AVALIAÇÃO COMPARATIVA DE TESTES DE LIXIVIAÇÃO DE RESÍDUOS
SÓLIDOS
Fernanda Cauduro (*)
Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de
Santa Catarina. Engenheira Civil, Mestranda em Engenharia Ambiental, Bolsista
de Mestrado do CNPq.
Sebastião Roberto
Professor do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal
de Santa Catarina.
(*) End.: Rua Desembargador Vitor Lima, 410/203 BL - A3, Carvoeira - Florianópolis – SC Brasil. Tel.; 55 (048)
233-5789 e-mail: [email protected]
RESUMO
O presente trabalho alguns protocolos de lixiviação utilizados freqüentemente para a classificação de resíduos
sólidos segundo sua periculosidade. O ensaio de lixiviação procura reproduzir em laboratório fenômenos de arraste,
diluição e dessorsão que ocorre pela passagem do material solvente através do resíduo servindo, portanto, para
avaliar o potencial deste resíduo em liberar certas espécimes químicas.
Palavras Clave: : Procedimento de Lixiviação (1), Resíduos Sólidos (2), Normatização (3)
INTRODUÇÃO
A classificação dos resíduos é baseada normalmente na avaliação do comportamento deste em contato com um
solvente. Assim, a lixiviação é o procedimento mais utilizado para a analisar a potencialidade de transferência de
matéria para o meio natural.
Os ensaios de lixiviação são utilizados para determinar ou avaliar a estabilidade química dos resíduos, quando em
contato com soluções aquosas, permitindo assim verificar o grau de imobilização de contaminantes. Encontram-se
disponíveis diversos ensaios de lixiviação, mas nenhum deles é capaz de reproduzir, isoladamente, todas as
condições variáveis que se observam na natureza (ROCCA, 1993).
O objetivo deste trabalho é avaliar de forma comparativa testes de lixiviação de resíduos sólidos, e avaliar
criticamente a norma brasileira, NBR 10005 – Lixiviação de resíduos.
Os ensaios de lixiviação são utilizados tanto para fins científicos, quando se pretende determinar o comportamento
de uma substância face a fenômenos físico-químicos que ocorrem durante uma percolação, como para caracterizar a
periculosidade de um resíduo, visando o controle de resíduos sólidos perigosos. Assim, este ensaio procura
reproduzir em laboratório os fenômenos de arraste, diluição e de dessorsão que ocorrem pela passagem de água
através de um resíduo, quando disposto no meio ambiente. Tal ensaio pode representar vários anos do fenômeno
natural de lixiviação. O teste de lixiviação é empregado na classificação de resíduos sólidos desde que os mesmos
não estejam perfeitamente caracterizados como resíduos perigosos, segundo as normas adotadas (ARROIO, 1984).
REVISÃO BIBLIOGÁFICA
O processo de lixiviação é fundamental para o entendimento de como avaliar a periculosidade do resíduo. Se as
águas superficiais ou subterrâneas entram em contato com um material, cada um de seus constituintes se dissolve a
uma taxa finita. Igualmente, muitos resíduos ditos impermeáveis como argilas, concreto, tijolos e vidro de qualquer
natureza podem ser dissolvidos, pois não existe nada que seja totalmente insolúvel (CONNER, 1990 apud
BAPTISTA, 2001).
Os resíduos submetidos ao Teste de lixiviação conforme Norma Brasileira NBR 10.005 – “Lixiviação de Resíduos –
Procedimentos”, apresentarem teores de poluentes no extrato lixiviado em concentração superior aos padrões
constantes da Listagem 7 – Limite Máximo no Extrato obtido no Teste de Lixiviação, são classificados como
perigosos . Assim sendo, o teste de lixiviação se aplica somente àqueles resíduos que apresentam entre seus
constituíntes um ou mais dos elementos e substâncias constante na listagem nº 7 da NBR 10.004 (ROCCA, 1993).
A lixiviabilidade é usualmente avaliada em função da concentração dos contaminantes encontrados no lixiviado. A
concentração do contaminante, padrão primário de avaliação de qualidade da água, é freqüentemente utilizada como
padrão para o teste de lixiviação. Na avaliação da lixiviabilidade do material, é feita uma comparação entre a
concentração do contaminante no lixiviado e no resíduo bruto. Estes valores indicam a porção de resíduo liberada
para o meio. Se o tempo de duração do ensaio é conhecido, então é possível determinar-se a taxa de lixiviação do
resíduo. O ensaio de lixiviação sofre interferência da temperatura, do tipo de solução lixiviante, da relação
resíduo/lixiviante, do número de extrações, da superfície específica do resíduo e do grau de agitação utilizado no
ensaio (CHAMIE,1994).
