduo da Ingá e dos inertizantes a serem usados no experimento foram realizadas curvas de neutralização visando atingir um pH de equilíbrio de 6,0; 6,5 e 7,0. Deste modo, foram estabelecidas três doses de cada inertizante a serem adicionadas ao resíduo da Ingá. Os tratamentos foram: Resíduo da Ingá (Testemunha); Ingá + (Kaiser + CaCO₃)(1,1%) (2,1%) (3,8%); Ingá + (Kaiser + Silicato de cálcio)( 2,3%) (4,3%) (8,1%). O experimento foi realizado em vasos plásticos contendo 500 g da mistura do resíduo Ingá + inertizantes,

sendo umedecidos a 80% da capacidade de campo e mantidos incubados por um período de 90 dias. O experimento foi constituído de sete tratamentos e quatro repetições, totalizando 28 unidades experimentais, e o delineamento utilizado foi o inteiramente casualizado. Nos intervalos de sete, quinze, trinta, sessenta e noventa dias, foram retiradas amostras dos tratamentos, acima mencionados, para a determinação do pH em água (1:2,5) e realização das extrações simples. As extrações simples foram realizadas utilizando-se os seguintes extratores: água, nitrato de sódio, ácido acético e DTPA. Com os resultados obtidos através das extrações simples, foram defi nidas as diferenças nas quantidades extraíveis e frações químicas de Cd nos tratamentos. As frações químicas defi nidas foram: F1= Extração com água ⇒ Fração solúvel em água; F2 = Extraído com NaNO₃

– Extraído com água ⇒ Corresponde

aos metais ligados eletrostaticamente à superfície do resíduo; F3 = Extraído com DTPA – Extraído com NaNO₃⇒ Fração associada predominantemente à superfície de óxidos de Fe mais cristalinos e compostos orgânicos mais estáveis através da formação de complexos de esfera interna; F4 = Extraído com Ácido acético – Extraído com NaNO₃ ⇒ Fração associada predominantemente a precipitado de carbonatos; F5 = Total

– Somatório das frações (F1; F2; F3 e

F4) ⇒ Fração associada a compostos de Fe com alto grau de cristalinidade (fração residual).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Na tabela 1 são apresentados os valores médios de pH nos diferentes tratamentos durante os 90 dias de incubação. Observa-se nesta tabela, que os tratamentos Ingá + (Kaiser + Silicato de Cálcio) ( 8,1%; 4,3%), Ingá + (Kaiser + CaCO₃)(3,8 %) apresentaram valores de

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pH superiores a sete. O tratamento Ingá + (Kaiser + CaCO₃) (1,1 %) apresentou o mais baixo valor de pH, não diferindo estatisticamente da testemunha. Os demais tratamentos, causaram um efeito signifi cativo no aumento do pH ao longo

à associar-se a frações mais estáveis, de menor solubilidade, levando o sistema a alcançar uma maior estabilidade.

Valores seguidos pela mesma letra não diferem signifi cativamente pelo Teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade

do tempo de incubação, pela adição de resíduo e produto alcalino.

Tabela 1. Valores médios do pH do resíduo ao longo do tempo de incubação nos diferentes tratamentos.

Segundo Martinez e Motto (2000), o pH é um dos fatores que tem um grande efeito sobre a solubilidade ou retenção dos metais pesados nos solos, com grande retenção e baixa solubilidade de cátions metálicos ocorrendo em altos valores de pH do solo. Na maioria dos casos, a manipulação do pH é considerado o método mais efetivo e rápido para o controle da biodisponibilidade de metais pesados nos solos contaminados (MESQUITA, 2002).

A tabela 2 apresenta o efeito do tempo de incubação na distribuição de Cd, nas diferentes frações químicas dos tratamentos em estudo. Observa-se um decréscimo signifi cativo nas frações de maior labilidade, F1 e F2, ao longo do tempo de incubação nos tratamentos com valores mais elevados de pH como: Ingá + (Kaiser + CaCO₃) (3,8%; 2,3%; 4,3%), Ingá + (Kaiser + silicato de cálcio) (8,1%). Essa redução foi acompanhada pelo aumento dos teores da fração F3, associada a superfi cie de óxidos de ferro mais cristalinos e compostos orgânicos mais estáveis. Sendo assim, o Cd tendeu

Tabela 2. Efeito do tempo de incubação, na distribuição de cádmio (mg kg-1_{), nas frações}

químicas, nos diferentes tratamentos.

Na fração F5 os teores de Cd permaneceram praticamente constantes durante todo o período de incubação. Esse resultado mostra a maior retenção de Cd na superfície associada a compostos de Fe com alto grau de cristalinidade (ALLOWAY,1995).

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Observa-se, na figura 1, redução significativa de Cd na fração solúvel (F1), em todos os tratamentos quando comparados a testemunha. Essa redução foi maior nos tratamentos onde os valores de pH foram superiores a 7,0; Ingá + (Kaiser + CaCO₃) (3,8%); Ingá + (Kaiser + Silicato de Cálcio) (4,3%; 8,1%). Nesses tratamentos observa-se tambem uma redução signifi cativa de Cd na fração F2

(Figura 2).

