GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS QUÍMICOS NO LABORATÓRIO DE QUÍMICA ANALÍTICA QUANTITATIVA: UMA CONTRIBUIÇÃO PARA O TRATAMENTO DO RESÍDUO DO MÉTODO DE MOHR

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA E FÍSICO-QUÍMICA CURSO DE QUÍMICA BACHARELADO

JULIANA MONTEIRO DA SILVA

GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS QUÍMICOS NO LABORATÓRIO DE QUÍMICA ANALÍTICA QUANTITATIVA: UMA CONTRIBUIÇÃO PARA O TRATAMENTO DO RESÍDUO DO MÉTODO DE MOHR

FORTALEZA 2014

JULIANA MONTEIRO DA SILVA

GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS QUÍMICOS NO LABORATÓRIO DE QUÍMICA ANALÍTICA QUANTITATIVA: UMA CONTRIBUIÇÃO PARA O TRATAMENTO DO RESÍDUO DO MÉTODO DE MOHR

Monografia apresentada ao Curso de Química Bacharelado da Universidade Federal do Ceará (UFC), como requisito parcial exigido para a aprovação na disciplina de Estágio de Iniciação à Pesquisa em Química Analítica e obtenção do Título de Bacharel em Química. Este trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Métodos de Análises (LABMA) do Departamento de Química Analítica e Físico-química da UFC. Área de concentração: Química Analítica. Orientador: Prof.a Dra. Simone da Silveira Sá Borges

FORTALEZA 2014

JULIANA MONTEIRO DA SILVA GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS QUÍMICOS NO LABORATÓRIO DE QUÍMICA ANALÍTICA QUANTITATIVA: UMA CONTRIBUIÇÃO PARA O TRATAMENTO DO RESÍDUO DO MÉTODO DE MOHR

Monografia apresentada ao Curso de Química Bacharelado da Universidade Federal do Ceará (UFC), como requisito parcial exigido para a aprovação na disciplina de Estágio de Iniciação à Pesquisa em Química Analítica e obtenção do Título de Bacharel em Química. Este trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Métodos de Análises (LABMA) do Departamento de Química Analítica e Físico-química da UFC. Área de concentração: Química Analítica.

Aprovada em: ___/___/______.

BANCA EXAMINADORA

________________________________________ Prof.ª Dra. Simone da Silveira Sá Borges (Orientador) Universidade Federal do Ceará (UFC)

_________________________________________ Prof.ª Dra. Ruth Maria Bonfim Vidal Universidade Federal do Ceará (UFC)

_________________________________________ Ms. Débora Schramm Bezerra Universidade Federal do Ceará (UFC)

AGRADECIMENTOS

Agradeço a minha mãe, Sulamita Monteiro, que se fez presente em todos os momentos, que foi mãe e pai ao mesmo tempo, que sempre quando eu chorava preocupada se ia passar de ano ela estava lá pra me acalentar e dizer que eu conseguiria, agradeço muito por sempre ter acreditado em mim. Agradeço ao meu eterno e único namorado, John Karley, que fez esta caminhada junto comigo, que esteve comigo nos melhores momentos e me ajudou a superar os momentos difíceis, e sempre me incentivando a buscar e fazer o melhor. Agradeço a toda a minha família: minha avó, Terezinha; minha tia, Ana; meu tio Gilvan; meus irmãos Elthon e Josué; meus primos, Nívia e Nil; que sempre acreditaram em mim, cada um da sua forma. Agradeço aos meus eternos amigos, que estão comigo desde criança, Renato, Karine, Fernanda e Alex. Agradeço imensamente a Conceição, professora, amiga e mãe adotiva, que me apresentou o maravilhoso mundo da Química e que me incentivou a começar esta caminhada e esteve sempre presente nela. Agradeço as minhas amigas de Química, que passaram 4 anos ao meu lado, Iolanda, Maria e Sabrina. Agradeço minhas amigas de carona e noites de estudos, Evilyn e Thalissa. Agradeço à Prof. Simone e ao Geovany por terem me dado a oportunidade de trabalhar e crescer junto ao Programa de Gerenciamento de Resíduos da UFC, por terem acreditado em mim e pela maravilhosa orientação acadêmica e pessoal que me proporcionaram. Agradeço aos meus amigos de PROGERE, que sem os quais o meu crescimento seria incompleto, Bruno, Fernanda, Alexandre e Érika. Agradeço aos professores do Curso de Química que tive a oportunidade ter aulas ou trabalhar junto, sem os quais não seria nada do que sou hoje, dentre os quais quero destacar o Prof. Belmino, Prof.ª Eliana, Prof.ª Ruth e Prof.ª Izaura, exemplos de pessoas e professores. Agradeço a orientação e dedicação da Prof.ª Simone para a realização deste trabalho, ao Paulo pelas suas ideias inovadoras que estão presentes nesse

trabalho e à Débora por me ajudar nos trabalhos e por solucionar minhas dúvidas. Agradeço ao Elano e sua equipe do Laboratório de Materiais pela fabricação dos corpos de prova. Agradeço ao Laboratório de Raios-X pelas análises realizas. Agradeço ao Prof. Ronaldo e a equipe do Laboratório de Análises Traços pelas análises realizadas. Agradeço a todos que fazem parte da Universidade Federal do Ceará por tornar possível a realização do meu sonho.

RESUMO

O tratamento de resíduos é um passo muito representativo na implementação de um programa de gerenciamento de resíduos laboratoriais. Atualmente os métodos de tratamento de resíduos desenvolvidos vêm buscando metodologias mais limpas e eficazes. Este trabalho tem como objetivo propor o gerenciamento dos resíduos do método de Mohr (sobrenadante: CrO42- e precipitado: AgCl e Ag2CrO4), volumetria de precipitação, oriundos de aulas experimentais de Química Analítica Quantitativa do Departamento de Química Analítica e Físico-Química (DQAFQ), o qual contém o Cr(VI) que é um metal pesado extremante tóxico e danoso ao meio ambiente. Para o gerenciamento desse resíduo foi proposta a seguinte metodologia: coleta do material residual, armazenamento, tratamento e disposição final do mesmo. No estudo do tratamento do sobrenadante foram utilizados dois agentes redutores de Cr(VI) à Cr(III), bissulfito de sódio e tiossulfato de sódio, possibilitando, após o tratamento, o descarte do sobrenadante em ambos os casos, visto que as concentrações de cromo total foram reduzidas em 99,67 % (média), próximas às estabelecidas pela resolução N° 357/2005 do CONAMA. O procedimento de pré-concentração do resíduo foi otimizado com a utilização de um evaporador solar, que se apresentou como um método limpo, pois a água de evaporação poderia ser reutilizada, desde que apresentou valores de cromo total menor do que os limites estabelecidos pela legislação. Para a disposição final do sólido oriundo dos tratamentos foi feita a imobilização em cápsulas de Policloreto de Vinila (PVC)/Corpo de Prova, que se mostrou uma solução rápida e simples podendo ser aplicada a muitos outros resíduos sólidos perigosos.

Palavras-chave: Gerenciamento de resíduo. Método de Mohr. Evaporador solar. Imobilização.

LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Hierarquia no gerenciamento de resíduos........................................13 Figura 2 – (a) Titulação do Método de Mohr, (b) à esquerda amostra a ser titulada e à direita amostra já titulada (resíduo)................................................ 16 Figura 3 – (a) Frascos para coleta, (b) Frasco pronto para coleta, (c) Coleta do resíduo............... .............................................................................................. 20 Figura 4 – Etiqueta para identificação do resíduo ............................................ 20 Figura 5 – Evaporador Solar ............................................................................ 22 Figura 6 – Transporte e disposição dos resíduos............................................. 22 Figura 7 – (a) Sobrenadante filtrado, (b) Em meio ácido, (c) Com adição do agente redutor, (d) Com adição de NaOH, (e) decantação, (f) filtração............ 26 Figura 8 - Fluxogramas dos tratamentos do sobrenadante do resíduo oriundo do método de Mohr: (a) Tratamento com bissulfito de sódio e (b) Tratamento com tiossulfato de sódio................................................................................... 26 Figura 9 – Fluxograma da gestão do resíduo do método de Mohr ................... 27 Figura 10 – (a) precipitado pronto para ser imobilizado, (b) encerramento da cápsula de PVC no corpo de prova, (d) produto final (PVC/CP)............. ......... 28 Figura 11 – Etiquetas de imobilização: (a) Cápsulas de PVC, (b) Corpo de prova..................................................................................................................29 Quadro 1 – Resultado dos testes qualitativos dos sobrenandantes ................. 30 Gráfico 1 – (a) Distribuição da %massa no precipitado oriundo do tratamento utilizando bissulfito de sódio, (b) Distribuição da %massa no precipitado oriundo do tratamento utilizando tiossulfato de sódio...................................................32 Figura 12 – Diferença entre resíduo apto e não apto para tratamento.............33 Quadro 2 – Resultado dos testes qualitativos da água de evaporação ............ 35

LISTA DE TABELAS Tabela

1

–

Resultado

da

análise

por

absorção

atômica

dos

sobrenadantes...................................................................................................31 Tabela 2 – Resultado da análise por fluorescência de raios-x dos prepitados oriundos dos tratamentos ................................................................................. 32 Tabela 3 – Resultado da análise

por absorção atômica da água de

evaporação....................................................................................................... 35 Tabela 4 – Condutividade..................................................................................36

SUMÁRIO

1.

INTRODUÇÃO ................................................................................. 10

2.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................... 12

2.1.

Gerenciamento de resíduos .......................................................... 12

2.2.

Hierarquia do gerenciamento de resíduos químicos .................. 12

2.2.1.

Tratamento de resíduos ................................................................ 14

2.3.

Método de Mohr ............................................................................. 15

2.4.

Metais pesados .............................................................................. 16

2.5.

Cromo ............................................................................................. 17

2.6.

Os tratamentos de Cromo referenciados na literatura ............... 18

2.7.

Padrão de lançamento de efluente ............................................... 19

3.

MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................... 20

3.1.

Coleta e armazenamento dos resíduos........................................ 20

3.2.

Tratamento preliminar ................................................................... 21

3.3.

Pré-concentração...........................................................................21

3.3.1.

Pré- concentração no evaporador solar ...................................... 22

3.3.2.

Evaporação de água, temperatura e custos ................................ 23

3.4.

Tratamento do resíduo...................................................................23

3.4.1.

Tese da presença de prata ............... Erro! Indicador não definido.

3.4.2.

Tratamento com bissulfito de sódio........................................... 244

3.4.3.

Tratamento com Tiossulfato de Sódio ....................................... 255

3.5.

Imobilização ................................................................................. 277

4.

RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................... 30

4.1.

Comparação entre os métodos de tratamento efetuados .......... 30

4.1.1.

Testes qualitativos ......................................................................... 30

4.1.2.

Análise por Absorção Atômica ................................................... 311

4.1.3.

Análise por Fluorescência de Raios-X ....................................... 311

4.2.

Pré-concentração com evaporador solar .................................. 333

4.2.1.

Concentração ............................................................................... 333

4.2.2.

Evaporação da água, temperatura e custos .............................. 344

4.2.3.

Qualidade da água de evaporação ............................................. 344

4.2.3.1.

Testes qualitativos ......................................................................... 344

4.2.3.2.

Análise por Absorção Atômica ....................................................... 355

4.2.3.3.

Condutividade ................................................................................ 355

4.3.

Descarte dos sobrenandantes resultantes dos tratamentos e da água de evaporação..................................................................... 366

4.4.

Imobilização ................................................................................. 366

4.5.

Minimização do passivo ambiental ............................................ 377

5.

CONCLUSÃO ................................................................................ 388

REFERÊNCIAS ................................................................................................ 39

10

1. INTRODUÇÃO O desenvolvimento econômico atual apresenta caráter predatório, impactante ao meio ambiente, que leva à produção de resíduos, e estes estão inseridos nas atividades cotidianas da universidade, como ensino, pesquisa e extensão. O correto gerenciamento desses resíduos é essencial para minimizar os riscos ao meio ambiente, bem como à comunidade acadêmica (RIVETTI et al, 2012). Na universidade há diversos locais de produção de resíduos e estes são de uma enorme diversidade, como exemplo, papel, vidro, entulho, esgoto sanitário, material infectante, material perfuro cortantes, biológicos, químicos, radioativos e outros. Os laboratórios são os pontos onde são gerados os resíduos mais impactantes ao ser humano e ao meio ambiente. Destacam-se os laboratórios que trabalham com reagentes químicos, onde são produzidos resíduos que contem metais pesados, solventes halogenados e não-halogenados, materiais voláteis, corrosivos e inflamáveis. Neste trabalho será abordado o resíduo oriundo do método de Mohr (Volumetria de Precipitação/AgNO3 e K2CrO4), formado por um sobrenadante contendo CrO42-(aq) e um precipitado constituído por AgCl e Ag2CrO4, onde o contaminante que será destacado é o cromo. Há 5 anos esse resíduo produzido no Departamento de Química Analítica e Físico-química (DQAFQ) da Universidade Federal do Ceará (UFC) não tinham destino adequado, a partir de então, o Programa de Gerenciamento de Resíduos da UFC (PROGERE-UFC), que tem o objetivo de conscientizar a comunidade universitária com relação às questões ambientais, implementou a coleta desse material residual no DQAFQ, que foi armazenado para futuro tratamento e/ou descarte ambientalmente correto. Paralelamente a isso, foi realizado um trabalho de conscientização dos corpos discente e docente e dos técnicos que estariam envolvidos na geração desse resíduo (OLIVEIRA et al, 2010). Essas aulas de Volumetria de Precipitação são ministradas nas disciplinas Química Analítica, Química Analítica Aplicada, Química Analítica Aplicada a Zootecnia, Química Analítica II, Química Analítica II Aplicada a Farmácia, Química Analítica Quantitativa I, Química Geral e Analítica e

11

Controle Analítico de Água oferecidas pelo DQAFQ. Em média são ofertadas 15 turmas por semestre para um total 10 cursos pertencentes ao Centro de Ciências (CC), Centro de Tecnologia (CT) e Centro de Ciências Agrárias (CCA), tendo em média 376 vagas semestrais. Com base nos dados de Cavalcante, Silva e Borges (2012), que estimou a quantidade média de resíduos gerados no Laboratório de Química Analítica Quantitativa, são produzidos 8L do resíduo proveniente do método de Mohr por semestre, originando até 2014.2 116L de resíduo passivo. Esses resíduos estavam sendo armazenados no Laboratório de Química Analítica Quantitativa, onde os mesmos foram gerados. Com o decorrer do tempo, grande parte dos frascos apresentava avarias em seus rótulos, estando rasgados ou ilegíveis. Portanto, se verificou a necessidade de uma nova organização na estocagem desses materiais residuais e a realização de um tratamento adequado do mesmo, sendo que este tratamento deveria ser limpo e de baixo custo. Assim, o objetivo deste trabalho é propor o gerenciamento do resíduo de Mohr gerado nas aulas de Volumetria de Precipitação nos Laboratório de Química Analítica Quantitativa do DAQFQ, realizando o armazenamento, tratamento e disposição final ambientalmente correta.

