CLASSIFICAÇÃO E AVALIAÇÃO DO TEOR DE METAIS PESADOS EM BORRA OLEOSA DO PETRÓLEO POR ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA (AAS)

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1 CLASSIFICAÇÃO E AVALIAÇÃO DO TEOR DE METAIS PESADOS EM BORRA OLEOSA DO PETRÓLEO POR ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA (AAS) Amanda de Paula Ramos 1 André Luiz Fiquene de Brito² Clarice Oliveira da Rocha³ 1,3 Mestrandas do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química PPGEQ UFCG amandapara@gmail.com Clarice_uepb@yahoo.com.br ² Professor Doutor da Universidade Federal de Campina Grande UFCG / UAEQ / CCT / LABGER andre@deq.ufcg.edu.br 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 (2004), resíduos sólidos são aqueles que resultam de atividades industriais, doméstica, hospitalar, comercial, agrícola, de serviços e de varrição. Ficam incluídos

2 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 (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.

3 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.

4 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 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

5 Metal Ba Cr Ní Zn Fe Co Cd Al Valor:mg/L 12,0 0,24 0,13 8, <0,10 <0,05 8,7 Metal Mg Ca Na Pb Cu Mn K --- Valor:mg/L 58, ,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 (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 ,0 2,0 0, 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 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, Disponível em: Acesso em: março de 2010.

6 OHLWEILER, Otto Alcides. Fundamentos de Análise Instrumental Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 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 , 1998.