Atualmente uma variada gama de testes de lixiviação é empregada para prever o impacto ambiental causado pela
disposição de uma matriz contendo resíduo. A escolha entre vários tipos de testes de lixiviação é feita
conjuntamente entre o órgão ambiental responsável e o gerador. Os testes de lixiviação de resíduos mais difundidos
são o “Environmental Protection Agency’s Extraction Procedure (EP), Toxicity Test”, o “Toxic Characterisitics
Leaching Procedure” (TCLP) (CHAMIE, 1994). Além destes testes americanos, pode-se citar o Essai de lixiviation AFNOR X-31-210/92 (França) e o teste de lixiviação especificados pela norma brasileira NBR 10005 (lixiviação de
resíduos sólidos)
METODOLOGIA DE PESQUISA
A metodologia utilizada para o desenvolvimento da pesquisa foi baseada em 4 normas de lixiviação : Lixiviação de
Resíduos – NBR 10.005/87 (Brasil), Standard Test Method for Shake Extraction of Mining Waste by the Synthetic
Precipitation Leaching Procedure - ASTM D 6234/98 (EUA), Essai de lixiviation - AFNOR X-31-210/92 (França) e
40 - CFR - Federal Register - Chapt. 1 (07.01.93) Apêndice II da Parte 261 Método 1311 TCLP - Toxicity
Characteristic Leaching Procedure (EPA – EUA).
As etapas desenvolvidas neste trabalho são apresentadas a seguir: primeiro a preparação das amostras, em seguida a
aplicação das normas NBR 10.005, ASTM 6234, TCLP e AFNOR X 31-210. Depois da aplicação destas normas
foram realizadas as análises do lixiviado e a interpretação dos resultados. A etapa seguinte consistiu na aplicação da
norma brasileira com a variação de parâmetros que influenciam diretamente os resultados dos ensaios de lixiviação
como a granulometria, meio lixiviante, equipamento e tempo.
As amostras utilizadas nos ensaios foram sintetizadas em laboratório, a base de cimento e alguns sais de metais
pesados, para que possibilitar a reprodutibilidade dos ensaios.
Foram criados dois tipos de materiais: a amostra com sais de metais pesados e a amostra “branca” sem metais, para
verificar a influência da matriz no lixiviado.
Os sais adicionados ao cimento foram: 6,39g de nitrato de chumbo Pb(NO3)2, 19,94 de sulfato níquel NiSO4.6H2O,
17,59g de sulfato de zinco ZnSO4.7H2O, 9,36 g de sulfato de cádmio CdSO4.8H2O e 56,72g de sulfato de cromo
Cr4(SO4)5(OH)2.
Os parâmetros tomados como referência nos testes de lixiviação para análise dos resultados serão: Cr, Pb, Zn, Cd, e
Ni.
AFNOR X-31-210/92 - Essai de lixiviation
A amostra (100 g) é misturada com o fluído de extração (água desmineralizada) na proporção de 1:10. A agitação
permite um movimento alternativo linear, com freqüência de agitação de 60 ciclos por minuto. A duração do contato
da agitação deve ser de 24 h. O fluxograma abaixo descreve o procedimento da AFNOR X-31-210 que foi adotado
na execução dos ensaios.
AFNOR
100 g de resíduo
4,0mm
1000mL água
desmineralizada
agitar por 24 h aparelho de movimento
alternativo linear amplitude 3cm e agitação de
60 ciclos/min por 24h
medir pH
filtrar o lixiviado no
filtro 0.45 um
preservar as amostras
Figura 1: Fluxograma de Extração Procedimento AFNOR
Standard Test Method for Shake Extraction of Mining Waste by the Synthetic Precipitation Leaching
Procedure - ASTM D 6234/98
Este método utiliza-se de uma solução a base de ácido nítrico e ácido sulfúrico. A amostra de resíduo deve
apresentar granulometria de 9,5 mm e ser agitada a 30 rpm, por 18 h. O fluxograma abaixo descreve o procedimento
da ASTM D 6234/98 que foi adotado na execução dos ensaios em laboratório.
ATSM
preparação da
solução ácida
medir o pH
100g de resíduo
de granulometria
9,5mm
filtro de 0,45 ou
0,8 um
agitar 18h no
aparelho de
rotação a 30rpm/
min
desabafar os
gases liberados
durante a
agitação
preservar as
amostras
Figura 4: Fluxograma de Extração Procedimento ASTM
NBR 10.005/87 (Brasil) – Lixiviação de Resíduos
A Norma Brasileira utiliza o equipamento do tipo jar-test, de agitação contínua, velocidade indefinida, proporção
resíduo/meio extrator (1:16). Esta norma utiliza como meio lixiviante água deionizada e controla o pH com ácido
acético 0,5N (pH = 5). O fluxograma abaixo descreve o procedimento da NBR 10.005 que foi adotado na execução
dos ensaios em laboratório.
NBR
100 g de resíduo de
granulometria 9.5mm
adicionar água deionizada na
proporção 16:1
iniciar a agitação: agitador
jar-test
controlar o pH em 15, 30 e 60 min
abaixo de 5, com ácido acético
medir o pH
agitar no jar-test
durante 24h
caso o pH seja superior a 5, agitar durante 4h
controlando o pH de hora em hora abaixo de 5,
com ácido acético
passar no filtro de
0.45 um
adicionar água deionizada
calculada pela expressão
preservar as amostras
Figura 2: Fluxograma de Extração Procedimento NBR
40 - CFR - Federal Register - Chapt. 1 (07.01.93): Apêndice II da Parte 261, Método 1311 - TCLP - Toxicity
Characteristic Leaching Procedure
Neste procedimento foi utilizado um equipamento de rotação durante o período de 18 h. Em seguida, faz-se a
filtração e preservação das amostras. O fluxograma abaixo descreve o procedimento da EPA TCLP que foi adotado
na execução dos ensaios em laboratório.
