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XI Encontro e Exposição Brasileira de Tratamento de Superfícies 
 EBRATS 2003 
 12 a 15 de maio - São Paulo/SP 
 
REMEDIAÇÃO ELETROCINÉTICA DE CHUMBO EM RESÍDUOS 
INDUSTRIAIS 
 
Carina Duarte Pedrazzoli (Universidade Federal do Paraná - Brasil) 
Káthia Izumi Iryoda (Universidade Federal do Paraná – Brasil) 
Haroldo de Araújo Ponte (Universidade Federal do Paraná – Brasil) 
Resumo 
Este trabalho tem como finalidade o desenvolvimento e adequação de técnica eletrocinéticas para 
tratamento de metais, como chumbo de resíduos sólidos. Para tanto, foi utilizada a remediação 
eletrocinética, também chamada de processamento eletrocinético do solo, eletromigração, 
descontaminação eletrocinética, ou eletrocorreção, pode ser usada para extrair metais e alguns tipos 
de resíduos orgânicos de solos saturados ou insaturados, lamas e sedimentos. O princípio da 
remediação eletrocinética baseia-se na aplicação de uma corrente direta de baixa intensidade através 
do solo entre dois ou mais eletrodos. O campo elétrico gerado mobiliza espécies carregadas 
eletricamente, partículas e íons no solo pelos seguintes processos: eletromigração (transporte de 
espécies químicas carregadas sob um gradiente elétrico); eletro-osmose (transporte de fluido 
intersticial sob um gradiente elétrico); eletrólise (reações químicas associadas com o campo elétrico). 
Abstract 
This work has as purpose the development and electrokinetcs adaptation of techinique for metal 
treatment, as lead of solid residues. For in such a way, the electrokinetc remediation was used, also 
call of electrokinetic processing of the ground (earth), electromigration, electrokinetic 
descontamination, or electrocorretion, can be used to extract metals and some types of organic 
saturated ground residues or insaturate, muds and sediments. The principle of the electrokinetic 
remediation is based on the application of a direct chain of low intensity through the ground between 
two or more electrodes. The generated electric field, mobilizes loaded species, particles and íons in 
the ground for the following processes: electromigration (transport of loaded chemical species under 
an electric gradient); interstitial fluid electro-osmosys (transport under an electric gradient, electrolysis 
(chemical reactions associates with the electric field). 
Introdução 
A contaminação de metais é um problema comum em locais que possuem resíduos perigosos, a qual 
pode ser tratada, a princípio, por quatro tecnologias: 
i. Fitoremediação; 
ii. Transporte de sólido; 
iii. Solidificação/estabilização; 
iv. Remediação eletrocinética. 
Para uma comparação destas quatro tecnologias definem-se fatores como: o estado, a ordem dos 
metais tratados, o maior fator limitante, e considerações específicas do local. O estado refere-se a 
fase de desenvolvimento da tecnologia. A ordem dos metais tratados está relacionada a quantidade 
de metais tratados pela tecnologia. O maior fator limitante refere questões que podem interferir no 
uso da tecnologia. As considerações específicas do local referem-se a características de solo e de 
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profundidade dos contaminantes que podem influenciar na eficiência da tecnologia. A tabela I 
proporciona uma análise geral dos fatores para cada uma das quatro tecnologias citadas. 
 
Tabela I - Análises das tecnologias no local para remediação em solos contaminados com metais 
Fatores de 
Avaliação 
Eletrocinética Fitoremediação Transporte de 
Sólido 
Solidificação/Estabilização 
Estado Aplicações de 
escala completa 
na Europa 
Escala piloto 
Atualmente 
sendo testada 
no campo em 
Trenton, NJ; 
Butte, MTT; 
INEL em 
Fernald, OH; e 
Chernobyl, 
Ukraine 
Comercial 
Selecionado em 
4 locais 
Superfund 
Comercial 
Ordem dos 
metais tratados 
Amplo Amplo Limitado Amplo 
Maior fator 
limitante 
Estado da arte Estado da arte 
Maior tempo 
exigido para o 
tratamento 
Resultados 
reconhecidos e 
crescimentos 
ajustados 
Contaminação 
do potencial no 
aqüífero do 
transporte de 
solução residual 
Preocupa-se com longo 
período de integridade 
Considerações 
específicas no 
local 
Homogeneidade 
no solo 
Nível de mistura 
no solo 
Profundidade de 
contaminação 
Concentração 
da 
contaminação 
Permeabilidade 
do solo 
Fluxo aquático e 
profundidade 
Fragmentos 
Profundidade de 
contaminação 
 
