Aula 02 Tratamento por Biorremediação

Prévia do material em texto

Tratamento de 
Resíduos Sólidos
Profa. Janisi Aragão
Qualquer processo que altere as características,
composição ou propriedades do resíduo, de maneira a
tornar menos impactante sua disposição final no solo
ou simplesmente sua destruição.
Podem envolver uma ou mais formas de 
processamento:
- Conversão dos constituintes agressivos em formas menos 
perigosas ou insolúveis;
- Destruição química dos produtos indesejáveis;
- Separação da massa de resíduos de constituintes perigosos, 
com a consequente redução do volume a ser disposto;
- Alteração da estrutura química de determinados produtos, 
tornando mais fácil sua assimilação pelo meio ambiente.
Podem ser agrupados em:
Processos de tratamento físico
Processos de tratamento químico
Processos de tratamento biológico
Incineração
Processo de destruição térmica recomendado para muitos
tipos de resíduos.
Decomposição térmica via oxidação à alta temperatura: 
900 °C a 1400°C
- Destruição da fração orgânica
- Redução de volume
Vantagens:
- Técnica de destruição 
permanente
- Recuperação de energia
- Diminuição de até 95% do 
volume
Desvantagens:
- Dioxinas
- Furanos
- Outros produtos de 
combustão
Esta alternativa apenas é escolhida como último recurso devido aos
custos elevadíssimos e por o solo tratado deixar de poder efetuar as
suas funções básicas.
Estabilização
Muito útil para a disposição de resíduos em aterros de
armazenamento.
Consiste em um estágio de pré-tratamento através do qual
os constituintes perigosos de um resíduo são
transformados e mantidos nas suas formas menos solúveis
ou menos tóxicas.
As transformações se dão por:
Reações químicas e/ou físicas que fixam elementos ou
compostos tóxicos em polímeros impermeáveis ou em
materiais estáveis.
Quanto às características físicas dos resíduos estas
podem ou não ser alteradas e melhoradas.
Processos mais comuns:
- Solidificação
- Encapsulamento
Solidificação
Processo de estabilização (ou fixação) dos resíduos
perigosos a fim de transforma-los em materiais menos
poluentes.
Isto ocorre através da adição de aglomerantes e
produtos químicos, envolvendo reações químicas e
operações físicas gerando uma massa sólida e
monolítica de resíduos.
Principais processos:
- Solidificação com cimento
- Solidificação com outros materiais pozolânicos
- Solidificação com materiais poliméricos
- Vitrificação ou incorporação em materiais
cerâmicos
Encapsulamento
Consiste no envolvimento de resíduos por jaquetas ou
camisas de materiais inertes.
São técnicas que, uma vez garantida a inviabilidade do
invólucro, oferecem segurança muito grande contra a
lixiviação dos poluentes encapsulados.
Quando se trata de resíduos perigosos, é ainda usual o
acondicionamento do material encapsulado em tambores,
antes de seu armazenamento ou disposição.
Armazenamento
NBR de armazenamento de resíduos
Impermeabilização do solo
- concreto
- manta PEAD
- sistema de drenagem
Rotulagem/Caracterização/Rastreabilidade
Biorremediação de Solos 
Contaminados
Ferramenta da biotecnologia que utiliza microrganismos
no tratamento de resíduos, particularmente na remediação
de passivos ambientais causados pela deposição
desordenada de lixo doméstico, industrial e hospitalar no
solo, ar e água.
Biotecnologia
(1982) OECD - Organisation for Economic Co-Operation
and Development: A aplicação dos princípios da ciência e
da engenharia no tratamento de matérias por agentes
biológicos na produção de bens e serviços.
Rede complexa de conhecimentos onde Ciência e 
Tecnologia se entrelaçam e complementam
Produtos e serviços de origem biotecnológica
INDÚSTRIA
Butanol, acetona, glicerol, ácidos, vitaminas etc. Numerosas
enzimas para outras indústrias (téxtil, de detergentes etc).
ALIMENTAÇÃO
Panificação, laticínios, bebidas e
aditivos diversos.
