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CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL ÂNGELA ANDRADE DE AZEVEDO SODRÉ TRATAMENTO DE LIXIVIADO DE ATERRO ATRAVÉS DA TÉCNICA DA BIORREMEDIAÇÃO POR PLANTAS AQUÁTICAS MACRÓFITAS MANAUS 2017
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CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
ÂNGELA ANDRADE DE AZEVEDO SODRÉ
TRATAMENTO DE LIXIVIADO DE ATERRO ATRAVÉS DA TÉCNICA DA BIORREMEDIAÇÃO POR PLANTAS AQUÁTICAS MACRÓFITAS
MANAUS
2017
ÂNGELA ANDRADE DE AZEVEDO SODRÉ
TRATAMENTO DE LIXIVIADO DE ATERRO ATRAVÉS DA TÉCNICA DA
BIORREMEDIAÇÃO POR PLANTAS AQUÁTICAS MACRÓFITAS
Orientadora: Profa. Dra. Liliam Gleicy S. Oliveia
MANAUS
2017
Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado ao Centro Universitário Luterano de Manaus - CEULM-ULBRA, como parte dos requisitos para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Ambiental.
ÂNGELA ANDRADE DE AZEVEDO SODRÉ
TRATAMENTO DE LIXIVIADO DE ATERRO ATRAVÉS DA TÉCNICA DA
BIORREMEDIAÇÃO POR PLANTAS AQUÁTICAS MACRÓFITAS
TERMO DE APROVAÇÃO
Este Trabalho tem como objetivo a Conclusão de Curso, submetido a julgamento e posterior aprovação para obtenção do título de Bacharel no Curso de ENGENHARIA AMBIELTAL do CENTRO UNIVERSITÁRIO LUTERANO DE MANAUS.
BANCA EXAMINADORA:
____________________________________
Orientadora Profa. DSc. Liliam Gleicy S. Oliveia
CEULM
____________________________________
Prof. DSc. Newton Silva de Lima
CEULM
___________________________________
Prof. MSc. Alan Ferreira dos Santos
CEULM
Manaus: _____/_____/_____.
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho primeiramente ao grande Arquiteto do Universo, Deus.
Aos meus antepassados, minha gratidão. Aos meus honrados pais José
Paulo de Azevedo Sodré Júnior e minha amadíssima mãe Yêdda Andrade de
Azevedo Sodré que me passaram valores, honra e determinação. Aos meus
filhos Carolina, Mariana, Alberto e José Paulo os quais são minha força e
amor imensurável. Aos meus genros Igor Castro e Felipe Pereira que
entraram em minha vida por amor. Em especial, ao meu amor e marido, José
Nelson Rosa, o grande incentivador de mais esta etapa que concluo em
minha vida. Gratidão por todos vocês e pela vida.
AGRADECIMENTOS
Gratidão a Deus, ‘a Santíssima Trindade, à Nossa Senhora e aos anjos de
Deus.
Agradeço a todos os professores que acompanharam minha jornada
enquanto universitária e foram essenciais à minha formação como
profissional e, além disso, minha evolução como pessoa. Em especial à
Profa. Dra. Liliam Gleicy S. Oliveira, minha orientadora..
Agradeço especialmente a algumas pessoas que tornaram possível a
realização deste projeto, sem elas esta realização não seria possível.
Primeiramente aos amigos Carlos Sass, Peter Maia, Marcus Melo, Thais
Ferreira, vocês foram essenciais nesta jornada e por isso serei eternamente
grata.
Em especial a Eila Bentes de Vasconcelos, Química, por sua ajuda nesse
projeto no laboratório de química da ULBRA.
Agradeço à gentil Maria Paiva por toda ajuda que me deu em todas ‘as
vezes que precisei.
Agradeço ‘a Coordenadora de Engenharia Ambiental Profa. Dra. Maryana
Antonia Braga Batalha Souza pelo seu preparo, dedicação e empenho em
tornar o curso da área de ambiental cada vez melhor.
Agradeço ao Professor e Mestre Newton Silva Lima por acreditar na
ciência, no conhecimento, na pesquisa e transmitir seu conhecimento com
destreza e ânimo. Agradeço aos meus mestres André Willerding, Alan
Ferreira dos Santos pelo conhecimento transmitido.
Por fim, agradeço à minha família que esteve comigo nessa etapa. Vocês
são parte dessa vitória.
Gratidão aos meus guias de luz.
EPÍGRAFE
“Frequentemente é necessário ter mais coragem para ousar fazer o certo do que temer fazer o errado”.
(Abraham Lincoln).
“Nós somos todos seres perfeitos. O que é imperfeito são as nossas memórias e programas guardados em nosso subconsciente e que dividimos com outras
pessoas”.
