Remediação de solos contaminados com metais pesados - combinação de nanotecnologias e aditivos naturais

Abstract

O aumento da degradação do planeta causado pelas atividades humanas é uma preocupação crescente a nível mundial. Nos últimos anos, devido ao crescimento populacional e à expansão contínua da produção industrial, das atividades agrícolas e da exploração mineira, houve um aumento de contaminações por compostos químicos perigosos em diversos locais do planeta.O objetivo do presente estudo é investigar a aplicação de nanopartículas (nanotubos de carbono de paredes múltiplas) e aditivos naturais mais sustentáveis, tais como a argila na remediação de solos contaminados com metais pesados. Os solos objeto de estudo são o saibro e argila e o solo mole do Baixo Mondego, contaminados artificialmente por metais pesados (níquel e zinco).Numa primeira fase, é testada a utilização de surfactantes (SDBS- Pluronic F-127) na dispersão de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs) e estudada a capacidade destes últimos em imobilizar os metais pesados da mistura (saibro e argila) contaminados por metais pesados, realizando ensaios de adsorção em solo. Os resultados mostraram que a afinidade de adsorção era muito elevada, sendo os metais pesados adsorvidos quase na totalidade.Na segunda fase, é investigada a aplicação da mistura de solo e argila como materiais com capacidade para imobilizar os metais pesados no solo mole do Baixo Mondego contaminado, através de ensaio de adsorção em solo. Recorreu-se a dois métodos distintos de análise, como a introdução da mistura de solo e da argila como barreira reativa / filtro e/ou como aditivos naturais. Os resultados obtidos mostram que os dois métodos conseguem adsorver quase na totalidade os metais pesados, sendo que a argila apresenta os melhores valores. Todos os sistemas aplicados nesta dissertação constituem alternativas sustentáveis e promissoras para o tratamento de solos contaminados por metais pesados.

There is a growing worldwide concern related to the degradation of the planet caused by human activities. In recent years, due to population growth and the continuous expansion of industrial production, agricultural activities, and mining, there has been an increase in contamination by dangerous chemical compounds in various locations on the planet.The aim of the present study is to investigate the application of nanoparticles (multi-walled carbon nanotubes) and more sustainable natural additives (e.g. clay) in the remediation of soils contaminated with heavy metals. The soils used in this study are grit and clay and the soft soil of Baixo Mondego, artificially contaminated by heavy metals (nickel and zinc).In the first phase, the use of surfactants (SDBS-Pluronic F-127) in the dispersion of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) is tested in the mixture (i.e. gravel and clay) to understand the heavy metals immobilization capacity using soil adsorption tests. The results showed that the adsorption affinity was very high. After the analysis, heavy metals were almost completely adsorbed. In the second phase, the application of the mixture of soil and clay as materials capable of immobilizing heavy metals is investigated in the contaminated low Mondego soft soil, through soil adsorption testing. Two different methods of analysis were used, such as the introduction of the mixture of soil and clay as a reactive barrier/filter and/or as natural additives.The results obtained show that both methods are able to adsorb almost all heavy metals, however, clay presented best values. All systems applied in this dissertation are sustainable and promising alternatives for the treatment of soils contaminated by heavy metals