Fitoremediação 
A tecnologia de fitoremediação encontra-se num estágio de comercialização para tratamento de solos 
contaminados com metais sendo que, num futuro próximo, poderá proporcionar uma opção de baixo 
custo sob circunstâncias específicas. Esta tecnologia tende a se adaptar melhor para remediação de 
locais com contaminação dispersa, em baixas concentrações e solos de superfície. 
Existem dois processos básicos de fitoremediação de metais: fitoextração e fitoestabilização. A 
fitoextração se detém no transporte de contaminantes do solo para um tecido vegetal sobre o solo e 
sua destruição posterior. Embora o hiperacúmulo metais em árvores, arbustos, ervas, gramas e 
sementes apresentarem certo potencial, as sementes parecem ser o elemento mais promissor uma 
vez que sua biomassa apresenta maior produção. Níquel e zinco parecem ser mais facilmente 
absorvidos embora testes preliminares com cobre e cádmio sejam estimulados. O chumbo não tem 
tido resultado positivo em plantas testadas até agora. Entretanto, há pesquisas indicando que a 
utilização de solos modificados facilitariam a incorporação do chumbo em plantas. 
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A fitoestabilização tem como objetivo a redução de risco pela estabilização dos contaminantes 
localizados próximos à superfície. Este resultado é alcançado pela secreção de compostos das 
plantas para afetar o pH do solo formando compostos metálicos com solubilidade reduzida. Além 
disso, as plantas ajudam a controlar a erosão na superfície e reduzir a lixiviação através do aumento 
evapotranspiração. Estudos laboratoriais indicam, entretanto, que a aplicação desta técnica para o 
chumbo apresenta um baixo potencial [1]. 
Transporte de sólido 
A tecnologia de transporte de sólido envolve extração de contaminantes do solo usando água e 
outras soluções aquosas adequadas. Embora tais aditivos como ácidos e complexantes terem tido 
algum uso comercial em projetos de grande escala na limpeza de solos fora do local, não tem sido 
demonstrada sua praticidade para caso de aplicação local. O transporte de solo para posterior 
tratamento seria mais efetivo na remoção de espécies solúveis tais como cromo hexavalente. 
Contaminantes lixiviados podem ser removidos do lençol freático por bombeamento e posterior 
tratamento [2]. 
Solidificação/estabilização 
O processo de solidificação/estabilização ou também chamada de imobilização modifica as 
características físicas e químicas do resíduo na disposição para imobilizar contaminantes. Metais são 
comumente remediados pela solidificação fora do local por encapsulamento e algumas vezes por 
complexação. Esta tecnologia tem sido adaptada para aplicações localizadas através do uso de 
processos que proporcionam distribuição e mistura de reagentes. O tratamento no local terá 
provavelmente uma vantagem no custo sobre a aplicação fora do local para grandes volumes e 
profundidades maiores. Entretanto, esta tecnologia tem sido pouca selecionada devido ao interesse 
em soluções mais duradouras e de maior segurança. 
Uma segunda técnica de solidificação envolve vitrificação através da passagem de uma corrente 
elétrica entre eletrodos. Este processo resulta na retenção de sólidos e incorporação de metais no 
produto vitrificado. Esta tecnologia está sendo comercialmente avaliada tendo apresentado resultados 
bastante promissores. A vitrificação tem sido utilizada para a captura do mercúrio e de outros metais 
voláteis tais como chumbo e arsênio [3]. 
RemediaçãoEletrocinética 
A remediação eletrocinética, também chamado de processamento eletrocinético do solo, 
eletromigração, descontaminação eletrocinética, ou eletrocorreção, pode ser usada para separar 
(extrair) metais e alguns tipos de resíduos orgânicos de solos saturados ou insaturados, lamas e 
sedimentos [4]. A tecnologia de processamento do solo no local é primariamente uma técnica de 
separação e remoção para extrair contaminantes dos solos [5]. 
Remediação eletrocinética baseia-se na aplicação de uma corrente contínua de baixa intensidade 
entre eletrodos localizados no solo. Contaminantes são mobilizados na forma de espécies carregadas 
ou partículas. Algumas variações desta técnica envolvem a extração direta dos íons metálicos já na 
forma de metal sendo que outras envolvem a extração dos íons metálicos utilizando um processo 
posterior de resinas de troca iônica. A remediação eletrocinética também pode ser usada para 
retardar ou prevenir migração de contaminantes direcionando-os para pontos específicos desviando-
os de lençóis freáticos ou águas subterrâneas. 
Atualmente tem sido considerado interessante a aplicação de processos eletrocinéticos, 
especialmente para remediação de solos contaminados de baixa permeabilidade onde o campo 
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elétrico gerado mobiliza espécies carregadas eletricamente, partículas e íons no solo pelos seguintes 
processos [6]: 
a) Eletromigração: transporte de espécies químicas carregadas sob um gradiente elétrico 
b) Eletroosmose: transporte de fluido intersticial sob um gradiente elétrico 
c) Eletrólise: reações químicas associadas com o campo elétrico 
d) Eletroforese: movimento de partículas carregadas sob um gradiente elétrico 
Estes quatro processos podem ser intensificados através do uso de surfactantes ou reagentes para 
aumentar as taxas de remoção de contaminantes nos eletrodos. No processo de migração, para os 
eletrodos, os contaminantes podem ser removidos por redução no cátodo, precipitação/co-
precipitação, bombeamento próximo ao eletrodo, ou de forma mais complexa com resinas (1,2) de 
troca iônica [7]. 
A eletromigração e a eletroosmose são as forças motrizes primária utilizadas na remoção dos 
contaminantes dos poros do solo durante o processo de extração eletrocinética. Muitas reações 
eletroquímicas e interações de solos contaminados, tais como decomposição eletrolítica da água, 
sorção e dessorção de contaminantes na superfície da partícula carregadas (argila) e inversão do 
potencial zeta na superfície desta ocorrem simultaneamente. Estas reações e interações podem 
aumentar ou retardar a eficiência do processo de remediação. Um diagrama esquemático do 
processo está apresentado na Figura 1 abaixo. 
 
