INFLUÊNCIA DE FATORES FÍSICO-QUÍMICOS NA SORÇÃO DE BIODIESEL EM LATOSSOLO ARGILOSO CRICTE 2014

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1 INFLUÊNCIA DE FATORES FÍSICO-QUÍMICOS NA SORÇÃO DE BIODIESEL EM LATOSSOLO ARGILOSO CRICTE 2014 Bruna Bilhar Dall Agnol Acadêmica do Curso de Engenharia Ambiental na Universidade de Passo Fundo Eloisa Fernanda Tessaro Acadêmica do Curso de Engenharia Ambiental na Universidade de Passo Fundo Iziquiel Cecchin Doutorando PPGEC UFRGS Antonio Thomé Professor da Universidade de Passo Fundo Resumo. A adsorção pode ser considerada uma das principais interações do contaminante com o solo. Este trabalho determina a capacidade de sorção de um contaminante orgânico (biodiesel) em latossolo argiloso, em diferentes umidades, índices de vazios, com e sem nutrientes (NPK). Em ambos os experimentos, se contaminou o solo com uma quantidade de biodiesel equivalente a 40g/kg de solo seco (4%). Após moldados, os corpos de prova foram armazenados e esterilizados sendo definidos tempos de contato entre o solo e o contaminante. As análises de teor residual realizadas quantitativamente através do método de ultrassom mostraram que o teor de umidade teve uma grande influência no experimento, proporcionando em corpos de prova de 15% de umidade uma redução da contaminação até 54% maior do que em corpos de prova com umidade 35%. A presença de nutrientes proporcionou uma redução da capacidade de sorção em praticamente todas as configurações estruturais estudadas. Conclui-se que as técnicas de bioestimulação acabam promovendo um decréscimo na capacidade de atenuação do solo, podendo incrementar os efeitos nocivos de contaminações ambientais em um curto espaço de tempo. Palavras-chave: Sorção, Biodiesel, Bioestimulação. 1. INTRODUÇÃO Na ocorrência de derramamentos de combustíveis, os impactos no solo são imensuráveis, e dependem de diversos fatores. Os contaminantes orgânicos competem pela interação das partículas minerais com os demais elementos no meio, proporcionando o fenômeno da seletividade (CUI et al., 2003). No solo, o material orgânico tem preferência pelo contaminante apolar em questão (WEISSENFELS et al., 1992). Os contaminantes orgânicos (não iônicos) acabam sendo adsorvidos em menor escala pelo material mineral quando em um alto grau de saturação do meio e/ou presença de íons inorgânicos (CHIOU, 2002). Os processos de sorção exercidos pelos componentes do solo afetam o destino e os efeitos de um contaminante, pois podem aumentar ou retardar seu movimento no meio (HAIGH, 1996), bem como a toxicidade e a biodegradabilidade de compostos tóxicos. Desta maneira, objetivou-se avaliar a sorção do biodiesel de soja em um latossolo argiloso residual de basalto com diferentes configurações

2 estruturais durante um processo de bioestimulação. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Local de Estudo e Solo A pesquisa foi realizada no Laboratório de Geotecnia Ambiental, situado no Centro de Tecnologia (CETEC) da Universidade de Passo Fundo, no município de Passo Fundo. Foram moldados corpos de prova deformados, sendo utilizado latossolo argiloso residual de basalto coletado a 1,2 metros de profundidade (horizonte B) em uma trincheira aberta no solo do campo experimental de Geotecnia, na Universidade de Passo Fundo RS. O mesmo é derivado de rocha basáltica e apresenta como características naturais: Umidade natural: 34%, Peso Específico real: 26,7 kn/m³, Limite de liquidez: 53%, Limite de plasticidade: 42%, Grau de saturação: 75,7%, ph H2O: 5,4, Fósforo: 4 mg/dm³, Potássio: 28 mg/dm³, Matéria Orgânica: <0,8%, Alumínio: 2,4 cmolc/dm³, Cálcio: 1,5 cmolc/dm³, Magnésio: 0,8 cmolc/dm³, Saturação de bases: 28%, Saturação de Al: 50% e Saturação de K: 0,8%. 2.2 Contaminante O contaminante utilizado foi o biodiesel de soja puro (B100) adquirido junto à empresa BSBIOS, localizada na BR 285, km 294, Distrito industrial de Passo Fundo, RS. 2.3 Delineamento Experimental Para avaliar a influência de fatores físico-químicos sobre a retenção do contaminante no solo foi realizado um delineamento experimental, sendo as variáveis fixas o tipo de solo e o contaminante. As variáveis de controle foram a umidade de moldagem do solo (15%, 25%, 35%); o índice de vazios (1,14; 1,34); o tempo de interação solo/contaminante (0, 15 e 30 dias) com e sem adição de macronutrientes (Nitrogênio, Fósforo e Potássio). Os nutrientes foram adicionados obedecendo-se a relação de 100:10:10:1 (C:N:P:K) no delineamento com macronutrientes. O teor de carbono presente no experimento foi considerado inteiramente como o proveniente na estrutura química do biodiesel, considerando o baixo teor de matéria orgânica presente no solo. A variável de resposta foi o teor residual de contaminante no corpo de prova. Moldagem dos Corpos de Prova e Contaminação. Após a coleta e classificação físico-química do solo, o mesmo foi peneirado em uma peneira n 10 (1,70 mm), sendo submetido à secagem ao ar até a umidade de 8%. Os corpos de prova foram moldados através do método de compactação simples, com o auxílio de uma prensa hidráulica, utilizando como molde um tubo de PVC reforçado com diâmetro interno de 66,7 mm e 150 mm de altura. A altura dos corpos de prova foi variável (2,3 a 2,6 cm), determinando-se uma massa de solo seco constante de 100 gramas, fazendo com que cada corpo de prova possuísse a mesma quantidade de superfície específica para as reações físico-químicas. A adição de nutrientes ocorreu através de uma solução contendo os nutrientes necessários, sendo estes adicionados juntamente com a água utilizada para a correção da umidade do solo. A contaminação definida para o experimento foi de 40 g.kg-1 de solo seco, simulando desta forma um valor de 4% de biodiesel (B100). Este percentual de contaminante foi o mesmo utilizado por Meneghetti (2007) e Reginatto et al.(2013). Uma vez que o experimento visava à avaliação das reações unicamente físico-químicas realizadas pelo solo e seus componentes, os corpos de prova moldados foram submetidos a um processo de esterilização objetivando eliminar a possibilidade de ação de microrganismos no meio.

