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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.
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