AGRICULTURA
Adubo, biopesticidas, biofertilizantes, mudas de plantas
livres de doenças, mudas de árvores para reflorestamento.
Plantas com características novas incorporadas: maior
valor nutritivo, resistência a pragas e condições de cultivo
adversas.
PECUÁRIA
Embriões, animais com caracteristicas novas,
vacinas e medicamentos para uso veterinário.
MEIO AMBIENTE
Recuperação de petróleo, biorremediação
de solos...
ENERGIA Etanol, biogás
Elementos básicos:
1. O composto tóxico (ou mistura) a ser eliminado ou ter sua 
concentração reduzida
2. O meio em que o composto se encontra
3. As características do local
4. O agente biológico que conduzirá a biodegradação
5. As condições do processo 
 Fitorremediação
Tipo de problema ou resíduo alvo; condições 
físicas, químicas e biológicas dos resíduos e do sítio 
a ser remediado
Tratamentos
ex situ
in situ
 Landfarming
Wetlands
 Compostagem
Atenuação natural
 Biopilhas
 Bioestimulação
 Bioventilação
 Bioaumentação
Estratégias para Biorremediação
Bioestimulação
• C, N e P são os principais nutrientes.
• Promover algumas alterações ambientais a fim de se obter 
melhores remoções dos poluentes: melhorar a aeração do 
solo, monitorar e corrigir a umidade e pH.
Aumento da atividade microbiana da população nativa pela 
adição de nutrientes. 
• Desequilíbrio ecológico ou um
agravamento da poluição.
Ex: 1989 - o navio Exxon Valdez derramou 40 milhões de litros na costa do
Alasca, matando diretamente aproximadamente 250.000 pássaros marinhos,
2.800 lontras marinhas, 250 águias, 22 orcas, bilhões de ovos de salmão
e afetando a vida animal daquela região até hoje.
Multa de 5 bilhões de
dólares, mas com o
seu poder econômico
e sua influência,
recorreu da decisão
na justiça se
eximindo da
responsabilidade pelo
crime que cometeu.
Aplicação de nutrientes na costa
acelerou a biodegradação bacteriana
do óleo.
• Indicado quando não há ou é reduzido o número de
microrganismos capazes de degradar o composto.
• Modifica-se o meio ambiente (melhorando a qualidade da
água) visando eliminar fatores limitantes ao crescimento e
desenvolvimento dos microrganismos.
• Degradação de pesticidas, de óleos, ou de hidrocarbonetos
específicos constituintes dos óleos.
Bioaumentação 
 Consiste na adição de microrganismos.
O insucesso da introdução de microrganismos poderá
estar relacionada com diversos fatores:
- limitação de nutrientes,
- eliminação dos microrganismos introduzidos por predação,
- concentração de poluente orgânico muito baixa para
suportar o crescimento
- fatores ambientais desfavoráveis ao crescimento
‡
Bioventilação
É uma importante técnica de remoção que utiliza a
volatilização da massa do contaminante. Geralmente envolve
a indução de um fluxo de ar mínimo, que seja suficiente para
biodegradar aerobicamente os compostos voláteis.
Processos: biodegradação aeróbia e anaeróbia,
volatilização e adsorção...
A taxa de redução dos contaminantes por processos naturais
é lenta  os níveis de contaminação poderão levar anos a
alcançar os níveis legalmente impostos.
Possibilidade de vir na sequência de outras técnicas.
Não necessita equipamentos.
Atenuação natural
Não é controlável e não se pode prever o tempo para atingir
valores estabelecidos.
Segundo dados da EPA (1998) a atenuação natural era, em
1995, a segunda opção mais popular para a remediação em
locais em que houve derramamento de derivados do petróleo
armazenados em tanques enterrados.
Processo em que os contaminantes são removidos da fase
sólida pela circulação de um fluido água- in-situ
- ex-situ
Lavagem do solo
In-situ
Os contaminantes são lixiviados por um fluido que nele é
injetado ou sobre ele derramado e que se infiltra pela ação da
gravidade.
Em geral este fluido é a água  necessitam de aditivos que
funcionam como detergentes removem os contaminantes.
A água deverá então, ser bombeada e tratada à superfície.