Embora a tecnologia tenha provado ser praticável em muitos experimentos de laboratório, escala de 
bancada e testes em campo ainda não se tem uma compreensão satisfatória acerca da interação 
entre os diversos mecanismos de transporte de massa e de cargas. Conseqüentemente, os 
parâmetros de processo ainda não foram otimizados possibilitando o aumento da eficiência da 
técnica. Além disso, ainda há a necessidade de avaliação experimentalmente de diversas 
formulações teóricas desenvolvidas para o processo [8]. 
 
 
 
Figura 1 - Diagrama esquemático da aplicação típica da remediação eletrocinética 
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Objetivo 
Visto que a produção mundial do chumbo proveniente de operações minerais foi de 3,4 milhões de 
toneladas/ano e a de sucata 2,3 milhões de toneladas/ano tem-se um potencial de contaminação de 
cerca de 1,1 milhões de toneladas ano. No consumo mundial, o chumbo situa-se na sexta posição 
entre os metais (Fe > Al > Mn > Cu > Zn > Pb). Seu uso em bactérias (50-70% do consumo total) 
continua a crescer mais seu uso em aditivos antidetonantes (5%) na gasolina está caindo 
rapidamente devido aos problemas ambientais. Há também o uso do chumbo como revestimento em 
cabos elétricos (3-4%), em tubos e garras, em ligas, como pigmento de tinta (vermelho e branco) e 
como estudo anti-radiação [9]. 
Apesar dos problemas ambientais associados ao chumbo serem tão agudos, o consumo do metal 
deve continuar aumentando, pois o chumbo utilizado em baterias ainda não pode ser substituído 
economicamente por qualquer outro metal [9]. 
O chumbo é bastante fixado nas porções superiores do solo e por este motivo, a maior parte do 
chumbo encontrado nas plantas é de origem antropogênica, produzido pelas fumaças de motores a 
gasolina contendo chumbo tetraetila (antidetonante) e transportado pelo ar [9] . 
Devido a estes diversos fatores de contaminação do solo por chumbo, está sendo desenvolvido este 
trabalho de estudo do comportamento eletrocinético do sistema chumbo/solo e adequação de técnica 
eletrocinéticas para tratamento deste metal. Para tanto, foram analisados os perfis de potencial, 
concentração e pH, para uma aplicação de corrente contínua constante, com a distância entre 
eletrodos e como o tempo. 
Materiais e Métodos 
O sistema utilizado foi composto por um reator eletroquímico cilíndrico com diâmetro de 10 cm e 
comprimento de 30 cm com aproximadamente 1,5 litros de capacidade. Foi utilizado um divisor de 
corrente e potencial, uma fonte de potencial, um medidor de potencial e areia lavada contaminada por 
nitrato de chumbo contendo aproximadamente 5000 ppm de chumbo (fig. 2). 
A concentração de chumbo foi obtida através de um Espectrofotômetro de Absorção Atômica, modelo 
Varian Spectraa 100-200. O perfil de potencial foi medido em toda a extensão do reator através de 
uma sonda utilizando calomelano como eletrodo de referência (ECS). O gradiente de potencial foi 
obtido através de uma fonte de potencial e corrente, causando o movimento dos íons em direção aos 
eletrodo de carga oposta por migração (fig. 3). 
 