12

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1.

Gerenciamento de resíduos

Em 1990 o gerenciamento de resíduos químicos começou a ser discutido pelas instituições de ensino e pesquisa. Desde então, as universidades vem realizando trabalhos que tem como objetivos gerenciar e tratar seus materiais residuais de forma a diminuir o impacto causado ao meio ambiente

(GIOLI-LIMA

e

LIMA,

2003).

Para

isso,

diversos

institutos/departamentos das universidades implementaram o gerenciamento dos resíduos químicos. E estas tomam como base alguns conceitos já consolidados na literatura. Segundo Jardim ([200?], p.04) há três conceitos importantes na implementação e manutenção no gerenciamento de resíduos: O primeiro conceito importante é o de que gerenciar resíduos não é sinônimo de “geração zero de resíduo”. Ou seja, o gerenciamento de resíduos busca não só minimizar a quantidade gerada, mas também impõe um valor máximo na concentração de substâncias notadamente tóxicas no efluente final da unidade geradora, [...]. O segundo conceito diz que só se pode gerenciar aquilo que se conhece, e assim sendo, um inventário de todo o resíduo produzido na rotina da unidade geradora é indispensável. O terceiro conceito importante é o da responsabilidade objetiva na geração do resíduo, ou seja, o gerador do resíduo é o responsável pelo mesmo, cabendo a ele sua destinação final.

2.2.

Hierarquia do gerenciamento de resíduos químicos Levando em consideração os conceitos citados anteriormente foram

estabelecidas prioridades na gestão de resíduos para que a gestão ocorresse de maneira a minimizar o impacto ambiental negativo destes materiais residuais, evitando sempre que possível à geração dos resíduos. A Figura 1 apresenta a hierarquia elaborada por Tavares e Bendassolli (2005) para a implementação de um programa de gerenciamento de resíduos químicos no Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA) na Universidade de São Paulo (USP).

13

Figura 1 – Hierarquia no gerenciamento de resíduos.

Fonte: Tavares e Bendassolli (2005)

De acordo com a hierarquia tomada como referência, num processo de gerenciamento de um resíduo primeiramente temos que rever os processos que geram esse resíduo e tentar modificá-los na medida do possível para que se obtenham resíduos menos tóxicos. Caso não seja possível, tentar diminuir a quantidade do resíduo gerado é o segundo passo. Neste aspecto podemos citar Cavalvante et al (2012), onde foi realizado um trabalho de redução da escala do método de Mohr, que possibilitou verificar as vantagens deste procedimento que envolve a minimização da contaminação da atmosfera do laboratório, redução da quantidade de reagentes novos adquiridos, de resíduos gerados, do tempo necessário para análise e economia de recursos hídricos. O passo seguinte é tentar reaproveitar o resíduo gerado em outras atividades no laboratório. Não encontrando nenhuma outra saída através das formas supracitadas é necessário realizar o tratamento e a fazer a disposição correta do mesmo.

14

2.2.1. Tratamento de resíduos

O penúltimo passo da escala de prioridades do gerenciamento de resíduos químicos é o tratamento e este pode ser biológico, físico ou químico, segundo Philippi, Roméro e Bruna (2014). Os métodos biológicos são recomendados principalmente para compostos orgânicos em grande volume: 

Processos aeróbicos;



Processos anaeróbicos;



Processos enzimáticos.

Através destes procedimentos os compostos orgânicos tóxicos são transformados em CO2 e H2O ou CO2 e CH4, com custos relativamente baixos (FREIRE et al, 2000). Os procedimentos físicos podem ser aplicados a todas as classes de compostos em qualquer fase: 

Separação de fase: sedimentação, decantação, floculação e filtração;



Transição de fase: destilação, evaporação e cristalização;



Transferência de fase: extração por solvente e adsorção;



Separação molecular: osmose reversa e diálise;



Térmico: incineração.

A incineração é um dos métodos mais utilizados, entretanto este pode gerar gases tóxicos se não houver um controle adequado do procedimento, além de ser dispendioso. Os processos químicos têm uma diversa aplicabilidade devido as diferentes naturezas de técnicas: 

Precipitação;



Adsorção química;



Eletroquímico;



Resina de troca iônica;



Reações de Oxirredução.

15

2.3.

Método de Mohr

O Método de Mohr é um método analítico clássico argentimétrico de volumetria de precipitação direta. O método é aplicado para verificar a quantidade dos íons cloreto, brometo e iodeto em uma amostra, sendo mais comumente aplicado ao íon cloreto. Este método tem grande importância, pois a determinação do íon cloreto pode nos informar, por exemplo, sobre poluição, sobre nível de corrosividade e também no controle de qualidade em diversas indústrias. O procedimento descrito abaixo consta no Manual de Prática de Química Analítica II (2013) para o Curso de Química Bacharelado produzido pelo DQAFQ da UFC, que foi baseado na metodologia descrita no Standard Methods for the Examination of Water and Wasterwater (APHA, 2012). Para a realização do experimento “Determinação de cloreto na água potável” é utilizado 100mL de amostra, solução de AgNO3 0,1mol.L-1 como titulante e 5mL de solução de K2CrO4 5% como indicador (Figura 2-(a)). À medida que ocorre a titulação os íons prata reagem com os íons cloreto da amostra para formar o precipitado de AgCl, que é um sólido branco, indicando que há a presença do íon cloreto na amostra, como mostra a Equação 1. Quando todo íon cloreto da amostra reage com o íon prata que esta sendo titulado, o excesso do íon prata que for adicionado à amostra reagirá com o íon cromato do indicador formando o precipitado de Ag2CrO4 (Figura 2 – (b)), que é um sólido vermelho-tijolo, representado na Equação 2. O pH do meio no qual ocorrerá a titulação deve estar neutro, pois se o meio for básico não ocorrerá a precipitação AgCl, pois neste meio, devido a presença de íons OH-, a Ag+ tende a formar o precipitado de AgOH, e se o meio for ácido o indicador não irá funcionar devido ao equilíbrio ácido-base no qual o íon cromato forma íon dicromato neste meio. Também é necessário fazer o teste em branco, que serve para diminuir o erro da percepção da formação do precipitado vermelho-tijolo, ou seja, verificar a quantidade da solução AgNO3 que é utilizada em excesso para que possamos enxergar o precitado vermelho-tijolo. Para isso, utiliza-se água deionizada no lugar da amostra e CaCO3 para que a solução fique com a mesma cor da realização da análise, onde há formação de um precipitado

16

branco, então procedemos com os mesmos passos da análise. Assim, como sabemos o quanto foi gasto da solução de AgNO3 no teste em branco e na análise podemos fazer os cálculos e obter a quantidade de íons cloreto presente na amostra. Ag+(aq) + Cl-(aq) → AgCl(s)

(1)

2 Ag+(aq) + CrO42-(aq) → Ag2CrO4(s)

(2)

Figura 2 - (a) Titulação do Método de Mohr, (b) à esquerda amostra a ser titulada e à direita amostra já titulada (resíduo). a

b

Fonte: Autoria Própria

O

resíduo

gerado por este procedimento

pode

conter

no

sobrenadante íons prata, nitrato, potássio, cromato, carbonato e cálcio e no precitado cloreto de prata, cromato de prata e carbonato de cálcio. Além do experimento citado acima o material residual também é produzido no experimento de “Determinação da pureza do sal de cozinha” e na padronização da solução de AgNO3 utilizada nos experimentos. 2.4.