(Mornnah Simeona)
RESUMO
A biorremediação é um método com provável bom resultado na diminuição da
toxicidade de habitats contaminados. O conhecimento desse processo de
biorremediação, por macrófitas, através da ação de microrganismos presentes nos
rizomas de suas raízes, só vem aumentado a cada ano, onde as técnicas de
biorremediação se mostram bastante efetivas. A fitorremediação apresenta enorme
aplicabilidade tal como tratamento de solos e lodos contaminados, efluentes
industriais e domésticos, drenagem ácida de minas, percolado de aterros sanitários.
A introdução de produtos nocivos no ambiente tem ocasionado situações de risco a
saúde ambiental. Técnicas de fitorremediação e sua relação com a remediação de
contaminantes foram utilizadas. Os mecanismos utilizados nestes processos utilizam
técnicas biológicas in situ, que estão sendo amplamente estudadas devido à sua
eficiência e baixo custo quando comparadas com as técnicas de remediação
tradicionais. Diminuir os custos de implantação e monitoramento e direcionando as
técnicas de forma a minimizar mudanças nas condições ambientais locais. Com
objetivo de avaliar o potencial fisiológico da Alface d’água ou Pistia stratiotes em
relação à contaminação por lixiviado que contém metais potencialmente tóxicos, foi
instalado um experimento em local pré-determinado no aterro sanitário de Manaus,
Amazonas, onde em cada um dos tanques unitários montados foi adicionado a
macrófita na presença de água oriunda da rede de distribuição de Manaus e
lixiviado. A Alface d’ água foi mais eficiente na remoção de selênio, mercúrio, zinco e
cobre presentes em solução contaminada e tem potencial para ser empregada na
biorremediação de ambientes aquáticos contaminados com esses elementos. Os
dados obtidos através de exames laboratoriais pela Espectrometria de Absorção
Atômica (AAS) corroboraram ao constatar que a Alface-d’água tem potencial para
diminuir os níveis de metais potencialmente tóxicos da solução através da
bioacumulação em seus tecidos e partes da planta principalmente nas raízes.
Palavras chaves: fitorremediação; Pistia stratiotes; lixiviado.
ABSTRACT
Bioremediation is a method with likely good results in reducing the toxicity of
contaminated habitats. The knowledge of this bioremediation process, by
macrophytes, through the action of microorganisms present in the roots rhizomes, is
only increased every year, where bioremediation techniques are very effective.
Phytoremediation has enormous applicability such as treatment of contaminated soils
and sludges, industrial and domestic effluents, acid mine drainage, percolation of
landfills. The introduction of harmful products into the environment has caused
environmental health risk situations. Phytoremediation techniques and their
relationship with contaminant remediation were used. The mechanisms used in these
processes use in situ biological techniques, which are being widely studied because
of their efficiency and low cost when compared with traditional remediation
techniques. Reduce deployment and monitoring costs and target techniques to
minimize changes in local environmental conditions. In order to evaluate the
physiological potential of water lettuce or Pistia stratiotes in relation to contamination
by leachate containing potentially toxic metals, an experiment was installed in a
predetermined place in the sanitary landfill of Manaus, Amazonas, where in each of
the tanks were added to the macrophyte in the presence of water from the Manaus
distribution network and leached. Water lettuce was more efficient in the removal of
selenium, mercury, zinc and copper present in contaminated solution and has
potential to be used in the bioremediation of aquatic environments contaminated with
these elements. The data obtained through laboratory tests by Atomic Absorption
Spectrometry (AAS) corroborated the finding that Water lettuce has the potential to
decrease the levels of potentially toxic metals of the solution through the
bioaccumulation in their tissues and parts of the plant mainly in the roots.