Figura 1. Percentagem de Cd (mg kg-1_{) nos diferentes}

tratamentos na fração solúvel (F1). 1: testemunha; 2: Ingá+(Kaiser + CaCO₃ ) (1,1%); 3: Ingá + (Kaiser + CaCO₃ ) (2,1%); 4: Ingá +( Kaiser + CaCO₃ ) (3,8%); 5: Ingá +(Kaiser + silicato de cálcio ) (2,3%); 6: Ingá +(Kaiser + Silicato de cálcio) (4,3%); 7:Ingá +(Kaiser + Silicato de cálcio) (8,1%). Valores seguidos pela mesma letra não diferem signifi cativamente pelo Teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade.

Na fi gura 3, observa-se que as per-centagens de Cd nos tratamentos com valores mais elevados de pH e com adição de resíduo orgânico (lodo da Kaiser), foram superiores quando comparados com a testemunha, demonstrando que parte do Cd que encontrava-se na fração solúvel em água (F1) e ligado eletrostati-camente (F2), passaram para as formas mais estáveis através do mecanismo de adsorção específi ca na superfície de óxi-dos e da matéria orgânica. Larry (1998) observou a associação do Zn com ácidos húmicos e fúlvicos através da formação de complexos de esfera interna, muito

Figura 2. Percentagem de Cd(mg kg-1_{) nos diferentes}

tratamentos na fração trocável (F2). 1: testemunha; 2: Ingá+(Kaiser + CaCO₃ ) (1,1%); 3: Ingá + (Kaiser + CaCO₃ ) (2,1%); 4: Ingá +( Kaiser + CaCO₃ ) (3,8%); 5: Ingá +(Kaiser + silicato de cálcio ) (2,3%); 6: Ingá +(Kaiser + Silicato de cálcio) (4,3%); 7:Ingá +(Kaiser + Silicato de cálcio) (8,1%); Valores seguidos pela mesma letra não diferem signifi cativamente pelo Teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade.

tratamentos na fração (F3). 1: testemunha; 2: Ingá+(Kaiser + CaCO₃ ) (1,1%); 3: Ingá + (Kaiser + CaCO₃ ) (2,1%); 4: Ingá +( Kaiser + CaCO₃ ) (3,8%); 5: Ingá +(Kaiser + silicato de cálcio ) (2,3%); 6: Ingá +(Kaiser + Silicato de cálcio) (4,3%); 7:Ingá +(Kaiser + Silicato de cálcio) (8,1%); Valores seguidos pela mesma letra não diferem signifi cativamente pelo

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Verifica-se na figura 4 uma maior elevação na percentagem de Cd na fração F4 em todos os tratamentos, quando comparados com a testemunha. Os teores de Cd foram superiores nessa fração quando comparados com as frações F1, F2 e F3 (Figuras 1, 2 e 3 ), Esses resultados demonstram que a elevação do pH pela adição de resíduos alcalinos causaram, possivelmente, a precipitação do Cd na forma de hidróxidos e carbonatos. A redução de Cd nas frações F1 e F2 e o aumento nas frações F3 e F4 nos tratamentos, quando comparados a testemunha, mostraram que o CaCO_3, e o Silicato de cálcio, contribuíram na elevação do pH, atuando na precipitação do Cd, fazendo com que esse elemento, que estava associado a frações mais lábeis, passa-se para as frações de maior estabilidade. Na fi gura 5, as percentagens de Cd na fração F5 não diferiram signifi cativamente da testemunha, em todos os tratamentos.

CONCLUSÃO

A adição de produtos de reação alcalina e o resíduo orgânico causaram uma maior imobilização de Cd pela associação desses elementos a frações químicas mais estáveis.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). Amostragem de

resíduos sólidos. São Paulo, 1987. 25p.

ALLOWAY, B. J. Heavy metals in soils. London: Blackie A & P, 1995. 368p LARRY, K.D. Retention of metals by several soils of the Southeastern United states. Jounal Environmental Quality., Madison, 1998, v.17, p.239-246.

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MARTINEZ,C.E. and MOTTO, H.L. Solubility of lead, zinc and copper added to mineral soils. Environmental Pollution, 2000, v.107, p.153–158.

MESQUITA, A. M., Remediação de

áreas contaminadas por metais pesados p r o v e n i e n t e s d e l o d o d e e s g o t o .

Seropédica. RJ, 2002. xv. nº f: il. Tese (Doutorado em Agronomia Ciência do Solo) Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro.

SCOTT, K. Cause and control of losses of chromium during nitric-perchloric acid oxidation of aquatic sediments. Analyst, Cambridge (England), 1978, v.103, p.754-758.

VAN PROOSDIJ, E.M.H. and REDDY, K.J. Immobilization of contaminants with in-situ calcita precipitation: A preliminary evaluation. in: World Congress of Soil Science-Montpellier, França, 1998, (CD-ROM).