Ex-situ
O solo é escavado, transportado e depositado em local
próprio.
Separado em diversas frações granulométricas  definir o
melhor procedimento para cada uma delas.
As frações mais grosseiras são, em geral, facilmente tratadas.
As frações mais finas (argilas e siltes): exigem mais cuidados
e operações mais demoradas.
Melhores resultados do que a lavagem do solo por
lixiviação  maior contato líquido/sólido e o tratamento é
mais rápido.
Sem ameaçar a água subterrânea.
Inconveniente de ser uma alternativa bastante cara.
O fluido de lavagem terá de ser depurado e decantado.
Depois de tratados podem ser recolocados no local de
origem ou utilizados em aterros sanitários.
Reserva 
de água
água
Nutrientes
Vantagens e desvantagens
- Usado para uma gama de contaminantes: metais, gasolina,
pesticidas…
- Permite o controle de condições operacionais com as
partículas tratadas (pH, temperatura)
- Resíduos perigosos possam ser escavados e tratados no
próprio local.
- Pode ser um tratamento preliminar.
- Adição de aditivos pode acarretar em custos.
- Muita água
É a aplicação e incorporação de contaminantes ou
rejeitos contaminados na superfície do solo não
contaminado para degradação.
Landfarming
-Tratamento ex-situ
-Processo mais simples da biorremediação
- O rejeito (matriz) é misturado ao solo por aração e
gradagem.
- Condições físico-químicas do solo (água, aeração e
nutrientes) são ajustadas para maximizar a atividade
heterotrófica.
- Bioaumentação
Terreno de landfarming real. 
Landfarming coberto. Fonte: Silva( 2009) 
- Resíduos provenientes de indústrias de alimentos em
geral, da indústria de laticínios e de frigoríficos.
- Resíduos da indústria do petróleo.
- Resíduos da indústria química e farmacêutica.
-Barros e fundos de tanques de combustíveis.
Os resíduos que podem ser tratados
com este tipo de tecnologia são: 
Critérios técnicos para a seleção de locais
apropriados:
- Formação de gases e materiais lixiviáveis que oferecem
riscos ao meio ambiente.
- A localização em relação aos cursos de água
- A topografia do solo
- O tipo e a profundidade do solo
Recomendações:
ABNT NBR ISO 13.894 (Tratamento no 
Solo – Landfarming)
Durante a crise do Golfo, o Kuwait sofreu ataques bélicos,
resultando em perdas de seus poços de petróleo, o que levou à
formação de 300 lagos de óleo em uma área de 49 km2, com
penetração no subsolo até a profundidade de 2,5 m. Foi
estimado um derrame de 9 x 106 m3 de óleo, equivalente a 25 x
106 m3 de solo contaminado. A recuperação via biorremediação
da área contaminada com óleo iniciou-se em novembro de 1992,
com a implantação de 16 unidades de landfarming. Após 15
meses de operação, a redução da carga poluente atingiu 80%.
Al-Awadhi et al. (1996) 
Curiosidade!!
Solo contaminado com atrazina na fábrica da Ciba-Geigy
Corp – EUA.
880 Kg de fertilizante NPK (13:13:13) e culturas de
Pseudomonas degradadoras de atrazina.
- 20 semanas após: redução do contaminante 100 mg/Kg
para apenas 10 mg/Kg
- Redução de 90% da concentração original.
- Economia de 2,3 milhões de dólares no tratamento de 1
ha de solo contaminado.
Sistemas de adição de água e nutrientes, aeração e
impermeabilização da área de disposição do material
contaminado com materiais sintéticos.
A disposição do material é feita em forma de pilha,
havendo sistemas para coleta da lixívia e para tratamento
dos gases gerados.
Biopilhas
Variante do landfarming
Um sistema de irrigação com o objetivo de manter as
condições ideais de umidade e até mesmo adicionar
populações microbianas alóctones, aumentando a
eficiência do tratamento.
Landfarms são aeradas geralmente por aragem
Biopilhas  são aeradas forçando-se o ar a se mover por
meio da injeção através de tubos perfurados colocados por
toda a pilha.