Keywords: phytoremediation; Pistia stratiotes; leached.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Ilustração de um aterro sanitário ............................................................................ 19
Figura 2 - Lagoas de Lixiviado .................................................................................................... 26
Figura 3 - Técnicas biológicas in situ: Fitorremediação....................................................... 30
Figura 4 – Macrófitas Emersas, Flutuantes, Submersas e Fixas ..................................... 33
Figura 5 - Macrófitas Aquáticas Emersas ................................................................................ 34
Figura 6 - Macrófitas Aquáticas Emersas ................................................................................ 34
Figura 7 - Macrófitas aquáticas com folhas flutuantes ......................................................... 34
Figura 8 - Macrófitas aquáticas submersas enraizadas ...................................................... 34
Figura 9 - Macrófitas aquáticas submersas enraizadas ...................................................... 35
Figura 10 - Macrófitas aquáticas flutuante ............................................................................... 35
Figura 11 - Macrófitas aquáticas flutuante ............................................................................... 35
Figura 12 - Localização ramal do pau rosa ............................................................................. 43
Figura 13 - Lagoas de Lixiviado no Aterro Sanitário de Manaus ...................................... 43
Figura 14 - Fluxograma – etapas do experimento ................................................................ 44
Figura 15 - Escolha do Local: Aterro Sanitário ....................................................................... 44
Figura 16 - Preparação do Experimento .................................................................................. 45
Figura 17 - Monitoramento do crescimento das macrófitas ............................................... 47
Figura 18 - Avaliação do pH ........................................................................................................ 47
Figura 19 - Unidades com de Tanques com medição de pH ........................................... 48
Figura 20 - Sequencia do experimento ..................................................................................... 48
Figura 21 - Aquecimento e Diluição das Macrófitas ............................................................. 49
Figura 22 - Pesagem das Macrófitas - Raiz ............................................................................ 50
Figura 23 - Pesagem das Macrófitas – Caule ........................................................................ 50
Figura 24 - Pesagem das Macrófitas – Folha ......................................................................... 50
Figura 25 - Coagem e filtragem das macrofitas ..................................................................... 51
Figura 26 - Relatórios Micro-Lab ................................................................................................ 52
Figura 27 - Gráfico Demonstrativo do Tanque Unidade 1 .................................................. 53
Figura 28 - Gráfico Demonstrativo do Tanque Unidade 2 .................................................. 53
Figura 29 - Gráfico Demonstrativo do Tanque Unidade 3 .................................................. 55
Figura 30 - Gráfico Comparativo 3 tanques – mercúrio ....................................................... 58
Figura 31 - Gráfico Comparativo 3 tanques – Selênio ......................................................... 59
Figura 32 - Gráfico Comparativo 3 tanques – Zinco ............................................................. 61
LISTA DE TABELAS
1. Tabela 1 - Ordem decrescente de absorção e adsorção dos íons metais na
fitorremediação quantitativamente ............................................................................................. 56
2. Tabela 2 - Comparação das partes da P. stratiotes quanto ao metal mercúrio
(Hg) ...................................................................................................................................................... 58
3. Tabela 3 - Comparação das partes da P. stratiotes quanto ao metal selênio
(Se). .................................................................................................................................................... 59
4. Tabela 4 - Comparação das partes da P. stratiotes quanto ao metal zinco (Zn)
............................................................................................................................................................... 61
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT
AM
ASM
CAPES
CEULM
CONAMA
FLAIR
FRAL
IBGE
IPT
Km
L
LE
Mg
Ml
MMA
Mg
NBR
PEAD
pH
PLANSAB
PNEA
PNMC
PNRH
PNRS
PPCS
UNESP
Associação Brasileira de Normas Técnicas
Amazonas
Aterro Sanitário de Manaus
Centro de Pesquisa do Ensino Superior
Centro Universitário Luterano de Manaus
Conselho Nacional do Meio Ambiente
Chama da chaminé de queima do gás metano
Empresa de Engenharia
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
Instituto de Pesquisa e Tecnologia
Quilômetro
Litro
Lagoa de Estabilização
Miligrama
Mililitro
Ministério do Meio Ambiente
Miligrama
Norma Brasileira Regulamentadora
Polietileno de Alta Densidade
Potencial Hidrogeniônico
Plano Nacional de Saneamento Básico
Plano Nacional de Educação Ambiental
Plano Nacional de Mudanças Climáticas
Plano Nacional de Recursos Hídricos
Plano Nacional de Resíduos Sólidos
Plano de Produção e Consumo Sustentável
Universidade do Estado de São Paulo
SUMÁRIO
1. INTRODUÇAO .................................................................................................................... 12
2. REFERENCIAL TEÓRICO ............................................................................................. 15
2.1 – Resíduos Sólidos ..................................................................................................... 15
2.2 - Aterro Sanitário.......................................................................................................... 18
2.2.1 – Captação de gases ..................................................................................... 20
2.2.2 – Créditos de Carbono .................................................................................. 20
