Apresentação TCC sobre Metais Pesados

1. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS
METAIS PESADOS EM EFLUENTES SANITÁRIOS: uma
revisão entre os métodos de remoção
Rafael Sansyo Ferreira dos Santos
Orientadora: Isis Prado Meirelles de Castro
1

2. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS 1 INTRODUÇÃO
A contaminação gerada pelos metais pesados nos efluentes
geram grandes preocupações, pois estes são poluentes ubíquos e
persistentes no ambiente (ANDRADE et al., 2001). De acordo com
pesquisa recente da ONG SOS Mata Atlântica (2019), somente 46% do
esgoto no Brasil é tratado, os outros 54% são despejados diretamente na
natureza, e mais de 60% das doenças que levam a internações no SUS
decorrem da água contaminada.
JUSTIFICATIVA
Buscou-se, com este trabalho, em razão da quantidade baixa de
estudos nacionais abordando tal tema de extrema relevância, fornecer
dados atualizados aos acadêmicos e profissionais da área de saneamento
básico, sobre os métodos empregados na remoção de metais pesados em
efluentes, devidamente revisado com base nos artigos, livros e teses
atuais.
2

3. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS 2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL:
Descrever os métodos utilizados na remoção de metais pesados em
efluentes sanitários de Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs).
2.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
❖ Citar doenças relacionadas pela contaminação com metais pesados;
❖ Expor os padrões de lançamento de efluentes sanitários nos recursos
hídricos permitidos pela Resolução do CONAMA Nº 430 DE
13/05/2011;
❖ Demonstrar a importância do tratamento correto de efluentes;
❖ Apresentar os principais métodos convencionais utilizados na remoção
de metais pesados em efluentes sanitários de Estações de Tratamento
de Esgoto (ETEs), e métodos experimentais por biossorção.
3

4. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS
3 METODOLOGIA
O presente trabalho tratou-se de pesquisa bibliográfica exploratória
por metodologia de revisão de literatura.
Figura 1 :
Esquematização
do processo de
seleção dos artigos
incluídos no
trabalho.
4

5. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS 4 REFERÊNCIAL TEÓRICO
4.1 CONCEITOS GERAIS SOBRE METAIS PESADOS
É frequentemente usado como um nome de grupo para metais e
semimetais metaloides que foram associados à contaminação e potencial
toxicidade ou ecotoxicidade. De acordo com Zedron (2015), quando absorvidos
pelo corpo humano os metais pesados danificam estruturas celulares, inativam
atividades biológicas, em excesso no organismo pode levar a morte.
Principais Metais Pesados:
❖ Arsênio;
❖ Chumbo;
❖ Cádmio;
❖ Mercúrio;
❖ Cromo;
❖ Manganês.
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6. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS 4.2 DOENÇAS RELACIONADAS A CONTAMINAÇÃO COM ARSÊNIO
Quadro 1 – Doenças causalmente relacionadas a contaminação por Arsênio
Fonte: Portaria nº1339/GM de 8 de novembro de 1999.
6

7. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS 4.3. DOENÇAS RELACIONADAS A CONTAMINAÇÃO COM CÁDMIO
Quadro 2 – Doenças causalmente relacionadas a contaminação por Cádmio
Fonte: Portaria nº1339/GM de 8 de novembro de 1999.
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8. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS 4.4. DOENÇAS RELACIONADAS A CONTAMINAÇÃO COM CHUMBO
Quadro 3 – Doenças causalmente relacionadas a contaminação por chumbo
Fonte: Portaria nº1339/GM de 8 de novembro de 1999.
8

9. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS 4.5 PADRÕES DE LANÇAMENTO DE METAIS PESADOS EM EFLUENTES
No Brasil a classificação de enquadramento dos corpos d’água, estabelecendo as
condições e os padrões de lançamento de efluentes, é obtida pela Resolução nº 430, de 13
de maio de 2011, do Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA (BRASIL, 2011).
Tabela 1 - Padrões de lançamento de metais pesados em efluentes:
Fonte: Resolução Conama nº 430, de 23 maio de 2011
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10. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS 4.6 A IMPORTÂNCIA DO TRATAMENTO ADEQUADO DOS
EFLUENTES
Os efluentes sanitários, além da carga microbiológica, podem conter
diversos elementos químicos que afetam a saúde humana. Dentre os
constituintes químicos destacam-se os metais pesados, que sendo
indevidamente removidos, poderão causar uma poluição significativa no corpo
receptor, representando um risco para a saúde humana e ambiental (OLIVEIRA
2005 p. 61) .
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11. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS 4.7 MÉTODOS ATUAIS UTILIZADOS NA REMOÇÃO DE METAIS
PESADOS EM EFLUENTES SANITÁRIOS
4.7.1 Precipitação Química
Dentre as tecnologias empregadas na remoção de metais pesados em
efluentes, a precipitação química é a mais utilizada atualmente para a maioria dos
metais, os precipitantes comuns são hidróxido (OH-) e sulfeto (S2-). Observe as
figuras 2 e 3 um esquema representando a reação de precipitação dos metais na
forma de hidróxidos e sulfetos (METCALF, et al., 2017) .
Figura 2 e 3 - Esquema de precipitação química para a remoção de metais pesados.
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12. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS 4.7 MÉTODOS ATUAIS UTILIZADOS NA REMOÇÃO DE
METAIS PESADOS EM EFLUENTES SANITÁRIOS
4.7.2 Osmose Reversa
O processo de osmose reversa (OR) utiliza-se da pressão externa para
forçar a passagem de uma solução com maior concentração de resíduos através
de membranas, para uma região com baixa concentração de resíduos (NEJAR
BRUNO et al., 2014).
Figura 4: Esquema simplificado da retenção de contaminantes pelas membranas de OR.
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13. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS 4.7 MÉTODOS ATUAIS UTILIZADOS NA REMOÇÃO DE
METAIS PESADOS EM EFLUENTES SANITÁRIOS
4.7.3 Troca Iônica
O método de troca iônica consiste em remover espécies químicas
dissolvidas de uma fase liquida para uma fase sólida (poliméricos sintéticos),
com espécies iônicas específicas Na+, H+, CL-, OH-, por meio da
substituições desses íons por aqueles presentes na fase liquida (ALAN D.
LIRA et al., 2014).
Figura 5 e 6 - Sistema de retenção de contaminantes por troca iônica.
13

14. 1
INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS 4.7 MÉTODOS ATUAIS UTILIZADOS NA REMOÇÃO DE
METAIS PESADOS EM EFLUENTES SANITÁRIOS
4.7.4 Adsorção em Carvão Ativado
A adsorção por carvão ativado, é um processo pelo qual constituintes
orgânicos e inorgânicos (adsorvato), são transferidos da fase líquida e se
acumulam na superfície da fase sólida (carvão ativado) também chamado de
adsorvente. As substâncias se acumulam na fase sólida devido a diversas
forças de atração física e de ligações químicas (NASCIMENTO, 2014).
Figura 7 - Representação esquemática da adsorção por carvão ativado
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15. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS 4.8 BIOSSORÇÃO COMO MÉTODO ALTERNATIVO NA
REMOÇÃO DE METAIS PESADOS
4.8.1 Biossorção
A biossorção consiste na adsorção de metais pesados por meio do
emprego de micro-organismos como, bactérias, fungos ou leveduras ou
plantas, cascas de frutas.
Figura 8 – Esquema clássico de um processo de biossorção.
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16. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS 4.8.1 BIOSSORÇÃO
Seguindo os critérios de inclusão e exclusão, foram selecionados cinco
estudos recentemente concluídos, relacionados a biossorção utilizando
diferentes biossorventes conforme verifica-se na tabela abaixo.
Agente biossorvente Tipos de metais removidos Referência
Fungos Aspergillus Níger e
Aspergillus Terreus
Chumbo (Pb) SRIHARSHA D V et al.,
2017
Casca da banana musa
paradisíaca
Chumbo (Pb) RIBEIRO DOS SANTOS,
2020
Cascas de nozes Chumbo (Pb) – Cádmio (Cd) SHRUTHI K M 2018
Casca e palha de arroz Cádmio (II) – Cobre (II)
Y. H. M. Chan et al 2015
Biomassa de uva Cobre (Cu) FINAZZI et al., 2019
Tabela 2 – Seleção de estudos recentemente concluídos.
Fonte: Elaborado pelo autor
16

17. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS
4.9 ANÁLISE DAS VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS MÉTODOS
CONVENCIONAIS E EXPERIMENTAIS
Tabela 3 – Vantagens e desvantagens dos sistemas convencionais de remoção de metais
pesados
Fonte: Elaborado pelo autor com base em METCALF E EDDY, (2016)
MÉTODO MECANISMO DE AÇÃO VANTAGENS DESVANTAGENS
Precipitação
química
Formação de compostos de baixa
solubilidade através da adição de
reagente.
Simples;
Baixo custo;
Aplica a diversos metais.
Ótima eficiência
Gera grande volume de
lodo;
Constante variação de pH
afeta a precipitação.
Osmose
Pressão externa é aplicada para forçar
a passagem de uma solução com maior
concentração de resíduos através de
membranas, para uma região com
baixa concentração de resíduos.
Altas taxas de rejeição;
Suporta altas temperaturas.
Custos elevados;
Complexidade do processo;
Pessoal melhor preparado;
Incrustação, entupimento
das membranas;
Pré-tratamento.
Troca Iônica
Ocorre a troca de íons presentes na
fase aquosa por meio íons presentes na
resina, neste processo são utilizadas
resinas catiônicas que capturam
cátions e liberam H+, enquanto resinas
aniônicas capturam ânions trocando
por OH-.
Recuperação de metais;
Purificação de substâncias;
Seletividade.
Pré-tratamento;
Alto custo operacional;
Menor eficiência em pH
baixo.
Adsorção por
carvão ativado Constituintes metálicos (adsorvato),
são transferidos da fase líquida e se
acumulam na superfície da fase sólida
(carvão ativado) também chamado de
adsorvente
Alta eficiência no
tratamento de água;
Remove a maioria dos
metais.
Pré-tratamento;
Alto custo do carvão;
Inviável a depender do
efluente.
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18. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS
4.9 ANÁLISE DAS VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS MÉTODOS
CONVENCIONAIS E EXPERIMENTAIS
Tabela 4 - Relação de diversos tipos de biossorventes metálicos.
Tipo de
Biossorvente/
Metal a ser
removido
Influência
do pH
Influência da
Temperatura
Influência
do tempo
de
contato
Influência
da quant.
adsorvente
Influência da
concentração
de metais
Percentual
máximo de
remoção
do metal
Referência
A. Níger e
A. Terreus
Chumbo
(Pb)
pH (7,0) - Melhor
eficiência
dentro de
3min de
contato
- Menor
concentração
inicial maior
eficiência
51% de
remoção
com
0,25 mol/L
solução de
cobre.
SRIHARSHA
D V et al.,
2017
Casca da
banana
musa
paradisíaca
Chumbo
(Pb)
Maior
eficiência em
pH (5,0)
-
Melhor
eficiência
em 165min
- Maior
concentração
inicial maior
eficiência.
100% de
remoção
RIBEIRO D
SANTOS,
2020
Cascas de
noz
Chumbo
(Pb) Cádmio
(Cd)
Maior
eficiência em
pH (5,0)
- Melhor
eficiência
em 150min
2g/100mL
melhor
eficiência -
75,6% de Pb
(II) e 54,1 %
de Cd (II)
SHRUTHI K
M 2018
Casca e
palha de
arroz
pH (6) ótimo
na remoção
Cd (II)
pH (9,0)
ótimo na
remoção Cu
(II)
-
Equilíbrio
em 30min
-
Biossorção
diminuiu com o
aumento da
concentração
inicial do metal
96% Cd (II)
97% Cu (II)
Y. H. M.
Chan et al
2015
Cádmio (II)
Cobre (II)
Biomassa de
uva
Cobre (Cu)
pH ótimo (10) Equilíbrio
23°C
Melhor
eficiência
em 30 min
50% melhor
eficiência -
72% de
remoção
com 0,1
mol/L
solução de
cobre
FINAZZI et
al., 2019
Fonte: Elaborado pelo autor com base nas referências citadas no quadro.
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19. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS TIPO MECANISMO DE AÇÃO VANTAGENS DESVANTAGENS
A. Níger e
A. Terreus
Metais pesados se ligam aos
grupos funcionais, OH- NH- e
CH3 presentes na parede celular.
Simples;
Baixo custo;
Seletivo
Pré-tratamento;
Minimização de lodo
tóxico;
Ineficiente em variações de pH;
Depende de temperatura
controlada.
TIPO MECANISMO DE AÇÃO VANTAGENS DESVANTAGENS
Casca da banana
musa
Adsorção de metais por ligação
aos sítios ativos constituídos por
grupos carbonilas, fenóis,
carboxilas, hidroxilas e aminas
derivados de grupos funcionais
como a celulose, ácidos orgânicos
e proteínas.
Baixo custo;
Alta eficiência no
tratamento de água;
Pré-tratamento
Menor eficiência em alta
concentração de metal e pH alto.
Cascas de noz
Bioadsorção de metais por grupos
funcionais presentes na casca.
Excelente adsorção;
Baixo custo;
Seletividade.
Pré-tratamento;
Menor eficiência em pH baixo.
Casca e palha de
arroz
Adsorção por grupos funcionais
ionizáveis como grupo amino,
carboxila e hidroxila presentes na
casca e palha.
Alta eficiência no
tratamento de água;
Remove uma variedade
de metais.
Pré-tratamento;
Eficiência na remoção do metal
depende do pH;
Biomassa de uva
Biossorção de metais por grupos
funcionais como lignina, celulose
e hemicelulose.
Alta eficiência na
remoção do cobre (II);
Pré-tratamento;
Ineficiente em pHs abaixo de
(10)
4.9 ANÁLISE DAS VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS MÉTODOS
CONVENCIONAIS E EXPERIMENTAIS
Tabela 5 - Vantagens e desvantagens da biossorção.
Fonte: Elaborado pelo autor (2020).
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20. INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
REFERÊNCIAL
TEÓRICO
CONSIDERAÇÕES
FINAIS
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
❖ A revisão apontou que entre os métodos convencionais de remoção de metais
pesados em Estações de Tratamento de Esgoto (ETES), os que possuem mais
vantagens entre critérios apontados, são os métodos de precipitação e
adsorção por carvão ativado.
❖ Para os métodos de biossorção os que apresentaram maior eficiência no que se
refere ao percentual de remoção de metais pesados destacou-se a; biossorção
pela casca da banana musa paradisíaca que apresentou remoção de 100%
para o chumbo, seguido da biossorção pela casca e palha de arroz, que
apresentaram eficiência de 96% para o Cd (II) e 97% para o Cu (II).
❖ Ressalta-se a importância do tratamento e a destinação apropriada dos efluentes
sanitários, não adianta tratar o esgoto apenas, ele precisa ser tratado com
eficiência.
❖ Desta forma, fica claro, que, as estações de tratamento de esgoto são
fundamentais para o sucesso de um plano de tratamento adequado dos
efluentes.
20

