Remediação de Solos Contaminados Por Metais Pesados Por Aplicação de Biochars

Abstract

Com o aumento da população e consequente aumento das atividades antropogénicas, a poluição por metais pesados no solo, água e ar, com concentrações acima das permitidas por lei é um problema mundial crescente, tornando-se numa ameaça para a saúde humana e ecossistemas.Várias técnicas e materiais têm sido desenvolvidos com o objetivo de mitigar o efeito associado à contaminação por metais pesados. Os biochars são um dos materiais com capacidade de redução da biodisponibilidade dos metais pesados, dadas as suas características de adsorção, diminuindo assim a mobilidade dos metais pesados para a cadeia alimentar e lixiviação para os lençóis de água.O objetivo do presente estudo é investigar a aplicação de biochars na remediação de solos contaminados com metais pesados. Os solos objeto de estudo são o saibro e o solo mole do Baixo Mondego, contaminados artificialmente pelos metais pesados crómio, níquel e zinco.Primeiramente produziram-se oito tipos de biochars, provenientes de duas matérias-primas eucalipto e pinheiro, que sofreram pirólise a 350ºC e 450ºC. Posteriormente, foram moídos e separados em duas frações de tamanhos diferentes (< e > a 210 μm). Estes biochars foram aplicados ao saibro contaminado com metais pesados e foi analisada a sua influência na adsorção destes, verificando que o biochar de pinheiro apresenta melhor capacidade de retenção, no primeiro dia, tendência que se inverte a partir do segundo dia de ensaio, tendo os biochars de eucalipto exibido resultados ligeiramente melhores.Uma vez que os biochars de fração inferior a 210 μm e temperatura de pirólise 450ºC apresentaram maior eficiência na adsorção dos metais, foi variada a sua concentração de 3% para 1 % (w/w), verificando-se que, ao aumento da concentração permite obter resultados mais favoráveis, destacando-se o biochar de pinheiro no 1º dia e adsorções superiores a 99% no 2º dia.Foi igualmente investigada a influência da carga hidráulica, para o saibro contaminado com níquel, com baixa e elevada concentração. Os resultados permitem concluir não haver influência da carga hidráulica aplicada na adsorção de metais, apresentando valores idênticos de retenção.Por último, estudou-se o solo mole do Baixo Mondego contaminado por metais pesados, com concentrações mais baixas. Os resultados indicam que o solo apresentava elevada capacidade de adsorção dos metais pesados, dadas as suas propriedades, nomeadamente presença de minerais de argila e matéria orgânica, concluindo-se pela não necessidade de adição de biochars a este solo, para as concentrações consideradas.

With the increase in population and the consequent increase in anthropogenic activities, heavy metal pollution in soil, water and air, with concentrations above those permitted by law, is a growing global problem, becoming a threat to human health and ecosystems.Several techniques and materials have been developed to mitigate the effect associated with heavy metals contamination. Biochars are one of the materials with the capacity to reduce the bioavailability of heavy metals due to their adsorption characteristics, thus decreasing the mobility of heavy metals into the food chain and leaching into water flows.The aim of this study is to investigate the application of biochars in the remediation of soils contaminated with heavy metals. The studied soils are clay and soft soil from Baixo Mondego, artificially contaminated by heavy metals chromium, nickel and zinc.Firstly, eight types of biochars were produced, from two raw materials: eucalyptus and pine, which underwent pyrolysis at 350ºC and 450ºC. Later these materials were grinded and separated into two fractions of different sizes (< and > at 210 μm). These biochars were applied to gravel contaminated with heavy metals and their influence on contaminants adsorption was analyzed, verifying that pine biochar has better retention capacity on the first day, a trend that reverses after the second day of testing. The biochars of eucalyptus showed slightly better results.Since biochars with a fraction less than 210 μm and pyrolysis temperature of 450 ºC showed greater efficiency in the adsorption of metals, their concentration was varied from 3% to 1% (w/w), verifying that increasing the concentration allows obtaining more favorable results, especially the pine biochar on the 1st day and adsorptions greater than 99% on the 2nd day.It was also investigated the influence of the hydraulic load on the clay contaminated with nickel with low and high concentration. The results allow us to conclude that there is no influence of the hydraulic load applied, on the adsorption of metals, presenting identical retention values.Finally, the soft soil of Baixo Mondego contaminated by heavy metals lower concentrations was tested in this case. The results indicate that the soil had a high capacity for adsorption of heavy metals, given its properties, namely the presence of clay minerals and organic matter, concluding that there is no need to add biochars to this soil, at least for the concentrations considered.