Metais pesados

A definição de metal pesado está associada a sua massa atômica (> 23), número atômico (> 20), massa específica (varia entre 3,5g/cm3 e 7g/cm3),

espécie

química,

e

aos

seus

aspectos

ambientais,

como

biodisponibilidade, bioconcentração e amplificação biológica, e toxicológicos (LIMA E MERÇON, 2011).

17

Alguns desses metais desempenham funções importantes para os seres vivos, pois suas propriedades mostram-se fundamentais na manutenção do metabolismo celular, estes são chamados metais essenciais. Enquanto outros, chamados de metais não-essenciais, apresentam ações inibitórias das enzimas que participam do metabolismo, podendo causar danos (LIMA E MERÇON, 2011 apud VALLS E LORENZO, 2002). Segundo Vaz e Lima (2003) a toxicidade do metal não depende apenas de suas próprias características, como por exemplo, sua forma iônica, mas também do hospedeiro e da sua condição temporal e dos parâmetros da exposição. Com relação à contaminação ao meio ambiente Braga et al (2005) afirma que devido à amplificação biológica, que ocorre quando à medida que se avança na cadeia alimentar a concentração do metal aumenta de maneira progressiva, mesmo um descarte em baixa concentração pode causar danos a um ecossistema.

2.5.

Cromo O cromo é um metal pesado essencial. Sua densidade é 7,14g/cm3,

massa atômica é 51,9961g.mol-1 e número atômico é 24. Os seus estados de oxidação variam entre -2 a +6, mas apenas o +3 e o +6 são os mais estáveis no ambiente. O cromo é considerado um metal essencial, pois é necessário para o metabolismo energético. O Cr(III) atua como cofator para a ação da insulina na formação de um complexo terciário com o receptor da mesma (VAZ E LIMA, 2003 apud GOYER, 1991). Entretanto, o Cr(VI) na forma do íon cromato (CrO42-) em pesquisa realizada utilizando animais em condições aproximadas às condições de trabalho, a substância mostrou-se cancerígena e a mutação genética foi comprovada em experiência com mamíferos, concluindo-se que a exposição de seres humanos a esta substância pode acarretar em lesões transmissíveis aos descendentes (LABMASTER, 2011). De acordo com Barros e Aguiar ([200?]) o Cr(VI) penetra com facilidade através da membrana celular, e é convertido em Cr(III). Por sua vez,

18

o Cr(III) é solúvel somente em baixos valores de pH, e estes são geralmente menores do que aqueles normalmente encontrados em sistemas biológicos, ou quando complexado com moléculas orgânicas de baixo peso molecular, que possuem pouca mobilidade através da membrana celular. A conversão do Cr(VI) à Cr(III) no organismo pode acarretar em danos à estrutura celular e também causar um desequilíbrio devido ao aumento da concentração de Cr(III), que passa a ser tóxico em níveis mais elevados (PAULINHO, 1993). O cromo também se apresenta tóxico a vida aquática, dependendo das espécies, tempo de exposição e fatores ambientais como temperatura, pH, oxigênio dissolvido e dureza.

2.6.

Os tratamentos de Cromo referenciados na literatura

Para os resíduos de Cr(VI) são citadas na literatura diversas formas de tratamento de materiais residuais que contém este metal pesado. A maioria dos tratamentos leva em consideração que a forma menos tóxica do cromo é o Cr(III), procurando assim maneiras eficientes, limpas e de menor custo para que ocorra este processo de redução ou procuram retirar o Cr(VI) de um efluente através de troca iônica, absorção, adsorção,

bissorção, osmose

reversa e extração por solvente (GEOVANNINI, TAVARES E BENDASSOLLI, 2008). As técnicas mais utilizadas de redução do Cr(VI) para o Cr(III) são por meio da transformação química utilizando reagentes, como por exemplo o metabissulfito de sódio e até materiais mais alternativos como limalha de ferro (GROMBONI et al, 2006). Outras técnicas também são utilizadas para redução como, por exemplo, a eletroquímica. Em todos estes processos há gastos de reagentes, energia ou a utilização de técnicas um pouco mais sofisticadas que encarecem o processo, somado a isso, alguns procedimentos ainda geram outros resíduos. O melhor seria reduzir ainda mais esses custos e tornar o tratamento dos resíduos de cromo mais limpo.

19

2.7.

Padrão de lançamento de efluente

Segundo a resolução N° 357/2005 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), Capítulo IV e artigo 24: Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados, direta ou indiretamente, nos corpos de água, após o devido tratamento e desde que obedeçam as condições, padrões e exigências dispostos nesta Resolução e em outras normas aplicáveis.

O artigo 34, § 4 apresenta as condições de lançamentos de efluentes. Os parâmetros estudados neste trabalho serão o pH e concentração de cromo total. A resolução estabelece que o pH deve estar entre 5 e 9 e para a concentração de cromo total o limite máximo permitido é 0,5mg.L-1. A resolução anteriormente citada foi complementada e alterada pela resolução n° 430/2011, que estabelece limites para o Cr(VI) e Cr(III), separadamente. Entretanto, neste trabalho por limitações experimentais, disponibilidade de equipamentos, não foi possível a determinação dos dois tipos de cromo separadamente.

20

3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1.

Coleta e armazenamento dos resíduos Para a coleta dos resíduos foi utilizado frascos de reagentes vazios

e escuros com capacidade para um litro (Figura 3). Foi realizada a tríplice lavagem nesses frascos para retirar todo excesso do reagente original, diminuindo os riscos de ocorrer uma reação indesejada, como também foi retirado o rótulo para que o resíduo não seja confundido com o reagente original do frasco. Para a correta identificação dos resíduos, foi elaborada uma etiqueta (Figura 4) exclusiva, onde são colocados os seguintes dados: ponto gerador, nome do resíduo e seus constituintes perigosos, data que o frasco foi completado e o responsável pela coleta.

Os resíduos estão sendo

armazenados em um almoxarifado de equipamentos e reagentes, onde apenas os técnicos e monitores dos laboratórios de analítica têm acesso. Figura 3 – (a) Frascos para coleta, (b) Frasco pronto para coleta, (c) Coleta do resíduo.

Fonte: Autoria Própria

Figura 4 – Etiqueta para identificação do resíduo.

Fonte: Autoria Própria

21

3.2.

Tratamento preliminar O material residual do método de Mohr é constituído de uma parte

sólida (precipitado) e uma parte líquida (sobrenadante). Na parte sólida há dois precipitados, o AgCl e o Ag2CrO4 contaminados com CaCO3, e no sobrenadante há a presença do metal cromo com número de oxidação +6 na forma de íon cromato. Neste trabalho abordaremos apenas o tratamento do sobrenadante do mencionado resíduo. Inicialmente o sobrenadante é separado do precipitado por decantação e em seguida com o auxilio de um papel de filtro qualitativo o resíduo é filtrado. Então o precipitado do resíduo é levado para secar na estufa e depois armazenado para futuro tratamento. E o sobrenadante, contendo Cr(VI), é levado para a pré-concentração. 3.3.