21. Você não pode controlar todos os eventos que acontecem com você,
mas pode decidir não ser reduzido por eles.
Maya Angelou
21

22. REFERÊNCIAS
• ANDRADE, S et al. Distribution of heavy metals insurface sediments from an antarctic marine ecosystem.
environmental monitoring assessment, v. 66, p. 147–158, 2001.
• BRASIL. Resolução no 430, de 13 de maio de 2011. Estabelece as diretrizes nacionais para o saneamento básico e para
a política federal de saneamento básico, Brasília, DF, P. 1-9, 13 maio. 2011
• DE OLIVEIRA LIRA, Osman. Manual de Controle da Qualidade da Água para Técnicos que Trabalham em ETAS.
Brasília-DF: [s. n.], 2014. Manual.
• METCALF, L.; EDDY, H. P. Tratamento de efluentes e recuperação de recursos. 5. ed. New York: AMGH Editora Ltda.,
2016.
• NASCIMENTO, et al. Adsorção: aspectos teóricos e aplicações ambientais. Fortaleza: Imprensa Universitária dada
Universidade Federal do Ceará (UFC), 2014. Disponível em:
http://www.repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/10267/1/2014_liv_rfdnascimento.pdf. Acesso em: 5 out. 2020.
• NEJAR BRUNO et al.. Biotecnologia I Princípios e Métodos. Porto Alegre - RS : ARTMED EDITORA LTDA, 2014.
• OLIVEIRA, A. S. "Tratamento de esgoto pelo sistema de lodos ativados no município de ribeirão preto, SP:
avaliação da remoção de metais pesados". 2006. Dissertação de Mestrado- Universidade de São Paulo (USP). Escola de
Enfermagem de Ribeirão Preto.
• ZENDRON, R. 2015. Mecanismos de neurotoxicidade e doenças neurológicas relacionadas a intoxicação por metais
pesados. Disponível Em: www.vponline.com.br/portal/revista-brasileira-de-nutrição-funcional/396>acesso em 27 maio
2020
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