 
 
Figura 2 - Arranjo experimental 
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Figura 3, Representação esquemática do reator 
 
Resultados Experimentais 
 
-2 0 2 4 6 8 10 12 14
-500
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
chumbo
grafite
co
nc
en
tra
çã
o 
de
 c
hu
m
bo
 (p
pm
)
tempo X 10E5 (s)
 
 
Figura 3 - Concentração em função do tempo 
 
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-2 0 2 4 6 8 10 12 14
0
2
4
6
8
10
12
14 chumbo
graf itec
on
ce
nt
ra
çã
o 
de
 c
hu
m
bo
 (p
pm
)
tempo X 10E5 (s)
 
 
Figura 4 - pH em função do tempo 
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
 1° dia
 5° dia
 último dia
pH
distância
 
Figura 5, pH em função da distância. 
 
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-2 0 2 4 6 8 10 12 14
50
100
150
200
250
300
350
400
chumbo
ponto 4
ponto 3
ponto 2
ponto 1
graf ite
po
te
nc
ial
 (m
V)
tempo X 10E5 (s)
 
Figura 6, Potencial em função do tempo. 
 
Discussão 
Observa-se, na Fig 3, que após, aproximadamente 27 horas há uma redução sensível da 
concentração de chumbo na câmara catódica e anódica. Essa redução, na zona catódica, é 
acompanhada da formação de um precipitado, o qual foi verificado visualmente, sendo conseqüência 
do alto valor de pH, cerca de 14 (Fig. 4). Baseado no Diagrama de Pourbaix, na região entre pH 13 e 
14 tem-se a formação de PbO, PbO2 e Pb3O4. A variação do pH é decorrente de reações de hidrólise 
da água segundo as reações: 
−⇔++ OHeOHO 442 22 Cátodo 
e 
OHeHO 22 244 ⇔++
+ Ânodo 
Já na zona anódica, cujo pH se mantém em torno de 1, a redução na concentração do chumbo deve-
se, certamente, a sua migração para o cátodo. 
A Fig 5 mostra a variação de pH ao longo do reator. Na região central do reator verifica-se claramente 
uma reação de neutralização conseqüentedo encontro das frentes ácida, vinda do anodo, com a 
alcalina, vinda do cátodo. 
Quanto a Fig 6, nota-se uma queda contínua do potencial para zona anódica enquanto que na zona 
catódica há um aumento. Uma vez que o potencial é dependente da concentração das espécies 
iônicas e que o pH se mantém relativamente estável após o quinto dia, pode-se considerar que a 
variação do potencial é uma conseqüência da variação da concentração do íon chumbo. Tem-se, 
portanto, uma indicação do aumento significativo da concentração do chumbo no solo na região 
próximo ao cátodo bem como uma redução da mesma na região próxima ao ânodo. Este 
comportamento evidencia o efeito da aplicação de um campo elétrico na remediação eletrocinética do 
chumbo em solos. 
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Conclusão 
A eletrocinética pode ser eficiente na extração de contaminantes de grãos finos nos solos de alta 
permeabilidade. O número de fatores determina a direção e a extensão da migração do 
contaminante. Tais fatores incluem o tipo e a concentração do contaminante, o tipo e estrutura do 
solo, e a interface química do sistema. A água ou alguma outra solução de sal adequado que pode 
ser adicionado ao sistema para acentuar a mobilidade do contaminante e aumentar a eficiência da 
tecnologia (por exemplo, soluções que podem mudar ou estabilizar o pH no fluido do poro. 
Contaminantes que chegam nos eletrodos podem ser removidos por qualquer um dos vários 
métodos, incluindo eletroplatina no eletrodo, precipitação ou coprecipitação no eletrodo, 
bombeamento de água próximo ao eletrodo, ou complexo com resinas de troca iônica [18]. 
A variação do pH nos eletrodos resulta da eletroosmose da água. A solução torna-se ácida no ânodo 
por causa dos íons de hidrogênio que são produzidos e o gás oxigênio é liberado, e a solução torna-
se básica no cátodo, onde os íons hidroxila são gerados e gás de hidrogênio é liberado [19]. No 
ânodo, o pH poderá cair a baixo de 2 e poderá aumentar no cátodo acima de 12 dependendo da 
corrente total aplicada. O ácido no final migra do ânodo para o cátodo. Movimento do ácido por 
migração e convecção resultam na dessorção dos contaminantes do solo. O processo conduz a uma 
acidificação temporária do solo tratado, e não existem procedimentos estabilizados para determinar o 
tempo de duração necessário para o equilíbrio se reestabilizar. Estudos têm indicado que eletrodos 
metálicos podem dissolver como um resultado da eletroosmose e introduzir produtos de corrosão na 
massa do solo. Entretanto, se eletrodos inertes, tais como carbono, grafite ou platina, são usados, 
nenhum resíduo será introduzido na massa do solo tratado como um resultado do processo. Os 
eletrodos podem ser localizados horizontalmente ou verticalmente dependendo da localização e 
dependo da localização e configuração da retirada do contaminante [4,20]. 
 
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