2.2.3 – Monitoramento de Aterro Sanitário ........................................................ 22
2.3 – Lixiviado de Aterro ................................................................................................... 23
2.4 – Processo de Tratamento ....................................................................................... 26
2.4.1 – Biorremediação ............................................................................................ 27
2.4.2 – Fitorremediação ........................................................................................... 27
2.4.3 – Mecanismos da Fitorremediação ........................................................... 29
2.4.4 – Técnicas de Fitorremediação ................................................................. 29
2.4.5 - Mecanismos da Fitorremediação em compostos tratados ............ 31
2.4.6 – Vantagens da Fitorremediação ............................................................... 32
2.5 – Macrófitas ................................................................................................................... 32
2.5.1 – Características Físicas das Macrófitas ................................................. 32
2.5.2 – Importância das Macrófitas Aquáticas .................................................. 36
2.5.3 – Papel Bioindicador ...................................................................................... 36
2.5.4 – Macrófitas despoluem habitats aquáticos ............................................ 37
2.5.5 – Capacidade das macrófitas em acumular íons .................................. 37
2.5.6 – Fisiologia vegetal da macrófita aérea .................................................. 38
2.6 – Metais potencialmente tóxicos na biota ............................................................ 40
3. METODOLOGIA ................................................................................................................. 42
3.1 – Etapas de Preparação .......................................................................................... 42
3.2 - Etapa 2 – Fitorremediador .................................................................................... 44
3.3 – Etapa 3 – Preparação do experimento ............................................................. 45
3.4 – Etapa 4 – Visualização dos Tanques ................................................................ 46
4. RESULTADO E DISCUSSÃO ........................................................................................ 52
5. CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 64
6. REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 65
7. ANEXOS................................................................................................................................ 72
12
1. INTRODUÇÃO
A produção de resíduos sólidos traz consequências de contaminação do
meio ambiente mesmo que tenhamos adquirido uma centelha de consciência
ecológica. Produtos diversos são consumidos e, deste modo, são produzidos
resíduos sólidos e seus descartes são efetuados de forma inapropriada, muitas
vezes por desconhecimento e desleixo da sociedade associado a não efetividade
da política nacional de resíduos sólidos estabelecidos. A urbanização crescente,
e a ausência de consciência ambiental, vem causando danos que muitas vezes
serão irreparáveis através de um olhar mais específico e acurado com a
problemática da contaminação ambiental e suas consequências trazidas para
dentro da cadeia trófica, a qual pertencem (PRATA FILHO, 1999).
Estima-se que cada brasileiro produza 1,3 kg de lixo por dia, o que
representa a geração diária, no Brasil, de aproximadamente 230 mil toneladas. A
disposição final deste lixo varia conforme a região onde é coletado, mas em
média, cerca de 70% é destinado a aterros (sanitários ou controlados) e 26% a
lixões a céu aberto. Os lixões ainda são uma prática muito comum de disposição
final dos resíduos sólidos urbanos no Brasil (IBGE, 2003)
O lixiviado é um dos maiores problemas para o meio ambiente, uma vez
que são resultantes do processo de percolação em aterros sanitários, como
consequência da quantidade de águas pluviais que excedem a capacidade de
retenção de umidade de um resíduo somados a ação microbiana de
decomposição através de uma cadeia trófica, na qual os elementos
contaminantes serão gradativamente transferidos para o meio aquático nos quais
fauna e flora se alimentam e gradativamente toda a cadeia alimentar fica
comprometida (ALMEIDA,2009).
Procedimentos técnicos usados como o sistema de impermeabilização de
fundo e de laterais do solo na sua fundação tem a função de proteger e impedir a
percolação do lixiviado para o subsolo e aquíferos existentes.
No Brasil, a exigência mínima para a contenção de lixiviados não perigosos
é de que as camadas de fundo e lateral consistam de uma camada simples,
13
podendo ser de argila compactada de permeabilidade inferior a 10-7 cm/s ou
geomembranas de polietileno de alta densidade (PEAD) com espessura mínima
de 1,0 mm. A qualidade do material e os métodos de construção devem
assegurar durabilidade e segurança, no sentido de diminuir os impactos
ambientais (VAN ELK, 2006).
No Aterro Sanitário de Manaus é utilizado a manta de PEAD de 1.5mm e,
sobre esta, é feita a deposição de terra argilosa na espessura de 60 centímetros
e, em seguida, é compactada com trator móvel adequado (TUMPEX, 2017).
O lixiviado percolado é originado de várias fontes: da umidade natural dos
resíduos que podem reter líquidos através da absorção capilar; de fontes
externas, como água de chuvas, superficiais e de mananciais subterrâneos, de
água de constituição da matéria orgânica e das bactérias que expelem enzimas
que dissolvem a matéria orgânica para a formação de líquidos. A composição,
quantidade e produção dos lixiviados dependem de uma série de fatores, como
condições climáticas, temperatura, umidade, pH, composição, densidade dos
resíduos, forma de disposição e idade dos resíduos. Os lixiviados apresentam
grande concentração de substâncias sólidas e alto teor de matéria orgânica.
Esses líquidos, quando percolam através do substrato inferior do aterro sem que
antes tenham passado por um processo de tratamento, contaminam os lençóis de
água subterrâneos. Por essa razão, um sistema eficiente de drenagem é
importante para evitar a acumulação de lixiviados dentro do aterro (VAN ELK,
2006).