Pré-concentração Como o volume de resíduo a ser tratada é muito grande, normalmente

se faz a pré-concentração com o auxílio de uma chapa aquecedora, que demanda um gasto excessivo de energia elétrica devido a elevada temperatura de aquecimento. Assim, foi construído um evaporador solar para que o volume dos resíduos fosse reduzido, economizando energia elétrica. O evaporador (Figura 5) é feito de madeira, na forma de trapézio, tem 115cm de comprimento, 50,1cm de largura, 41,3cm de altura na parte de trás e 22,7cm de altura na parte da frente. A tampa é feita de vidro e tem 115cm de comprimento e 53cm de largura e o interior do evaporador foi pintado de preto e foi completamente coberto por resina. Foram colocadas placas de metal na base para acumular mais energia. Há um cano de Policloreto de Vinila (PVC), cortado ao meio longitudinalmente, que fica localizado na parte da frente para coletar a água que condensa e escorre para um recipiente fechado.

22

Figura 5 – Evaporador solar.

Fonte: Autoria Própria.

3.3.1. Pré- concentração no evaporador solar Os resíduos que estavam armazenados foram filtrados e transferidos para frascos identificados como “Resíduo de Mohr (Filtrado)”. No evaporador localizado em um local protegido de intempéries, que recebe uma grande quantidade de luz solar, foram colocados 5 béqueres (4 de 200mL e 1 de 3000mL) para receber o resíduo de Mohr filtrado. Os frascos com os resíduos filtrados

foram

transportados

até

o

evaporador

e

o

seu

conteúdo

cuidadosamente despejado nos béqueres, até que o volume total destes estivesse completo. Para maior segurança e melhor deslocamento, os resíduos foram armazenados próximo ao local onde está localizado o evaporador (Figura 8). Figura 6 – Transporte e disposição dos resíduos.

Fonte: Autoria Própria.

23

À medida que ocorria a evaporação era acrescentado mais resíduo filtrado até que o mesmo apresentasse uma coloração amarela escura e pouca quantidade de volume (metade do volume do béquer), estando assim, apto para tratamento. Além de ser usado para pré-concentração, o evaporador também pode ser utilizado para secar os precitados minimizando o gasto de energia com esta etapa.

3.3.2. Evaporação de água, temperatura e custos Foi feito um estudo com relação à taxa de evaporação do resíduo filtrado no evaporador solar. Para isso, o material foi disposto da seguinte maneira: 4 béqueres com 1600mL e 1 béquer com 2500mL, fazendo um total de 8900mL. Durante 22 dias o volume do resíduo contido em cada béquer foi medido e por diferença (Volume anterior – Volume atual) verificou-se a quantidade de água evaporada. A temperatura também foi estudada, por um período de 25 dias (30 de Setembro e 25 de Outubro de 2013). Para medir este parâmetro utilizou-se, de forma continua durante o período do experimento, um termômetro à álcool que ficava em contato com o piso do evaporador. Para verificar a quantidade de energia elétrica gasta na préconcentração utilizando chapa aquecedora (marca QUIMIS, modelo 261,2 e potência de 350 Watts) seguiu-se o procedimento: em um béquer foram colocados 200mL do resíduo filtrado e este foi aquecido na chapa à temperatura máxima (400°C) e com velocidade de agitação de 150RPM. No decorrer de 1 hora o volume evaporado foi medido, sendo este parâmetro utilizado para valorar o custo de energia elétrica suficiente para a etapa de préconcentração. 3.4.

Tratamento do resíduo O

sobrenadante

contendo

Cr(VI)

foi

tratado

seguindo

os

procedimento de precipitação já consolidados na literatura. Estes processos consistem em converter o Cr(VI) em Cr(III) através de uma reação de oxirredução, a qual utiliza reagentes redutores como o bissulfito de sódio

24

(NaHSO3) e tiossulfato de sódio (Na2S2O3). Em seguida realiza-se a precipitação do Cr(III), como Hidróxido de Cromo (III), por meio da adição do reagente hidróxido de sódio (NaOH).

3.4.1. Teste da presença de prata

Antes do tratamento do sobrenadante, deve ser feito o teste da presença de prata, colocando 5 gotas do sobrenadante em um tubo de ensaio e acrescentando 3 gotas de solução de NaCl 6mol.L-1. Se houver a formação de um precipitado branco significa que ainda há prata no meio e então é necessário remover esta para que a mesma não precipite juntamente com o cromo no decorrer do tratamento. Para a remoção da prata seguiu-se o seguinte procedimento: no béquer onde esta disposto o resíduo adicionou-se para cada 100mL de resíduo 0,5mL de NaCl 6mol.L-1, ocorrendo novamente a precipitação de AgCl, e este juntado ao precipitado original. O teste e o tratamento são realizados repetidas vezes até que o sobrenadante esteja livre de prata.

3.4.2. Tratamento com bissulfito de sódio

Dispondo o sobrenadante filtrado em um béquer, adiciona-se NaHSO3, sob agitação, até que ocorra a mudança na coloração, do amarelo (Figura 7 – (a)) para verde (Figura 7 – (c)) permanente. Essa mudança de coloração está relacionada a redução do Cr(VI), que é o estado de oxidação do cromo no cromato, para Cr(III). Acrescenta-se um pequeno excesso do reagente para que seja garantida a eficácia da reação, pois o bissulfito em pH neutro tende a formar íon sulfito segunda a reação de equilíbrio representada na Equação 3. Logo em seguida adicionou-se gotas de NaOH 6mol.L-1, sob agitação, até pH ≥ 10 (Figura 7 – (d)) para a formação do Cr(OH)3 que é muito pouco solúvel em água; estas duas etapas podem ser representadas pela Equação 4 e 5. O sistema é deixado em repouso até o dia seguinte, quando é feito novamente uma decantação (Figuras 7 – (e)) e filtração (Figura 7 – (f)) para separar o precipitado de Cr(OH)3 do sobrenadante, que deve estar o mais

25

isento

possível

de

cromo

para

que,

então,

possa

ser

descartado

adequadamente. O precipitado de Cr(OH)3 é seco em estufa à 110°C para armazenamento correto. HSO3-(aq) ↔ SO32-(aq) + H+(aq) 2

CrO42-(aq)

+3

HSO3-(aq)

+ 5 H2O(l) → 2

(3) Cr3+(aq)

+3

HSO4-(aq)

+ 10

OH-(aq)

Cr3+(aq) + 3 OH-(aq)→ Cr(OH)3(s)

(4) (5)

Para o descarte do sobrenadante é necessário verificar através de análise por absorção atômica se a concentração de cromo total remanescente está de acordo com a resolução N°357/2005 CONAMA. O sobrenadante deve ser descartado na pia sob a água corrente e se a concentração de cromo total for igual ou menor que 0,5mg.L-1, se estiver acima é necessário realizar o tratamento novamente até que o sobrenadante esteja apto a ser descartado.

3.4.3. Tratamento com Tiossulfato de Sódio

O tratamento com o Na2S2O3 segue os mesmos procedimentos do tratamento com NaHSO3, a única diferença é que a reação de redução com tiossulfato requer que o meio seja ácido, portanto, antes de tratar com o reagente é necessário adicionar algumas gotas de solução de H 2SO4 3mol.L-1 até pH ≤ 3, quando a cor amarela, característica do íon cromato, muda permanentemente para laranja (Figura 7 – (b)), que é característico do íon dicromato, como mostra a Equação 6. A reações que ocorrem com o tratamento são representadas pelas Equações 7 e 8. 2 CrO42-(aq) + H+(aq) ⇌ Cr2O72-(aq) + H2O(l)

(6)

Cr2O72-(aq) + 3 S2O32-(aq) + 26 H+(aq) → Cr3+(aq) + 6 SO42-(aq) + 13 H2O(l)

(7)

Cr3+(aq) + 3 OH-(aq) → Cr(OH)3(s)

(8)

26

Figura 7 – (a) Sobrenadante filtrado, (b) Em meio ácido, (c) Com adição do agente redutor, (d) Com adição de NaOH, (e) decantação,(f) filtração.