Biopilhas e Landfarms  têm-se mostrado efetivas na
redução das concentrações de quase todos os
constituintes do petróleo tipicamente encontrados em
sítios de armazenagem do petróleo.
Landfarms X Biopilhas
Projeto da biopilha
1. Requisitos de terreno:
Pode ser determinado dividindo a quantidade de solo a ser
tratado pela altura da biopilha proposta  Altura típica: entre
1 e 3 m.
2. Construção: 
- Preparação do local (roçar, limpar);
- Capas (se necessário); 
- Injeção de ar;
- Arranjo dos tubos de extração e/ou coleta; 
- Coleta e tratamento do lixiviado;
- Coleta e tramento dos vapores (quando necessário).
3. Equipamento de aeração:
Sopradores ou ventiladores que serão acoplados aos tubos
de aeração.
4. Sistemas de gerenciamento de água:
Necessário para evitar a saturação da área de tratamento
ou a lavagem do solo na área da biopilha.
A corrente de entrada de água é geralmente controlada
por camadas de terra ou valas que interceptem e desviem o
fluxo das tempestades.
5. Controle de erosão do solo a partir do vento e da
água:
Inclinação das laterais da pilha, cobrindo-a, construindo
sistemas de gerenciamento de água, e aspergindo-a para
minimizar a poeira.
6. Ajuste do pH, adição de umidade e suprimento
de nutrientes:
Incorporação de fertilizantes sólidos ou enxofre ao solo
quando da construção da biopilha ou injeção de nutrientes
líquidos, água e soluções ácidas/alcalinas preferencialmente
através de uma tubulação durante a operação da biopilha.
7. Segurança do local:
Necessária para evitar que estranhos ultrapassem a área de
tratamento.
8. Controle da emissão de ar:
Pode ser requerido se contaminantes voláteis estiverem
presentes no solo.
Os vapores no ar extraído ou injetado devem ser
monitorados para estar de acordo com os limites
regulamentares de permissão de descargas atmosféricas.
Produtos do petróleo mais voláteis, gasolina, tendem a ser
removidos por evaporação durante os processos de aeração e em
menor proporção degradados pela respiração microbiana.
Constituintes mais pesados, óleos de aquecimento e óleo
lubrificante, não evaporam durante a aeração da biopilha; o
mecanismo dominante que quebra estes constituintes do petróleo
é a biodegradação.
É Bom Saber!!!
Os hidrocarbonetos intermediários, diesel e querosene, contêm
menor percentagem de constituintes mais leves do que a gasolina.
A biodegradação é mais significativa do que a evaporação.
Estrutura química dos contaminantes e biodegradabilidade.
Compostagem
Condições termofílicas (54ºC a 65ºC)
O solo escavado é misturado com agentes dispersantes e
corretivos orgânicos, tais como aparas de madeira e
resíduos vegetais e animais, de modo a aumentar a
porosidade do material a tratar. A eficiência máxima de
degradação é atingida mantendo constantes a umidade, o
pH, a concentração de oxigênio, a temperatura e a razão
C:N.
Aplicabilidade:
- Lodos de ETE;
- Materiais filtrantes agroindustriais, como terra
diatomácea, bagaços, cascas de frutas e legumes
provenientes do processamento de alimentos
- Podas de árvores brutas ou trituradas;
- Cama de aviário;
- Cascas de pinus e eucalipto;
- Cavaco de madeira e moinha;
- Cinzas de caldeira;
- Pó de carvão vegetal e serraria;
- Restos de alimentos
Limitações: 
- Áreas consideráveis. 
-Possibilidade de liberação não controlada de VOCs
durante a escavação dos solos contaminados. 
- Aumento de volume do material, devido à adição de 
corretivos 
- Metais pesados não são tratados por este método - existe 
apenas um efeito de diluição. 
Essa opção de tratamento realiza a reciclagem e
reaproveitamento do resíduo, pois nesse método há
a transformação das características do material em
produtos ricos em nutrientes e úteis para outros
segmentos como o fertilizante orgânico
composto e o substrato para plantas.
Utilização de plantas e dos microorganismos a elas
associados para a recuperação de zonas contaminadas.