A drenagem dos lixiviados pode ser executada através de uma rede de
drenos internos, constituídos de tubos perfurados preenchidos com brita, com
conformação similar a uma “espinha de peixe”, que levam o lixiviado drenado para
um sistema de tratamento, como as lagoas de estabilização. O material utilizado
na construção do dreno deve ser resistente ao resíduo e ao chorume, e projetado
de forma a não sofrer obstruções. A drenagem deve estar acima da camada
impermeabilizante inferior (VAN ELK, 2006)
No processo de biorremediação, das lagoas de estabilização aerada,
utilizar as plantas macrófitas aquáticas, reconhecidas como organismos
resistentes à contaminação, em um meio com altas concentrações de toxicidade,
14
sem que se perceba alguma alteração no sistema fisiológico da planta podendo
ser utilizadas como bio remediadoras, em lagoas de lixiviado, é por deveras de
interesse ambiental por minimizar os danos ambientais (VALITUTTO, et al. 2006).
O uso de plantas aquáticas, conhecidas como macrófitas, como método de
biorremediação e que se adaptem ao clima local é de grande interesse ambiental
já que estas estabelecem uma forte interação com o meio aquático (ROCHA, et
al. 2012)
A fitorremediação é recomendada por ser uma técnica que vem sendo
utilizada em projetos de biorremediação e em ambientes aquáticos contaminados,
por metais pesados. Utilizar essas plantas aquáticas macrófitas está de acordo
com a literatura pesquisada, pois estas plantas possuem características
fisiológicas para retirar, inertizar e acumular os poluentes dispersos no ambiente
(PRIMACK; RODRIGUES, 2001).
Esse trabalho objetiva analisar o tratamento do lixiviado de aterro sanitário
pela biorremediação. Propõe minimizar a problemática da contaminação deste
composto altamente tóxico no meio ambiente através da técnica da
fitorremediação e determinar como perspectiva para tornar mínima essa
toxicidade e conduzir ao baixo custo financeiro na preparação e monitoramento
das macrófitas em lagoas de lixiviado de aterros sanitários.
15
2. REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 Resíduos Sólidos
Os resíduos sólidos são material, substância, objeto ou bem descartado
resultante de atividades humanas em sociedade, a cuja destinação final se
procede, se propõe proceder ou se está obrigado a proceder, nos estados sólidos
ou semissólidos, bem como gases contidos em recipientes e líquidos cujas
particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou
em corpos d’água, ou exijam para isso soluções técnicas ou economicamente
inviáveis em face da melhor tecnologia disponível (PNRS 12305, 2010).
A classificação de resíduos sólidos se define como resíduos sólidos,
aqueles resíduos no estado sólido e semissólido, que resultam de atividades de
origem industrial, 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 à melhor
tecnologia disponível (NBR 10004, 2004).
Restringindo a conceituação sob um aspecto mais espacial, segundo a
Norma Brasileira de Regulação, os resíduos sólidos urbanos são aqueles
“gerados num aglomerado urbano, excetuados os resíduos industriais perigosos,
hospitalares sépticos e de aeroportos e portos” (NBR 8419, 1992).
O problema do gerenciamento dos resíduos sólidos nas sociedades atuais
tornou-se complexo devido à quantidade e diversidade dos resíduos, à explosão
das áreas urbanas, à limitação dos recursos financeiros públicos em muitas
cidades, aos impactos da tecnologia e às limitações tanto de energia quanto de
recursos naturais. Se realizado de maneira ordenada e eficiente, os aspectos e as
relações fundamentais envolvidos podem ser identificados e ajustados para a
uniformização dos dados e um melhor entendimento das ações necessárias ao
16
bom andamento das políticas públicas de fornecimento de serviços municipais de
gerenciamento de resíduos sólidos (LIMA, 2002).
Um sistema de recuperação de materiais recicláveis que se pretenda
avançar na direção de um novo paradigma pressupõe que se combine a
responsabilidade dos produtores pelos resíduos gerados com a integração dos
catadores na forma de autogestão, no marco do que se considera gestão
socioambiental sustentável. E para tal é preciso que o Estado, no caso as
prefeituras, assumam o papel de coordenação desse processo para que o
interesse público, no sentido amplo da palavra, seja garantido (GRIMBERG,
2007).
A aprovação da Política Nacional de Resíduos Sólidos, PNRS, envolvendo
os três entes federados – União, Estados e Municípios, o setor produtivo e a
sociedade em geral na busca de soluções para os problemas graves e de grande
abrangência territorial que comprometem a qualidade de vida dos brasileiros. A
aprovação da Política Nacional de Resíduos Sólidos qualificou e deu novos rumos
à discussão sobre o tema (PNRS 12.305, 2010).