TCLP
100 g de resíduo
9.5mm
96.5ml de água
destilada
agitar por 5 min
medir pH
pH > 5
pH < 5
adicionar 3.5 ml de HCl
fluído de extração
1
aquecer durante 10 min
deixar esfriar a ºT Amb. e
medir pH
pH < 5
pH > 5
fluído de
extração 1
fluído de
extração 2
agitar no aparelho rotativo durante 18h
a 30 rpm/min
filtrar o lixiviado no
filtro 0.45 um
preservar as amostras
Figura 3: Fluxograma de Extração Procedimento TCLP
As soluções obtidas pelos diferentes métodos de extração devem ser preservadas de forma a conservar suas
características, e devem ser submetidas a análises químicas para verificação da recuperação dos metais.
A Tabela sintetiza as principais características dos testes de lixiviação descritos anteriormente.
TABELA - comparativo entre os procedimentos de lixiviação adotados:
Lixiviação de Resíduos
– NBR 10.005
Procedimento
de
lixiviação característica
de toxicidade - TCLP
ASTM D 6234/98
AFNOR X-31-210/92
Meio de extração e características
Equipamento
Água deionizada, pH < 5, massa pulverizada, 24h,
com agitação, razão entre água e resíduo 20:1.
Fluído de extração, pH < 5, massa pulverizada, 18h,
com agitação, razão entre água e resíduo 20:1.
Agitador
Jar-test
Agitador
rotacional
Fluído de extração, pH < 5, massa pulverizada, 18h,
com agitação, razão entre água e resíduo 20:1.
Água desmineralizada, massa pulverizada, 24h, com
agitação, razão entre água e resíduo 10:1.
Agitador
rotacional
Agitador
linear
Controlador de Velocidade
pH
de agitação
Ácido acético
Não tem
Ácido clorídrico 30 rpm/min
e ácido acético
Ácido sulfúrico 30rpm/min
e ácido nítrico
Não tem
60
ciclos/min
RESULTADOS E DISCUSSÕES
O processo de liberação de elementos de um resíduo depende das propriedades físico-químicas do material, bem
como das condições experimentais do teste.
Neste trabalho foi desenvolvida uma avaliação comparativa de testes de lixiviação de resíduos sólidos.
A Figura 5 apresenta os resultados obtidos nos ensaios de lixiviação pelos diferentes procedimentos.
Figura 5: Quantidades de metais liberados pelos procedimentos de lixiviação.
Cd
Pb
Cr
Ni
Zn
2000,0
1600,0
1200,0
800,0
400,0
Resíduo
TCLP 10/05/02
Resíduo
AFNOR 10/05/02
Resíduo
ASTM 10/05/02
Resíduo
NBR 10/05/02
Resíduo
TCLP 25/04/02
Resíduo
AFNOR 25/04/02
Resíduo
ASTM 25/04/02
Resíduo
NBR 25/04/02
Resíduo
TCLP 08/04/02
Resíduo
AFNOR 08/04/02
Resíduo
ASTM 08/04/02
Resíduo
NBR 08/04/02
mg/L
0,0
Os ensaios de lixiviação da amostra “branca” forneceram resultados menores que 10 mg/l, por essa razão não foram incluídos no
gráfico.
Pode-se observar na Figura 5 que o meio lixiviante que mais auxiliou na liberação de metais foi aquele utilizado no
teste ASTM, seguido pela norma brasileira. A norma ASTM utiliza um meio lixiviante agressivo a base de ácido
sulfúrico e nítrico mais aplicado para extração de materiais de resíduos de minas.
Na seqüência, sobre a norma brasileira, foram variados os parâmetros granulometria e agitação.
Os resultados obtidos mostraram que a granulometria influencia na extração :quanto menor a granulometria, maior a
área de contacto e maior a extração; o agitador do tipo jar-test demonstrou-se mais eficiente na extração de metais
incorporados à matriz de cimento do que o agitador linear.
As informações obtidas darão subsídios para reavaliação do atual processo brasileiro de lixiviação e de classificação
de resíduos.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
40 - CFR - Federal Register - Chapt. 1 (07.01.93)Apêndice II da Parte 261 Método 1311 TCLP - Toxicity
Characteristic Leaching Procedure (EPA – EUA).
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10.005/1987, Rio de Janeiro, 1987.
ASTM - Standard Test Method for Shake Extraction of Mining Waste by the Synthetic Precipitation Leaching
Procedure - ASTM D 6234/98 (EUA). 1998
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NEDER, L.de T.C. Tratamento de Resíduos Industriais Perigosos: Tecnologia de Encapsulamento por complexos
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ROCCA, A.C.C et al. Resíduos Sólidos Industriais. CETESB, 2ª Ed. São Paulo, 1993.