Análise de Alternativas Sustentáveis no Tratamento de um Solo Contaminado com Metais Pesados

Abstract

A disponibilidade dos recursos naturais do planeta tem sido comprometida pela contínua exploração, e consequente poluição, decorrente da atividade industrial do ser humano, exigindo o desenvolvimento de técnicas adequadas que possam descontaminar e proteger estes recursos do progresso insustentável da humanidade. Entre os diversos tipos de poluição, a dos solos compromete a sua atividade, atingindo colheitas e recursos hídricos, o que pode conduzir à deposição de contaminantes num determinado local, tornando-o numa fonte de poluição.A deposição de resíduos e a atividade industrial e comercial são responsáveis pela maioria da poluição dos solos na Europa, sendo 35% associada à presença de metais pesados. Em Portugal, os locais de maior contaminação na zona interior, dizem respeito à extração mineira e fontes de matéria-prima, e na zona litoral do país, à indústria naval, elétrica, de combustíveis, hidrocarbonetos e compostos inorgânicos, sendo a última indústria preocupante pela introdução de metais pesados no meio ambiente. A exposição contínua dos seres vivos aos metais pesados promove o desenvolvimento do fenómeno conhecido por bioacumulação, resultando em consequências graves nas funções vitais dos organismos e podendo causar a sua morte.As nanopartículas de carbono são materiais em constante estudo e que revelam elevado potencial no tratamento de sistemas aquosos por adsorção dos contaminantes, de forma rápida e eficaz, no entanto, o bom desempenho não se aplica a todos os metais pesados e os estudos existentes são principalmente direcionados para o meio aquoso. É ainda necessário a aplicação de dispersantes para obter o máximo desempenho das nanopartículas e as suas capacidades e aplicações continuam a ser estudadas, não havendo ainda confiança absoluta no seu comportamento a longo prazo.Este trabalho investiga o tratamento do solo mole do Baixo Mondego por adsorção, procurando medidas eficazes de retenção dos metais pesados Ni, Zn e Cu, e que minimizem o impacto ambiental. Para tal, é analisado a introdução de nanopartículas e também de outros materiais, mais verdes e sustentáveis, o biochar.Em primeiro lugar, é testada a utilização do LigniOx-LB na dispersão de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs), variando a sua concentração e o pH da suspensão, e avaliando-se também o seu impacto na adsorção dos metais pesados Ni, Zn e Cu presentes no solo contaminado mantido em suspensão. Constata-se que o aumento do teor de matéria orgânica (OM) no sistema pela presença do polímero natural lenhina conduz ao aumento da capacidade de adsorção dos MWCNTs.Numa segunda fase estuda-se a influência de diferentes fatores na capacidade de adsorção dos biochar num sistema de solo contaminado percolado com água. Neste caso, a capacidade de inertização revela ser influenciada pela mistura do adsorvente no solo e pelo valor de pH. A concentração ótima de biochar variou com a origem do biochar utilizado e do metal em estudo.Ambos os sistemas constituem alternativas sustentáveis promissoras relativamente ao tratamento de solos contaminados por metais pesados, essencialmente por motivarem o aumento do teor de matéria orgânica no sistema.

The availability of the natural resources of the planet has been compromised by the continuous exploitation and consequent pollution resulting from the industrial activity of the human being, requiring the development of adequate techniques that can decontaminate and protect these resources from the unsustainable progress of humanity. Among the various types of pollution, soil impairs its activity, reaching harvests and water resources, which can lead to the deposition of contaminants in a certain place, making it a source of pollution.Waste deposition and industrial and commercial activity account for the majority of soil pollution in Europe, with 35% being associated with the presence of heavy metals. In Portugal, the areas of greatest contamination in the interior zone are mining extraction and sources of raw materials, and in the coastal zone of the country, to the shipbuilding, electrical, fuel, hydrocarbons and inorganic compounds industries, being the last industry worrisome because of the introduction of heavy metals into the environment. The continuous exposure of living organisms to heavy metals promotes the development of the phenomenon known as bioaccumulation, resulting in serious consequences on the vital functions of organisms and may cause their death.Carbon nanoparticles are materials in constant study and they reveal high potential in the treatment of aqueous systems by adsorption of the contaminants, quickly and effectively, however, the good performance does not apply to all heavy metals and the existing studies are mainly directed to the aqueous medium. It is also necessary to apply dispersants to obtain maximum performance of the nanoparticles and their capacities and applications continue to be studied, and there is still no absolute confidence in their long-term behaviour.This work investigates the treatment of soft soil of Baixo Mondego by adsorption, looking for effective measures of retention of Ni, Zn and Cu heavy metals, and that minimize the environmental impact. For this, is analysed the introduction of nanoparticles and also of other, more green and sustainable materials, biochar.First, is tested the use of LigniOx-LB in the dispersion of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), varying its concentration and the pH of the suspension, and also its impact on the adsorption of Ni, Zn and Cu heavy metals present in contaminated soil maintained in suspension. It is observed that the increase of organic matter (OM) in the system by the presence of the natural lignin polymer leads to the increase of the adsorption capacity of MWCNTs.In a second phase, the influence of different factors on the biochar adsorption capacity in a contaminated soil system percolated with water. In this case, the inertization capacity is shown to be influenced by the adsorbent mixture in the soil and by the pH value. The optimal concentration of biochar varied with the origin of the biochar used and the metal under study.Both systems are promising sustainable alternatives to the treatment of soils contaminated by heavy metals, mainly because they motivate the increase of the organic matter content in the system.