Fonte: Autoria Própria

O fluxograma (Figura 9) apresenta as etapas de tratamento do sobrenadante com bissulfito de sódio e tiossulfato de sódio, respectivamente. O segundo fluxograma (Figura 8) mostra a sequência dos procedimentos para a realização da gestão do resíduo desde a coleta até a disposição final. Figura 8 – Fluxogramas dos tratamentos do sobrenadante do resíduo oriundo do método de Mohr: (a) Tratamento com bissulfito de sódio e (b) Tratamento com tiossulfato de sódio.

27

Figura 9 - Fluxograma da gestão do resíduo do método de Mohr.

Fonte: Autoria Própria

3.5.

Imobilização O resíduo de Cr(OH)3 foi imobilizado em cápsulas de PVC

revestidos com concreto em virtude de não ser economicamente viável o seu tratamento para retorno ao experimento de origem. Assim, foi elaborada a imobilização deste resíduo, seguindo o seguinte procedimento: após a filtração e secagem do precipitado, o papel de filtro contendo o sólido seco era dobrado (Figura 10 – (a)) e depois compactado dentro de uma cápsula de PVC (cano de PVC cortado), que tem 13,2cm de comprimento e 4cm de diâmetro, vedado nas extremidades por tampas de PVC DN 40 NBR 5688 (Figura 10 - (b)). A cápsula foi encerrada em um corpo de prova, que tem 20cm de comprimento e 10cm de diâmetro (Figura 10 – (c)), utilizando o concreto produzido nas disciplinas de Materiais de construção I e II ofertadas pelo Departamento de Engenharia Estrutural e Construção Civil (DEECC) do CT da UFC. O concreto suporta 20Mpa, que é o mesmo utilizado na construção de alicerce de prédios. A localização da cápsula no corpo de prova é uma característica importante para a proteção da mesma, então ela

28

ficou localizada exatamente no meio do corpo de prova, com duas camadas de concreto acima e abaixo dela. Estas cápsulas encerradas em corpos de prova (Figura 10 – (d)) devem ser destinadas à ornamentação do jardim do DQAFQ da UFC. O corpo de prova e a cápsula de PVC foram devidamente etiquetados (Figura – 11) com as seguintes informações: alerta sobre a composição e o perigo do material, número de registro do resíduo em planilha disponibilizada no site do PROGERE-UFC. A etiqueta do corpo de prova tem 10cm de diâmetro e foi revestida com resina, para que não se danificasse rapidamente, e em sua base foram colocados pregos para que ficasse bem segura no corpo de prova. A etiqueta da cápsula de PVC foi envolta em fita adesiva para que não fosse danificada pelo cimento. Consta, ainda, na etiqueta da cápsula de PVC informação a respeito da data na qual o resíduo foi imobilizado. Figura 10 – (a) precipitado pronto para ser imobilizado, (b) cápsula de PVC, (c) encerramento da cápsula de PVC no corpo de prova, (d) produto final.

Fonte: Autoria própria

29

Figura 11 – Etiquetas de imobilização: (a) Cápsulas de PVC, (b) Corpo de prova.

Fonte: Autoria própria

Foi elaborada uma planilha, contendo o número de registro, data da imobilização e o conteúdo da cápsula, para documentar os resíduos imobilizados que será disponibilizada no endereço www.progere.ufc.br.

30

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Para avaliar os resultados dos tratamentos e do uso do evaporador foram realizadas análises nos sobrenadantes antes e após tratamento, nos precipitados oriundos dos tratamentos e na água de evaporação, utilizando-se testes qualitativos, análise por absorção atômica, fluorescência de raios-x e condutividade.

4.1.

Comparação entre os métodos de tratamento efetuados

O sobrenadante do resíduo filtrado (SRF) e os sobrenadantes recuperados dos tratamentos com bissulfito (STB) de sódio e tiossulfato de sódio (STT) foram submetidos aos testes qualitativos, recomendados pela literatura (VOGEL, 1981) e análise por absorção atômica. Os precipitados oriundos dos tratamentos com bissulfito de sódio (PTB) e tiossulfato de sódio (PTT) foram submetidos à análise de fluorescência de raios-x.

4.1.1. Testes qualitativos

Como podemos verificar no Quadro 1, não há presença do íon cromato, sensível ao teste qualitativo, nos sobrenadantes tratados, já os íons SO42-, SO32- e S2O32- aparecem devido aos processos do tratamento. Quadro 1 – Resultado dos testes qualitativos dos sobrenadantes. SRF ✓ CrO422+ Ca 2✓ CO3 Ag+ Cl SO422SO3 2S2O3 (-): ausente

STB -

STT -

✓

✓

-

-

✓ ✓

✓ ✓ ✓

(✓): presente

Fonte: Autoria própria

31

4.1.2. Análise por Absorção Atômica

A determinação do teor de cromo total foi realizada no Laboratório de Análises e Traços do DQAFQ, utilizando-se a chama de ar/acetileno em espectrômetro de absorção atômica (EAA) Varian, modelo AA240FS. Os resultados obtidos estão expostos na Tabela 1. Tabela 1 – Resultado da análise por absorção atômica dos sobrenadantes. Amostra SRF STB STT

Cr (mg.L-1) 263 0,545 1,198

Fonte: Autoria própria

Podemos perceber que os tratamentos aplicados foram eficientes, pois a concentração de cromo total diminui de maneira considerável. Observase para o tratamento com bissulfito de sódio uma redução de 99,79% na concentração de cromo total e com tiossulfato de sódio 99,54%. Entretanto, apenas o tratamento com bissulfito de sódio apresentou concentração de cromo total próximo do limite de 0,5mg L-1 estabelecido pela resolução N°357/2005 CONAMA.

4.1.3. Análise por Fluorescência de Raios-X A

análise

dos

precipitados

(Cr(OH)3)

foram

realizadas

no

Espectrômetro de Fluorescência de Raios-X da marca Rigaku e modelo ZSX Mini II, no Laboratório de Raio-X (Departamento de Física). Através da Tabela 2 e do Gráfico 1 verificamos que a precipitação foi eficiente, pois ambos os precipitados apresentaram mais de 85% em massa de cromo.

