A importância do tempo e outros determinantes na avaliação da liberação de metais pesados ​​durante o gerenciamento de resíduos sólidos

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 1651 (2023) Citar este artigo

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Um dos parâmetros que afetam a lixiviabilidade dos metais pesados ​​dos resíduos é o seu tempo de contato com o lixiviante. Neste trabalho, o comportamento de lixiviação de Zn, Cu, Pb e Ni foi avaliado em relação à relação líquido/sólido (L/S), que é um reflexo do tempo após o qual um determinado volume de água permeia o material, por exemplo, em montes de escória ou aterros sanitários. Um estudo de lixiviação foi realizado por diferentes métodos de lixiviação com o uso de três materiais de teste, ou seja, escória de zinco perigosa, escória de cobre granulada e compósito mineral-orgânico. Verificou-se que a maior quantidade de metais lixiviaram a longo prazo no teste de disponibilidade máxima, nas seguintes condições de lixiviação: L/S = 50 dm3/kg, pH reduzido do lixiviante, fragmentação dos materiais para granulometria < 0,125 milímetros. Comparando os resultados obtidos no teste de batelada e no teste de percolação, nenhuma tendência estrita foi observada na liberação de um determinado metal de diferentes materiais de teste. A análise por meio do teste de tanque mostrou que os processos de controle da lixiviabilidade podem resultar na liberação das maiores cargas de metal imediatamente após o contato entre o material e o lixiviante, mas também podem contribuir para a liberação de metais somente após contato prolongado.

A questão da lixiviabilidade de metais pesados ​​de diferentes materiais e produtos é a chave para a avaliação de impacto ambiental. Os metais pesados ​​migram de produtos feitos de matérias-primas naturais, de resíduos e de resíduos depositados no meio ambiente1,2,3.

Uma grande preocupação na avaliação da liberação potencial de elementos de resíduos depositados em aterros sanitários é que, com o passar do tempo, quantidades inaceitáveis ​​de contaminantes podem ser liberadas no meio ambiente4. O tempo é um fator importante que afeta as concentrações de contaminantes lixiviados ao avaliar a taxa na qual os processos de aterro ocorrem. Esses processos podem limitar a liberação de elementos quando a reação é lenta (dissolução lenta de minerais) ou durante a difusão. À medida que os resíduos são armazenados ao longo do tempo, podem ocorrer alterações em suas propriedades e condições ambientais devido à decomposição da matéria orgânica, alterações na permeabilidade do aterro, carbonatação de resíduos alcalinos ou aumento da superfície de lixiviação devido à erosão5 .

Os testes de lixiviação de laboratório podem incluir testes/extrações de lote único e extrações múltiplas/testes dinâmicos. Uma característica comum a todos os testes de lixiviação é a geração de um eluato que é então usado para avaliar propriedades específicas do material ou para simular cenários de lixiviação no ambiente6. Um dos critérios para a divisão dos métodos de lixiviação é a duração da lixiviação, então podemos distinguir entre testes de longo prazo (por exemplo, teste de tanque7) e testes de curto prazo (por exemplo, teste de lote8) e testes de curto prazo para prever a duração lixiviação a termo (teste de disponibilidade máxima9).

A razão entre a massa do sólido e o volume do lixiviante afeta a taxa de lixiviação de metais pesados ​​dos resíduos10,11,12,13. Expressar os resultados do teste de lixiviabilidade em termos de quantidade de metal lixiviado (em mg/kg) é uma maneira conveniente. Permite comparar resultados obtidos em diferentes métodos de teste, principalmente de percolação14 e testes em batelada8,15,16. No entanto, deve-se ter em mente que a relação L/S em um teste de lixiviação também pode ser afetada pelo pH ou outros parâmetros que controlam a lixiviação. Além disso, diferentes condições de teste, como agitação da amostra, temperatura, tipo de lixiviante e tempo de contato, podem variar, dificultando a comparação dos resultados obtidos por vários métodos de teste17.

A lixiviabilidade de metais pesados ​​é geralmente avaliada por testes acelerados. Testes de lixiviação de curto prazo são geralmente testes de lote em uma baixa proporção líquido-sólido, ou seja, L/S = 2 dm3/kg, correspondendo a um período de lixiviação ambiental (aterro, pilha de escória) de 100 anos18. Na maioria dos casos, tais testes fornecem avaliações preliminares satisfatórias da lixiviação de contaminantes. Testes de curto prazo também podem ser realizados usando testes de coluna ou lisímetro. Esses testes são mais precisos, mas são conduzidos por períodos de tempo mais longos (exigindo meses ou mesmo anos) e, portanto, não são práticos para estimativas de rotina de lixiviação de longo prazo até que a relação L/S atinja a cifra de várias centenas4. A análise de lixiviabilidade de longo prazo apresentada por Astrup et al.4 mostra a perspectiva de liberação de elementos, incluindo metais pesados, até que L/S = 5.000 dm3/kg seja atingido, o que corresponde a cerca de 100.000–250.000 anos de disposição de resíduos.