ESTRATÉGIAS de REMEDIAÇÃO DE ÁREAS CONTAMINADAS COM METAIS PESADOS Nelson Moura Brasil

1. ESTRATÉGIAS de REMEDIAÇÃO DE ÁREAS CONTAMINADAS COM METAIS PESADOS Nelson Moura Brasil Prof. Titular da UFRRJ

2. Fases do Processo de Remediação Identificação do Problema Avaliação Solução

3. Seqüência para avaliação do nível de contaminação do Solo CLASSE I CLASSE II CLASSE III CLASSE IV

5. REMEDIAÇÃO DE ÁREAS CONTAMINADAS COM METAIS PESADOS • A contaminação do solo por metais pesados é normalmente permanente. • Os tratamentos de recuperação de um solo fortemente contaminado, são tão drásticos, que resultam na degradação das suas propriedades biológicas, físicas, químicas do solo e físico-químicas.

6. REMEDIAÇÃO DE ÁREAS CONTAMINADAS COM METAIS PESADOS • A remediação de um determinado solo contaminado por metais pesados necessita de um completo entendimento das propriedades e das reações desses elementos no solo e dos fatores de deterioração.

9. Técnicas de Remediação Implantadas(SP)

10. A “Remediação” consiste na melhoria ou recuperação de solos contaminados por poluentes. REMEDIAÇÃO DE ÁREAS CONTAMINADAS COM METAIS PESADOS

11. REMEDIAÇÃO DE ÁREAS CONTAMINADAS COM METAIS PESADOS • Existem várias tecnologias disponíveis para a remediação de sítios contaminados. • Remediação de Solos Contaminados com Metais Pesados “ex situ” • Remediação de Solos Contaminados com Metais Pesados “in situ”

12. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “EX SITU” • A remoção de Metais Pesados da superfície do solo, se baseia em técnicas de engenharia e representa um gasto significativo para muitas indústrias e agências governamentais

13. Plantas Microrganismos Adsorção Precipitação Imobilização FASE SÓLIDA FASE LÍQUIDA “ex situ” Dessorção Dissolução Mineralização Lençol freático ESTRATÉGIAS DE REMEDIAÇÃO Remoção e Lavagem do Solo

14. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “EX SITU” • REMOÇÃO E DISPOSIÇÃO EM ATERRO CONTROLADO DE ACORDO COM A CLASSIFICAÇÃO DO RESÍDUO (NORMA 10004 ABNT) • PERIGOSO (CLASSE I) • INERTE (CLASSE II B) • NÃO INERTE (CLASSE IIA)

15. O resíduo tem Consta nos Sim Sim anexos A, B, D ou E Início origem conhecida ? ? Não Não Tem características Sim de periculosidade ? Não Tem Sim características de toxicidade ? Não Resíduo não perigoso - Classe II Resíduo perigoso - Classe I NBR 10004 (ABNT, 2004) Fluxo para Determinação da Classe de um resíduo

19. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “EX SITU” • REMOÇÃO E LAVAGEM DO SOLO (Soil Washing) • É uma técnica ex situ onde se emprega extrações químicas e físicas, para dessover os metais pesados. • Nesta técnica o solo é lavado (após extração). • Apresenta um custo muito elevado

20. Área contaminada próxima ao Porto de Itaguaí - RJ

21. Disposição de Resíduo Perigoso Solo contaminado com As

22. Teor de As nas diferentes frações químicas e em diferentes valores de pH do solo contaminado no pátio da da Ingá

23. Dessorção de Arsênio

24. Remoção de As com FeCl3 e em solução após dessorção

25. Adsorção Precipitação Imobilização Dessorção Dissolução Mineralização “in situ” ESTRATÉGIAS DE REMEDIAÇÃO Bioremediação Plantas Microrganismos Contenção Redução FASE SÓLIDA FASE LÍQUIDA Redução Lençol freático

26. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “EX SITU” • REMOÇÃO E DESCONTAMINAÇÃO ELETROQUÍMICA Pode ser in situ ou ex situ, é um processo relativamente rápido, que usa níveis baixos de correntes diretas, apropriado para contaminantes inorgânicos.

27. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “EX SITU”  Consiste na aplicação de correntes elétricas no solo através de eletrodos instalados no mesmo, ocorrendo assim o transporte de água e íons. Apresenta menos gastos que a outra técnica acima citada

28. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “IN SITU” • Todos os programas de remediação ‘in situ’ seguem uma estratégia de: • CONTENÇÃO DO CONTAMINANTE (também referida como estabilização) • REDUÇÃO DO CONTAMINANTE (geralmente referida como ‘limpeza’).

29. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “IN SITU” • CONTENÇÃO OU ESTABILIZAÇÃO DO CONTAMINANTE • No que diz respeito à contenção do contaminante, não há nenhuma redução efetiva do contaminante presente, mas os riscos à saúde e ambiental são reduzidos a níveis aceitáveis por uma manipulação física ou química do sítio.

30. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “IN SITU” • A imobilização in situ consiste em minimizar a migração de contaminantes para a subsuperfície do solo.  Redução da contaminação do lençol freático.

31. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “IN SITU” • Um aspecto crítico de qualquer política de contenção é controlar o fluxo de água em uma área poluída, assim como o fluxo de água contaminada existente em uma zona contaminada.

32. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “IN SITU” • Estratégias de Engenharia A construção de coberturas, galerias e cortinas de isolamento hidráulico são exemplos de estratégias de engenharia nesta categoria

33. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “IN SITU” • Estratégias de Contenção Química ou Imobilização Química • A imobilização química in situ consiste em minimizar a migração de metais pesados para a subsuperfície do solo através da estimulação das reações de complexação (aumentando adsorção específica) e precipitação dessa forma, reduzindo a solubilidade (mobilidade) de metais pesados.

34. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “IN SITU” As técnicas são baseadas na incorporação de agentes com potencial para imobilização através de reações de complexação e precipitação

35. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “IN SITU” • Principais produtos: • Carbonatos: A reação do solo é um fator de grande importância no controle do comportamento químico dos metais e outros processos no solo. • A biodisponibilidade e mobilidade da maioria dos metais para as plantas em solos contaminados decresce com o aumento do pH, quer seja pela aplicação de calagem ou de lodo calcário (lodo tratado com cal) ou outros produtos de reação alcalina no solo.

36. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “IN SITU” • Matéria orgânica: Os resíduos orgânicos têm sido aplicados com bastante frequência para a recuperação de áreas contaminadas com metais pesados. • Normalmente são utilizados como resíduos: esterco de gado, lodo de esgoto, composto de lixo urbano e muitos outros

37. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “IN SITU” • As cargas negativas dos colóides são dependentes do pH. Sob condições alcalinas, a capacidade adsortiva do húmus excede consideravelmente a da maioria das argilas silicatadas laminares.

38. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “IN SITU” • Presença de moléculas orgânicas solúveis de baixo peso molecular  forma complexos solúveis (quelatos) com os metais pesados  metais ficam protegidos contra reações com os componentes inorgânicos do solo, que os tornariam indisponíveis.

39. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “IN SITU” • ZeolitasSão aluminossilicatos cristalinos. Pode-se usar zeolitas naturais ou sintéticas para o controle da poluição e remediação de solos contaminados e seu uso dependerá da capacidade de troca iônica e seletividade da zeolita em relação aos poluentes

40. REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM METAIS PESADOS “IN SITU” • FosfatosTrabalhos de pesquisa tem citado o uso de KH2PO4 para imobilização in situ de metais pesados tais como Pb, Cd e Zn. • Óxidos, hidróxidos e óxi- hidróxidos de Fe e Mn

41. Lodo de indústria Metalúrgica Contaminado Cádmio = 1667 mg kg‑1 Zinco = 8000 mg kg‑1 Chumbo = 6400 mg kg‑1

42. F1= Fração Hidrossolúvel F2 = Fração Trocável F3= Fração Adsorvida a Óxidos amorfos F4 = Fração Carbonato F5 = Fração Residual (Adsorvido MO; Óxidos Cristalinos; Ocluso, etc..) Fracionamento em Formas Químicas

43. Em laboratório foi instalado um experimento em vasos plásticos com 400 g dos solos LV e PV + lodo contaminado. O experimento constou de dois solos (LV e PV), quatro tratamentos e seis repetições totalizando 48 unidades experimentais. Para avaliar os efeitos de agentes imobilizadores e desmobilizadores de metais pesados foram aplicados os seguintes tratamentos: Mistura solo‑lodo (Testemunha) Mistura solo‑lodo + fosfato de potássio (KH2PO4) Mistura solo‑lodo +carbonato de cálcio (CaCO3) Mistura solo‑lodo + 50 ml de Cloreto férrico (Fe Cl3) + EDTA na concentração de 0,07 moles L‑1

49. Cia Mercantil Ingá

50. RESÍDUO PERIGOSO INGÁ Classificação R. Ingá Zn Cd Cu Fe Mn Pb Total 22294 175 123 79986 5525 2486 0,9 34,1 0,9 1755 32 Solubilidade 1,60 43,4 Lixiviação Limites: Zn - Teste Solubilidade (5 mg L-1) pH 5,6 Cd-Teste de Lixiviação (0,5 mg L-1)