3 Determinação Analítica. O teor residual de contaminante em fase livre foi determinado através da quantificação de óleos e graxas, após a homogeneização das amostras de solo. A extração foi realizada em duplicata para cada amostra utilizando-se ultrassom de sonda da marca UNIQUE, segundo a metodologia da USEPA 3550B (1996). O teor residual ou contaminante extraído foi calculado a partir da Equação 1. (1) Onde: TR: Teor residual em fase livre de contaminante presente no corpo de prova (g/kg) PS: Quantidade de solo em peso seco utilizada na análise (g) PB: Peso do béquer (g) PB+C: Peso do béquer mais o peso do contaminante extraído do solo (g). 3 RESULTADOS 3.1 Avaliação do Teor Residual de Contaminante em Fase Livre Considerando o baixo teor de matéria orgânica existente no solo utilizado, associou-se os efeitos de redução do contaminante como de predominância dos argilominerais e óxidos de ferro presentes no sistema. A Figura 1 apresenta os resultados de teor de óleo residual obtidos para os experimentos com índice de vazios de 1,14 e 1,34, com e sem a presença de nutrientes. Considerando os experimentos realizados com índice de vazios de 1,14; verificou-se que o teor residual de biodiesel nos corpos de prova com a presença de NPK foi superior aos obtidos nos corpos de prova com a ausência dos nutrientes. A presença de nutrientes intensificou os processos de hidrofobicidade entre o contaminante e partículas do solo nos solos mais úmidos, uma vez que uma alta saturação no solo Figura 1: Resultados de óleo residual para ambos os Índices de Vazios para presença e ausência de nutrientes.

4 reduz o contato entre a partícula e o contaminante, formando uma barreira entre estes, diminuindo as possíveis interações. Desta maneira, conforme se incrementa o tempo de contato solo/contaminante, promove-se um maior período para a migração destes compostos para áreas menos acessíveis do solo, sendo encerrado este processo até a saturação completa dos sítios ativos presentes nas partículas. Assim, temse que os compostos que migraram para tais compartimentos acabam tornando-se a fração não passível de degradação na contaminação de solos (REID et al., 2000). O maior índice de vazios aplicado aos corpos de prova (1,34) não apresentou um comportamento semelhante na umidade de 15%, como o ocorrido no índice de vazio igual a 1,14. Deste modo, o contaminante existente na estrutura de índice de vazios 1,34 não foi submetido a uma sucção suficiente para que ocorresse um maior contato entre as partículas, reduzindo, assim, sua interação com o meio. Assim, tem-se que a umidade de 35 % continua sendo o fator que impõe um maior teor residual de contaminante nos corpos de prova. 4 CONCLUSÃO O teor de umidade elevado no solo proporciona uma migração mais rápida do contaminante, implicando em uma maior área impactada. Da mesma forma, a utilização de bioestimulação com NPK em contaminações com derivados de petróleo acaba resultando na saturação dos campos ativos das partículas dos minerais. Reduz-se desta foram, sua capacidade de interação com o contaminante, anulando os processos de retardamento da pluma e implicando em um maior impacto ambiental. Agradecimentos Agradecemos ao Grupo de Pesquisa em Geotecnia Ambiental UPF-UFRGS pela oportunidade e á FAPERGS e CAPES pelo fomento. 2. REFERÊNCIAS CHIOU, C. T. Partition and Adsorption of Organic Contaminants in Environmental Systems. Publish by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, CUI, Y.J.; DELAGE, P.; ALZOGHBI, P. Retention and Transport of a Hydrocarbon in a Silt. Géotechnique, Vol. 53, Nº 1, p , HAIGH, S.D. A review of the interaction of surfactants with organic contaminants in soil. The Science of the Total Environment. n. 186, p MENEGHETTI, L. Biorremediação na descontaminação de um solo residual de basalto contaminado com óleo diesel e biodiesel f. Dissertação (Mestrado em Infraestrutura e Meio Ambiente). Faculdade de Engenharia e Arquitetura. Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, REGINATTO, C.; THOMÉ, A.; COLLA, L.M.; MENEGHETTI, L.R.R.; CECCHIN, I. Biorremediação de um solo Argiloso Contaminado com uma Mistura de Diesel e Biodiesel Através da Bioventilação. Ciências Exatas e Naturais, v. 14, p , REID, B.J.; JONES, K.C.; SEMPLE, K.T. Bioavailability of persistent organic pollutants in soils and sediments-a perspective on mechanisms, consequences and assessment. Environmental Pollution. v. 108, p WEISSENFELS, W.D.; KLEWER, H.; LANGHOFF, J. Adsorption of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) by Soils Particles: Influence on Biodegradability and

5 Biotoxicity. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 36, p , 1992.