32

Tabela 2 – Resultado da análise por fluorescência de raios-x dos precipitados oriundos dos tratamentos. PTB (%massa) 87,401 1,7493 0,7799 7,8237 1,2538 0,3401 0,3740 0,0423 0,2363

Cr S Ag Ca Si K Sr Cl Fe

PTT (%massa) 85,702 4,8748 6,9818 1,6457 0,5113 0,2497 0,0349 -

Fonte: Autoria própria

Gráfico 1 – (a) Distribuição da % massa no precipitado oriundo do tratamento utilizando bissulfito de sódio, (b) Distribuição da % massa no precipitado oriundo do tratamento utilizando tiossulfato de sódio. 100 90 80

%massa

70 60 50 40 30 20 10 0

Cr

S

Ag

Ca

Si

K

Sr

Cl

Fe

PTB 87,401

1,7493

0,7799

7,8237

1,2538

0,3401

0,374

0,0423

0,2363

PTT 85,702

4,8748

0

6,9818

1,6457

0,5113

0,2497

0,0349

0

Fonte: Autoria própria

De acordo com os dados acima, o método que utiliza bissulfito de sódio apresentou melhores resultados do que o método com tiossulfato de sódio. Destaca-se ainda que o segundo método (tiossulfato de sódio) apresenta uma etapa a mais, que utiliza ácido sulfúrico. Assim, sugere-se que

33

o tratamento com tiossulfato de sódio seja utilizado apenas como uma segunda opção. Apesar do tratamento

com tiossulfato de

sódio apresentar

aproximadamente o dobro da concentração de cromo total permitida pela legislação, não é recomendável repetir o tratamento para reduzir ainda mais a concentração de cromo, em virtude da impossibilidade de precipitar a pequena quantidade de cromo remanescente.

4.2.

Pré-concentração com evaporador solar

4.2.1. Concentração

O tratamento do resíduo é mais eficiente, quando na préconcentração o filtrado adquire uma coloração amarelo escura. Quando se aumenta a concentração de cromo, por adição de mais filtrado ao recipiente em processo de pré-concentração, verifica-se a intensificação da coloração, dificultando a avaliação de efetividade do tratamento posterior do resíduo. A Figura 11 exemplifica as diferenças visuais entre o sobrenadante que está apto para o procedimento e o que não está apto para o mesmo. Figura 12 – Diferenças entre o resíduo apto e não apto para tratamento

Tratamento

Resíduo

Tratamento

Apto

Não apto

Fonte: Autoria Própria

Decantação

34

4.2.2. Evaporação da água, temperatura e custos A taxa média de evaporação diária do evaporador solar no período avaliado (22 dias) foi de 501,09mL/dia com desvio padrão de 191,38mL/dia. Esses dados sugerem que o método do evaporador solar pode ser aplicado à pré-concentração de líquidos residuais contendo metal pesado. No período do estudo da temperatura (25 dias) a média da temperatura foi 57,69°C com desvio padrão de 8,97°C, sendo que a temperatura mais alta alcançada foi 74°C. No dimensionamento do custo de energia elétrica utilizando a chapa aquecedora, verificou-se que no período de 1 hora foram evaporados 50mL do resíduo filtrado, com o custo de R$0,33, considerando a tarifa do consumo faturado de ponta para a Universidade Federal do Ceará, que é de R$0,93631/1KWh. Para a realização do estudo ora apresentado foram utilizados 65L de resíduo do método de Mohr. Então, se fossemos reduzir este volume à metade (32,5L), seriam necessárias 650 horas com o custo de R$213,01 para a evaporação utilizando a chapa aquecedora, sem contar com a energia gasta pela capela, lâmpadas e ar-condicionado do laboratório. Considera-se ainda que o custo para a compra de uma chapa aquecedora do modelo utilizado no trabalho é de R$ 999,86 (sem frete), sendo mais elevado do que o custo para a construção do evaporador solar que é aproximadamente R$350. Assim, com a utilização do evaporador solar neste trabalho houve uma redução de aproximadamente R$862,87 no processo pré-concentração de 65L do material residual.

4.2.3. Qualidade da água de evaporação A avaliação da água de evaporação foi feita através testes qualitativos e análise por absorção atômica.

4.2.3.1.

Testes qualitativos Os testes qualitativos foram negativos para todos os íons

analisados, como apresenta o Quadro 2.

35

Quadro 2 – Resultado dos testes qualitativos da água de evaporação.

CrO42Ca2+ CO32Ag+ ClSO42SO32S2O32-

Água de evaporação -

Fonte: Autoria própria

(-): ausente

4.2.3.2.

(✓): presente

Análise por Absorção Atômica A análise por absorção atômica mostra que a concentração de

cromo total na água de evaporação é inferior ao limite da resolução N°357/2005 CONAMA, a Tabela 4 exibe esse resultado.

A água de

evaporação apresentou uma redução da concentração de cromo total no efluente em 99,91%, tomando como base a concentração de cromo total do resíduo exposto na Tabela 1 (263mg.L-1). Tabela 3 – Resultado da análise por absorção atômica da água de evaporação. Amostra

Cr (mg.L-1)

Água de evaporação

0,235

Fonte: Autoria própria

4.2.3.3.

Condutividade A condutividade também foi verificada utilizando um condutivímetro

da marca Micronal e modelo B330, o resultado está exposto na Tabela 5.

36

Tabela 4 – Condutividade. Amostra Água destilada* Água do sistema de abastecimento** Água de evaporação

Condutividade específica (S.cm-1) 2,365x10-5 9,320x10-2 3,423x10-2

Fonte: Autoria própria *Água destilada usada nos laboratórios de ensino do Departamento de Química Analítica e Físico-Química **Água do sistema de abastecimento do Ceará fornecido pela Companhia de Água e Esgoto do Ceará (CAGECE).

A água de evaporação apresenta condutividade inferior a água do sistema de abastecimento. Entretanto a resolução N°357/2005 CONAMA não apresenta artigo referente a este parâmetro para padrões de lançamento de efluente.

4.3.

Descarte dos sobrenadantes resultantes dos tratamentos e da água de evaporação Pode-se observar por meio dos dados obtidos (Tabela 1 e Tabela 4)

que tanto a água de evaporação como os efluentes tratados podem ser descartados na pia com ou sem diluição. Entretanto, a resolução N°357/2005 CONAMA, diz que o pH do efluente deve estar ente 5 e 9 para descarte, como na precipitação do Cr(III) por meio dos referidos tratamentos é necessário que o meio esteja com pH ≥ 10, os efluentes dos tratamentos não podem ser descartados sem a realização da neutralização utilizando uma solução ácida. Quanto a água de evaporação, por apresentar o valor de pH na faixa requerida para descarte, pode ser tanto descartada como reutilizada para fins de limpeza e/ou manutenção de jardins.

4.4.

Imobilização Cada cápsula de PVC pode conter aproximadamente 131g de

Cr(OH)3, contando também com a massa do papel de filtro. Foi sugerida a utilização de um cilindro de metal devido a sua maior resistência, entretanto, esta ideia foi descartada, pois pode ocorrer a corrosão do metal fazendo com que haja a expansão do mesmo e danifique o corpo de

37

prova, além de poder acontecer a contaminação do precipitado com os produtos de corrosão do metal. No caso de quebra do corpo de prova e mediante solicitação de recolhimento do material, é possível através da planilha que documenta os resíduos imobilizados saber qual material esta dentro da cápsula de PVC permitindo, assim, dar um destino adequado para o mesmo, evitando acidentes pessoais e ambientais.

4.5.

Minimização do passivo ambiental Com os tratamentos do resíduo de Mohr com bissulfito de sódio e

tiossulfato de sódio foi possível diminuir o volume do resíduo estocado (116L/2014.2) em aproximadamente 56,03%, pois para cada 100mL de sobrenadante tratado (sem pré-concentração), foi originado aproximadamente 0,5g de Cr(OH)3, sendo necessário tratar 65L de resíduos para preencher 3 cápsulas de PVC, o que corresponde aproximadamente ao resíduo gerado em 8 semestres de aulas experimentais. Além disso, a massa de concreto produzida nas aulas das disciplinas Materiais de construção I e II, os quais eram descartados incorretamente, terão reaproveitamento para a demarcação de jardins, deixando assim de se tornar um passivo ambiental. Além disso, a imobilização realizada possibilita o tratamento e/ou reutilização futura do resíduo.