A partir de agosto de 2010, criou-se a Lei 12.305, que se baseia no
“conceito de responsabilidade compartilhada, onde a sociedade como um todo,
governos, setor privado e sociedade civil organizada passaram a ser
responsáveis pela gestão ambientalmente correta dos resíduos sólidos” (PNRS
12.305, 2010).
O cidadão é o responsável, não só pela disposição correta dos resíduos
que gera, mas também é importante que repense e reveja o seu papel como
consumidor; o setor privado, por sua vez, fica responsável pelo gerenciamento
ambientalmente correto dos resíduos sólidos, pela sua reincorporação na cadeia
produtiva e pelas inovações nos produtos que tragam benefícios socioambientais,
sempre que possível (PNRS 12.305, 2010).
O Ministério do Meio Ambiente num esforço conjunto com órgãos dos
Governos Federal, Estaduais e Municipais, com a iniciativa privada, organizações
não governamentais e sempre com a participação da sociedade civil, vem
desenvolvendo ações em diferentes frentes para viabilizar a implementação da
17
Política Nacional de Resíduos Sólidos e os cumprimentos dos prazos estipulados
(MMA, 2011)
Neste sentido, iniciou-se o processo de elaboração do Plano Nacional de
Resíduos Sólidos, um dos instrumentos mais importantes da Política Nacional, na
medida em que identificam os problemas dos diversos tipos de resíduos gerados,
as alternativas de gestão e gerenciamento passíveis, indicando planos de metas,
programas e ações para mudanças positivas sobre o quadro atual (PNRS, LEI
12.305, 2010).
O documento do Plano Nacional de Resíduos Sólidos estabelece diretrizes
e metas. Há ciência da importância e da urgência em se propor soluções para um
problema de tamanha dimensão. Dentro deste contexto, o Ministério do Meio
Ambiente coordenou as ações e a elaboração deste Plano Nacional de Resíduos
Sólidos, que ao estabelecer diretrizes, estratégias, metas, programas e ações, dá
concretude à Política Nacional de Resíduos Sólidos e aos seus instrumentos
(PNRS, LEI 12.305, 2010).
Como não poderia deixar de ser, o Plano Nacional de Resíduos Sólidos
mantém estreita relação com outros planos nacionais tais como o de Mudanças
do Clima (PNMC), de Recursos Hídricos (PNRH), de Produção e Consumo
Sustentável (PPCS) e também se harmoniza com a Política Nacional de
Educação Ambiental e com a proposta de Plano Nacional de Saneamento Básico
(PLANSAB), evidenciando, desse modo, a abrangência e complexidade do tema
em questão. Foi traçado o cenário que se pretende alcançar, seguido das
diretrizes, estratégias e metas que permitirão que o país promova uma gestão
adequada dos seus resíduos tratando da questão com responsabilidade
ambiental, social e econômica (MMA, 2011).
Um sistema de recuperação de materiais recicláveis que se pretenda
avançar na direção de um novo paradigma pressupõe que se combine a
responsabilidade dos produtores pelos resíduos gerados com a integração dos
catadores de forma autogestão, no marco do que se considera gestão
socioambiental sustentável. E para tal é preciso que o Estado, no caso as
prefeituras, assumam o papel de coordenação desse processo para que o
18
interesse público, no sentido amplo da palavra, seja garantido (GRIMBERG,
2007).
A redução de resíduos sólidos na fonte pode ocorrer através do
estabelecimento de regras e normas que resultem em mudanças significativas
nos produtos gerados e nos métodos produtivos, quer seja por avanços
tecnológicos, conhecimento específico, esclarecimentos a população e avanços
nas áreas operacionais E no caso de reaproveitamento podem utilizar três tipos
de ações: a reutilização, a reciclagem e a recuperação (CASTILHOS, 2003)
Por fim, nas ações de tratamento e disposição final, existe a necessidade
de um planejamento que envolve tecnologia e engenharia para o projeto do aterro
sanitário (LIMA, 2002).
2.2 Aterro Sanitário
Técnica de disposição de resíduos sólidos no solo, sem causar danos ou
riscos à saúde pública e à segurança, minimizando os impactos ambientais.
Método que utiliza princípios de engenharia para confinar resíduos sólidos à
menor área possível e reduzi-los ao menor volume possível, cobrindo-os com
uma camada de terra na conclusão da jornada de trabalho ou a intervalos
menores, se necessário (IPT, 2005).
