classificação e avaliação do teor de metais pesados em borra

CLASSIFICAÇÃO E AVALIAÇÃO DO TEOR DE METAIS PESADOS EM BORRA
OLEOSA DO PETRÓLEO POR ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA (AAS)
Amanda de Paula Ramos1
André Luiz Fiquene de Brito²
Clarice Oliveira da Rocha³
1,3
Mestrandas do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química – PPGEQ – UFCG
[email protected]
[email protected]
² Professor Doutor da Universidade Federal de Campina Grande – UFCG / UAEQ / CCT /
LABGER
[email protected]
RESUMO: Contaminações do solo com hidrocarbonetos de petróleo são um problema ambiental
com abrangência mundial, devido à alta demanda de produtos refinados de petróleo. A borra de
petróleo contém concentrações de alcanos e parafinas, cicloalcanos e compostos aromáticos,
podendo apresentar, também, quantidades significativas de metais pesados. A biodegradação e o
tratamento físico-químico da borra oleosa representam os mais importantes mecanismos de
eliminação dos contaminantes do meio ambiente. As áreas contaminadas com borra oleosa
apresentam quatro problemas principais: risco à segurança das pessoas e das propriedades, risco à
saúde pública e dos ecossistemas, restrições ao desenvolvimento urbano e redução do valor
imobiliário das propriedades. O objetivo deste trabalho visa mostrar a caracterização da borra
oleosa do petróleo através da Espectroscopia de Absorção Atômica, que é uma técnica de análise
usada para determinar qualitativamente e quantitativamente a presença de metais pesados. Após a
caracterização a borra oleosa será classificada conforme a Associação Brasileira de Normas
Técnicas ABNT, visando uma forma de disposição e/ou tratamento adequado para este resíduo
oleoso. Com a classificação e caracterização espera-se escolher a melhor forma de tratamento
visando reduzir os impactos ambientais causados pelos metais pesados presente na borra oleosa.
PALAVRAS-CHAVE: Resíduos; Tratamento; Meio Ambiente.
A CLASSIFICAÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS
Segundo a ABNT NBR 10.0004 (2004), resíduos sólidos são aqueles que resultam de atividades
industriais, doméstica, hospitalar, comercial, agrícola, de serviços e de varrição. Ficam incluídos
nesta definição os lodos provenientes de sistemas de tratamento de água, aqueles gerados em
equipamentos e instalações de controle de poluição, bem como determinados líquidos cujas
particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou corpos de água, ou
exijam para isso soluções técnicas e economicamente inviáveis em face da melhor tecnologia
disponível.
ABNT NBR 10.004 (2004), classifica os resíduos em Classe I, Classe II A e Classe II B.
Os resíduos Classe I são os resíduos que apresentam periculosidade em função de uma das
seguintes características: inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e patogenicidade,
proporcionando risco ao meio ambiente e à saúde pública.
Os resíduos Classe II A são aqueles que não se enquadram nas classificações de resíduos classe
I ou de resíduos classe II B e podem apresentar propriedades de biodegradabilidade,
combustibilidade e solubilidade em água.
Os resíduos Classe II B são os resíduos que, quando em contato com água destilada, não
apresentam nenhum de seus constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de
potabilidade da água, excetuando-se os padrões de cor, sabor e turbidez.
O PETRÓLEO
A palavra petróleo deriva do latim petra (pedra) e oleum (óleo). No estado liquido é uma
substância oleosa, inflamável, menos densa que a água, com cheiro característico e cor variando
entre negro e castanho-claro. É constituído por uma mistura de compostos químicos orgânicos
(hidrocarbonetos), porém contém apreciável quantidade de constituintes que possuem elementos
como enxofre, nitrogênio, oxigênio e metais. Os metais que podem ocorrer no petróleo são: zinco,
ferro, cobre, chumbo, molibdênio, cobalto, arsênico, manganês, cromo, sódio, níquel e vanádio,
sendo esses dois últimos de maior incidência. O teor desses metais varia de 1 a 1200 ppm,
(THOMAS, 2001).
Ururahy et al. (1998) definem “borras oleosas” como resíduos oleosos e viscosos, que são
gerados na indústria petrolífera e tem composição extremante variada. Grandes quantidades de
borras oleosas são geradas pela indústria de refino de petróleo, o que poderá representar um
possível problema do ponto de vista ambiental no futuro.
A borra de petróleo contém concentrações de derivados do petróleo, principalmente alcanos e
parafinas, além de cicloalcanos e compostos aromáticos. A biodegradação de compostos orgânicos
representa o mais importante mecanismo de eliminação do petróleo e de hidrocarbonetos poluentes
do meio ambiente.
A indústria do petróleo é responsável pela geração de grandes quantidades de resíduos oleosos
e viscosos, que são formados durante as etapas de produção, transporte e refino. Estes resíduos,
denominados borras oleosas, são emulsões basicamente compostas por óleo, água, sólidos
grosseiros, agentes tensoativos e estabilizadores. Características como a composição extremamente
variável dificultam o seu reaproveitamento. (Ururahy et al. 1998).
O Brasil era, no ano de 2001, o 15º maior produtor de petróleo no mundo e o primeiro da
América Latina (BOSCO, 2002). Indústrias responsáveis pela produção e processamento de
derivados do petróleo devem ser vistas como potencialmente poluidoras, seja através de produção
de compostos perigosos, acidentes ou destinação inadequada dos resíduos gerados.
Uma das formas de classificar e avaliar a borra oleosa é através do método da espectroscopia de
absorção atômica.
A ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA
A espectroscopia de absorção atômica baseia-se na absorção de energia radiante por átomos
neutros, não excitados, em estado gasoso. Uma certa espécie atômica, neutra e no estado
fundamental é capaz de absorver as radiações de comprimentos de onda iguais aos das que ela,
quando excitada aos níveis energéticos mais altos, emite. Na absorção atômica, o elemento a
determinar é levado à condição de uma dispersão atômica gasosa, através da qual se faz passar, um
feixe de radiação com comprimento de onda que possa ser convenientemente absorvido. O processo
mais usado consiste em introduzir a solução da amostra, em forma de aerossol, em uma chama
apropriada. A energia térmica da chama provoca a atomização da amostra; mas a chama exerce a
importante função de conter o sistema absorvente durante o processo da absorção, (OHLWEILER,
1981).
O método permite determinar em torno de 65 elementos na faixa de concentrações de 1 a 10 µg
ml-1, com uma precisão de ± 1% ou melhor. A maioria dos instrumentos opera em regiões visível e
ultravioleta até cerca de 1900Å. Desta maneira, são excluídos os gases raros, os halogênios,
carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, enxofre e fósforo, cujas raias de ressonância se situam
bastante abaixo de 2000 Å, na região de absorção atmosférica, (OHLWEILER, 1981).
METODOLOGIA
A análise da concentração de metais pesados na borra oleosa foi realizada por Espectroscopia
de Absorção Atômica (AAS). A análise foi realizada Laboratório de Gestão Ambiental e
Tratamento de Resíduos – LABGER e no laboratório do Fundo de Fomento à Mineração
(FUNMINERAL) - GO.
Materiais
A borra oleosa de petróleo (figura 1) foi proveniente de aterro sanitário industrial localizado em
Alagoas. Este local recebe as borras oleosas de vários Estados nordestinos.
A Fig. 1 mostra uma amostra da borra. De cor escura ela apresenta-se em dois estados físicos,
solido e sem-sólido, dando um aspecto pastoso, além de apresentar um grande cheiro de querosene
quando manipulada.
Figura 1 - Amostra da borra de petróleo
Métodos
A borra passou pelo ensaio de lixiviação, usando o ensaio de lixiviação da ABNT, a amostra do
lixiviado foi enviada para o laboratório do Fundo de Fomento à Mineração (FUNMINERAL) – GO
onde foi realizada a análise de metais pesado através da espectroscopia de absorção atômica.
Figura 2 – Aparelho rotativo de lixiviação – NBR 10.005
RESULTADOS E DISCUSSÕES
A borra oleosa de petróleo apresentou as seguintes concentrações dos metais pesados (tabela
1):
Tabela 1 – Teor de metais na borra oleosa de petróleo – Material Bruto
Metal
Ba
Cr
Ní
Zn
Fe
Co
Cd
Al
Valor:mg/L
12,0
0,24
0,13
8,58
104
<0,10
<0,05
8,7
Metal
Mg
Ca
Na
Pb
Cu
Mn
K
---
Valor:mg/L
58,7
670
505
0,29
0,11
17,7
24,1
---
Legenda: Ba: Bário; Cr: Cromo; Ni: Niquel; Zn: Zinco; Co: Cobalto; Cd: Cádmio; Al: Alumínio; Mg: Magnésio; Ca:
Cálcio; Na: Sódio; Pb: Chumbo;Cu: cobre; Mn: Manganês e K: Potássio
De acordo com os parâmetros e limites máximos permissíveis recomendados pela ABNT
NBR 10004 (2004) (tabela 2):
Tabela 2 – Limite máximo permissível
Metal
Ba
Cr
Ní
Zn
Fe
Co
Cd
Al
Valor:mg/L
70,0
5,0
0,02
5,0
0,3
-
0,5
0,2
Metal
Mg
Ca
Na
Pb
Cu
Mn
K
---
Valor:mg/L
-
-
-
1,0
2,0
0,5
-
---
Fonte : PIBIC Igor Losacco – LABGER
De acordo com a tabela 2 os parâmetros que ficaram acima foram: alumínio, ferro, manganês,
níquel e zinco.
Conforme o Anexo C da ABNT NBR 2004 substâncias que conferem periculosidade aos
resíduos, o níquel é uma substância que apresenta periculosidade.
CONCLUSÃO
Após a análise através da espectroscopia por absorção atômica da borra oleosa de petróleo, e
comparando os resultados com os limites máximos permissíveis, pode-se classificar a borra oleosa
como um resíduo perigoso, que necessita de um prévio tratamento, antes do seu descarte no meio
ambiente.
REFERÊNCIAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas- NBR 10004, Resíduos Sólidos- Classificação.
Segunda Edição, ABNT 2004.
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas- NBR 10005: 2004 – Procedimento para
obtenção de extrato lixiviado de resíduos sólidos.
BOSCO, F. Abertura estimula setor. São Paulo: Revista Petro; Química, 2002. Disponível em:
http://www.petroquimica.com.br/edicoes/ed_240/ed_240b.html. Acesso em: março de 2010.
OHLWEILER, Otto Alcides. Fundamentos de Análise Instrumental – Rio de Janeiro: Livros
Técnicos e Científicos, 1981.
THOMAS, José Eduardo. Fundamentos de Engenharia de Petróleo. Editora Interciência:
PETROBRÁS. Rio de Janeiro, 2001
URURAHY, A. F. P.; PEREIRA N. J.; MARTINS, M. D. M. Desempenho de um biorreator CSTR
mo Processo de degradação de borra oleosa. Boletim Técnico da PETROBRÁS, v. 41, n. ¾, PP.
125-132, 1998.