38

5. CONCLUSÃO Podemos observar que o tratamento realizado no resíduo do método de Mohr, reduziu a quantidade de passivos ambientais no laboratório de Química Analítica Quantitativa do DQAFQ, sendo este um passo importante na implementação de um programa de gerenciamento de resíduos laboratoriais. Para uma gestão ainda mais eficaz seria importante incorporar o procedimento da coleta nos roteiros das aulas experimentais, com informações sobre o resíduo a respeito dos riscos ambientais e dos malefícios à saúde. Os tratamentos do resíduo contendo Cr(VI) utilizando bissulfito de sódio e tiossulfato de sódio, podem ser considerados efetivos, pois apresentaram redução na concentração de cromo total em 99,79% e 99,54%, respectivamente. É permitido o descarte do sobrenadante após os tratamentos, com devida neutralização, já que as concentrações de cromo total estão próximas às estabelecidas pela resolução N° 357/2005 do CONAMA, ou seja, 0,545 mg.L-1 para o tratamento com bissulfito de sódio e 1,198 mg.L -1 com tiossulfato de sódio. O evaporador solar mostrou-se muito eficiente, pois a água resultante da evaporação pode ser reutilizada, devido a baixa concentração de cromo total remanescente, que foi de 0,235 mg.L -1, e seu pH neutro. Houve, ainda, a minimização de custos com o processo de pré-concentração em R$862,87. É importante ressaltar que o evaporador solar utilizado no presente trabalho não pode ser utilizado em época chuvosa, pois é feito de madeira podendo ocorrer infiltrações, crescimento de fungos e o arraste de substâncias solúveis em água presentes na madeira. A construção de um evaporador de metal poderia ter uma melhor eficiência. A imobilização em cápsulas de PVC/corpo de prova é uma solução rápida e simples, que pode ser aplicada a muitos outros resíduos sólidos, além de diminuir consideravelmente o volume de passivos ambientais.

39

REFERÊNCIAS

APHA. Standard Methods for the Examinations of Water and Wastewater. American Public Associations. 22 ND Edition. Washington DC. 2012.

BARROS, M. A. S. D.; AQUIAR, e. F. S.. O elemento cromo e suas características,

[200?].

Disponível

em:

. Acesso em: 21. jul. 2014.

BRAGA. B.; et. al. Introdução à engenharia ambiental: O desafio do desenvolvimento sustentável. 2. ed. São Paulo: Pearson Prentice, 2005

BRASIL. Ministério do meio Ambiente, Concelho Nacional de Meio Ambiente, CONAMA. Resolução CONAMA n° 357/2005, de 17 de maio de 2005 – In: Resoluções,

2005.

Disponível

em:. Acesso em: 21. jul. 2014.

CAVALCANTE, D. A.; SILVA, M. S. P., BORGES, S. S. S.. Gerenciamento de resíduos químicos nos laboratórios de graduação de química analítica quantitativa da Universidade Federal do Ceará. Trabalho apresentado ao 2, Simpósio Nacional sobre Tratamento de Resíduos de Laboratório, Rio de Janeiro, 2012.

CAVALCANTE, D. A.; et. al.. Redução de escala em volumetria de precipitação nas aulas experimentais de Química Analítica Aplicada na Universidade Federal do Ceará. Trabalho apresentado ao 2, Simpósio Nacional sobre Tratamento de Resíduos de Laboratório, Rio de Janeiro, 2012.

FREIRE, R. S.; et al.. Novas tendências para o tratamento de resíduos industriais contendo espécies organocloradas. Química Nova, São Paulo, v. 23, n. 4, p. 504-511, 2000.

40

GIOVANNONI, J. G.; TAVARES, G. A.; BENDASSOLLI. J. A.. Avaliação das técnicas de precipitação química e encapsulamento no tratamento e disposição conjunta de resíduos líquidos contendo cromo e vidrarias de laboratório. Química Nova, São Paulo, v. 31, n. 3, p. 676-679, 2008.

GIOLI-LIMA, P. C.; LIMA, V. A.. Gestão integrada de resíduos químicos em instituições de ensino superior. Química Nova, São Paulo, v. 31, n. 3, 2003.

GOYER, R.. A Toxic effects of metals. In: ADMUR, O.; DOULL; KLAASSEN C. D. (Eds). The Basic Science of Poisons, 4. Ed. New YorK: Mc Grow - Hill, 1991. p. 6323-680.

GROMBONI, C. F.; et. al.. Avaliação de alternativas para o tratamento de resíduos contendo cromo hexavalente. In: Reunião Anual da Sociedade brasileira de Química, 29, 2006, Águas de Lindóia. Anais..., 2006. Disponível em: . Acesso em: 21. jul. 2014.

JARDIM, W. F.. Gerenciamento de Resíduos Químicos, [200?]. Disponível em: . Acesso em: 21. jul. 2014

LABMASTER, Ficha de informações de segurança de produtos químicos: Cromato de Potássio, 2011. Disponível em: . Acesso em: 21. jul. 2014.

LIMA, V. F.; MERÇON, F.. Metais pesados no ensino de química. Química Nova na Escola, São Paulo, v. 33, n.4, p. 199-205, nov. 2011.

Manual de Prática Analítica II (2013) para o Curso de Química Bacharelado produzido pelo DAFQ da UFC.

OLIVEIRA, E. S. et al.. Programa de Gerenciamento de Resíduos da UFC : Inventário geral do resíduos de laboratórios de ensino, pesquisa e extensão.

41

In: CONGRESSO BRASILEIRO DE QUÍMICA, 50, 2010, Cuiabá. Anais..., 2010.Disponível

em:

http://www.abq.org.br/cbq/2010/trabalhos/5/5-69-

8041.htm. Acesso em: 21.jul. 2014.

PAULINO, C.V.H.. Tendências de Hidrólise dos Compostos de Cr(III) com Ácidos Poliaminocarboxílicos. 1993. Dissertação (Mestrado), Pontifícia Universidade Católica, Rio de Janeiro, 1993.

PHILIPPI, A. Jr., ROMÉRO, M. A., BRUNA, G. C.. (Ed.). Curso de Gestão Ambiental. Barueri: Manole, 2004.

RIVETTI, L. C. et al.. Análise documental e de percepção acerca da gestão de resíduos em um campus universitário (SP, Brasil). Revista Ibero-Americana de Ciências Ambientais, Aquidabã, v.3, n.1, p.98-111,2012.

TAVARES, G. A.; BENDASSOLLI, J.A.. Implementação de um programa de gerenciamento de resíduos químicos e águas servidas nos laboratórios de ensino e pesquisa no CENA/USP. Química Nova, São Paulo, v. 28, n.4. p. 732-738, jul./ago. 2005.

VALLS, M. e LORENZO, V. Exploiting the genetic and biochemical capacities of bacteria for remediation of heavy metal pollution. FEMS Microbiology Reviews, v. 26, p. 327-338, 2002.

VAZ, A. J.; LIMA, I. V.. Imunotoxicologia dos metais. In: AZEDO, F. A.; CHASIN, A. A. M.. (Eds.). Metais: Gerenciamento da toxicidade. São Paulo: Editora Atheneu, 2003.p. 399-414.

VOGEL, A. I.; Química Analítica Qualitativa. 5. ed. rev. São Paulo: Mestre Jou, 1981.