O aterro sanitário também é uma técnica de disposição de resíduos sólidos
urbanos no solo, sem causar danos à saúde pública e ao meio ambiente,
minimizando os impactos ambientais. Tal método utiliza princípios de engenharia
para confinar os resíduos sólidos à menor área possível e reduzi-los ao menor
volume permissível, cobrindo-os com uma camada de terra na conclusão de cada
trabalho, ou intervalos menores, se necessário (NBR 8419, 1992).
A eficiência, técnica operacional, execução, monitoramento, destinação
final adequada trarão resultados adequados previstos na norma (NBR
8429,1992).
Na execução, os resíduos são separados de acordo com suas
características e depositados separadamente, como é o caso da compostagem.
19
Antes de ser depositado todo o resíduo é pesado, com a finalidade de
acompanhamento da quantidade de suporte do aterro (NBR 8429,1992).
Na preparação da área de um aterro sanitário é realizada a
impermeabilização, o nivelamento do terreno assim como as tubulações para
captação de chorume, captação de águas pluviais, captação de chorume e de
lixiviado, captação de gás, postos de monitoramento piezométrico, postos de
queima de gás, marcação da cota do terreno e taludes (IPT, 2005).
As obras de drenagem para captação do lixiviado e conduzi-lo até as
lagoas de tratamento. As áreas limítrofes do aterro devem apresentar cercas
vivas para evitar ou diminuir a proliferação de odores e poluição visual. (IPT,
2005). Abaixo, um esquema de aterro sanitário na figura um.
FIGURA 1 – ILUSTRAÇAO DE UM ATERRO SANITÁRIO
Fonte - (CAPES & UNESP/IGCE, 2009).
O local para preparação das células onde serão colocados os resíduos
sólidos, que produzem material percolado, são preparados, ao fundo na sua base,
pela manta de polietileno da alta densidade, PEAD (polietileno de alta densidade),
com 15 mm de espessura sobre o solo, soldadas entre si por aquecimento e,
20
acrescida de uma camada de 60 a 1,50 centímetros de argila, devidamente
compactada. Atingida a capacidade de disposição de resíduos em um setor do
aterro, esse é coberto por terra, compactado em rampa por máquinas e plantado
com espécies de gramíneas ou capins regionais, de acordo com a região em que
se localiza. Dessa forma são formados os taludes (CONAMA 357, 2005).
2.2.1 Captação de Gases
Os gases produzidos pela decomposição dos resíduos sólidos devem ser
canalizados, direcionados para uma central de controle de gases para serem
queimados pelo “Flair” e os percolados devem ser canalizados, captados e
direcionados às lagoas de decantação, sedimentação e estabilização com
posterior descarte do liquido para o meio ambiente de acordo com as normas
(CONAMA 357, 2005).
O gás é captado por tubulações verticais, perfuradas com pequenos furos
e revestidas por seixos que protege a tubulação e possa captar o gás resultante
da decomposição de resíduos sólidos por bactérias anaeróbicas. Os gases são
transportados até a estação de gás, onde ocorre a sua queima (CONAMA 357,
2005).
A base das células é formada por tubulações dispostas em forma de
espinha de peixe, nas quais os drenos fazem a captação de chorume a serem
transportados até as lagoas de lixiviado (CONAMA 357, 2005).
2.2.2 Créditos de Carbono
Os gases como o metano são causadores do efeito estufa e o
consequente aquecimento global, ocorre sua queima para produção de créditos
de carbono conforme o Protocolo de Kyoto que foi efetivado em um acordo
internacional entre os países integrantes da Organização das Nações Unidas
(ONU), firmado com o objetivo de se reduzir a emissão de gases (MCT, 2006).
A Organização das Nações Unidas (ONU), em reunião realizada durante a
Rio 92, estabeleceu a “Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do
Clima” (CQNUMC ou, em inglês, UNFCCC, de United Nations Framework
21
Convention On Climate Change), com o objetivo de definir metas para a redução
de emissões de gases de efeito estufa (CQNUMC, RIO 92).
Em 1997, os governos de diversos países, em resposta à proposta
brasileira para constituição de um “Fundo de Desenvolvimento Limpo”, adotaram
o Protocolo de Quioto. Como o protocolo atinge os principais setores da
economia, são considerados o acordo sobre meio ambiente e desenvolvimento
sustentável de maior projeção já adotado. Este mecanismo permite ao país
desenvolvido interessado pagar por reduções de emissões em países em
desenvolvimento participantes do Protocolo, contabilizando essas reduções em
suas contas, o que contribui para a meta geral de redução de aproximadamente
5% estabelecida pelo Protocolo de Quioto (MCT, 2006).
O Protocolo de Quioto tornou-se legalmente vinculante em 16 de fevereiro
de 2005, após a ratificação da Rússia, em novembro de 2004. Para entrar
efetivamente em vigor, o acordo teria que ser ratificado por, no mínimo, 55 países,
e incluir um determinado número de países desenvolvidos que contabilizaram um
mínimo de 55% das emissões de CO2 em 1990 (MCT, 2006).