É uma tecnologia eficiente de recuperação para uma
grande variedade de poluentes, sejam eles orgânicos ou
inorgânicos.
Fitorremediação
 Estados Unidos, Canadá e Alemanha
 Brasil, o uso desta tecnologia ainda é desconhecido pela
maioria dos profissionais envolvidos na área ambiental,
apesar de apresentar condições climáticas e ambientais
favoráveis ao desenvolvimento deste processo (Tavares,
2009).
Vantagens:
 Baixo custo
- Não envolve as técnicas tradicionais de remoção de 
solo;
- Emprega os mesmos equipamentos e insumos 
utilizados na agricultura convencional.
Mais aceita pela sociedade: método natural
- Resultados mais lentos;
- O crescimento e o desenvolvimento de algumas plantas
são dependentes da estação, clima e solo, envolvendo
adequado fornecimento de nutrientes e água;
- Os contaminantes podem encontrar-se em concentrações
muito tóxicas a ponto de não permitir o desenvolvimento
das plantas;
- Não reduz 100% da concentração do poluente;
Desvantagens:
Pode ser utilizada em substratos sólidos, líquidos e 
gasosos
Solos poluídos:
- Zonas militares (TNT, metais, poluentes orgânicos);
- Campos agrícolas (herbicidas, pesticidas, metais);
- Zonas industriais (poluentes orgânicos, metais);
- Minas (metais).
Águas poluídas:
- Esgotos municipais e industriais;
- Água drenada de campos agrícolas;
- Drenagens de minas (metais).
- Filtrar o ar: SO2, CO2, hidrocarbonetos halogenados
voláteis.
O que fazer com essas plantas?
Pesquisadores do Laboratório Nacional de Pesquisa em
Fitorremediação (Coréia), transferiram um gene da levedura
Saccharomyces cerevisiae para o DNA da Arabidopsis thaliana, planta
modelo em pesquisas genéticas. O gene conferiu à Arabidopsis
tolerância a metais pesados, como chumbo e cádmio. O resultado
é uma planta transgênica capaz de absorver
esses metais do solo.
Curiosidade!!
Outra pesquisa, desenvolvida pela Universidade da Geórgia, nos
EUA, também modificou geneticamente a Arabidopsis thaliana, só
que com dois genes da bactéria Escherichia coli (ABRABI, 2004).
Com isso, a nova variedade da planta é capaz de absorver
arsênico do solo.
Girassóis foram usados para
remover o césio e o estrôncio de
lagoas na planta nuclear de
Chernobyl.
Wetlands
Universo de habitats úmidos: banhados, pântanos, brejos,
zonas alagadiças, charcos, manguesais e áreas similares,
estando sujeitos a inundações periódicas ou permanentes,
que mantém o solo suficientemente saturado para o
estabelecimento de plantas macrófitas e o desenvolvimento
de solos hidromórficos
Europa  6.000 wetlands construídos para
tratamento de resíduos domésticos.
América do Norte  1.000 wetlands controlando a
poluição de resíduos industriais e domésticos.
Brasil, África, Ásia e Austrália
Promissor 
Podem ser edificadas em qualquer lugar por meio de
projeto de controle hidráulico compatível e considerando as
limitações geográficas das espécies vegetais.
Os gêneros mais populares são: Typha, Elodea, Lemna,
Eichhornia, Spartina.
Refinaria da Petrobras no 
Paraná - 2000
- 4 milhões de litros de petróleo
- apenas um em cada oito animais
atingidos sobreviveu
- falha humana
- sistema wetland
Curiosidade!!
Jardins filtrantes
engenheiro francês Thierry Jacquet
Para Refletir:
“Nenhum problema pode ser resolvido com o mesmo nível de
consciência que o gerou”.
Albert Einstein
A BIORREMEDIAÇÃO É UMA 
ALTERNATIVA ECOLOGICAMENTE CORRETA 
DO PONTO DE VISTA DA DESTINAÇÃO
FINAL DE RESÍDUOS E REJEITOS.
MAS ...
MELHOR QUE A BIORREMEDIÇÃO É A PREVENÇÃO.