Um dos efeitos negativos do CH4 para o meio ambiente é a sua
contribuição para o desequilíbrio do efeito estufa, podendo colaborar para
o aquecimento global. O metano não entra no grupo de poluentes que servem
como indicadores da qualidade do ar, porém entra no grupo dos poluentes
climáticos de vida curta e quanto às possíveis alterações climáticas, impacta 20
vezes mais que o dióxido de carbono (CO2). A queima do gás metano realizado
no aterro sanitário de Manaus reduz em cerca de 20 vezes o índice de poluição
ao convertê-lo em gás carbônico. No caso do resíduo sólido, o metano gerado em
aterros é queimado, pois, nesse processo, transforma-se em CO2 por ser mais
fácil de ser sequestrado da atmosfera. Porém, existe a alternativa de
aproveitamento energético, ou seja, a transformação do metano
em energia elétrica em usinas instaladas em aterros sanitários. Um bom exemplo
disso é uma cidade estadunidense que tem milhares de casas abastecidas por
gás metano (MMA, 2017).
A combustão do gás metano passa por transformações sequenciais. A
reação de combustão do gás natural pode ser representada pela combustão do
22
gás metano (CH4):
CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (g) Ho = -890 kcal/mol
A combustão de um mol de metano produz 890 Kcal de calor. A
queima de um mol de metano produz dois mols de água e 890 kcal de calor.
2.2.3 Monitoramento do Aterro Sanitário
A responsabilidade da função de avaliar as obras de drenagem das águas
superficiais, o sistema de queima dos gases e a eficiência dos trabalhos de
cobertura vegetal bem como o controle, in loco, de piezometria, dos poços de
monitoramento, dos marcos superficial e do controle da vazão do lixiviado e dos
gases para verificações diárias de possíveis movimentos do solo bem como
possíveis deslocamentos horizontais ou verticais dos taludes. Todos estes
procedimentos são técnicas de monitoramento da engenharia e utilizadas como
prevenção e segurança de um aterro sanitário (SILVA, 2011).
Na área da compostagem os resíduos são separados de acordo com suas
características e depositados separadamente para a produção de terra
compostada (SEMULSP, 2017).
Para controle de custos operacionais e administrativos, todos os
caminhões que chegam ao aterro sanitário são devidamente encaminhados para
a balança de pesagem, setor administrado pelo órgão da secretaria de limpeza
pública, para verificação do peso e depois é depositado todo o resíduo já pesado,
com a finalidade de acompanhamento da quantidade de suporte do aterro
(SEMULSP, 2017).
Na segurança dos maciços do aterro sanitário de Manaus, a empresa de
engenharia e consultoria FRAL, prestadora de seus serviços e tecnologia à
empresa administradora do Aterro, a TUMPEX, elabora os laudos técnicos de
segurança dos maciços do aterro e executa o monitoramento do comportamento
23
geotécnico dos maciços de resíduos sólidos do Aterro Sanitário de Manaus. O
procedimento segue os seguintes itens (FRAL, 2017).
Avaliação da geometria da disposição dos resíduos;
Avaliação da leitura dos instrumentos instalados, compostos por:
Marco superficial – medidas dos deslocamentos horizontais e
verticais;
Piezômetros – medidas de pressões neutras de líquido percolado e
de gás (profundidade da linha piezométrica do aterro);
Medidas das vazões de lixiviados, associadas à pluviometria local;
Inspeções técnicas de campo;
Histórico da disposição, com características dos resíduos dispostos
e geometrias de projeto;
Avaliação das condições operacionais, com observação dos fatores
influentes (FRAL, 2017).
2.3 Lixiviado de Aterro
O lixiviado é o resultado do aterramento dos resíduos, acúmulo de
umidade, com a formação do chorume e que somado a percolação das águas
pluviais formará o lixiviado. Com a compactação e cobertura dos resíduos, haverá
detecção das mudanças físicas, químicas e biológicas, resultantes da
biodegradação aeróbica e anaeróbica e, também, alguns compostos que em
contato com a água, liberam elementos químicos que passam a fazer parte deste
lixiviado (KJELDSEN, et al. 2002).
O lixiviado apresenta uma composição química muito variável em virtude
da não separação do lixo doméstico orgânico, dos resíduos recicláveis,
reaproveitáveis reutilizados e consequentemente, todo tipo de resíduos é enviado
para os aterros ou mesmo largados em qualquer local (KJELDSEN, et al. 2002).
A composição do percolado formado em um aterro sanitário é complexa e
depende de diversos fatores, dentre os quais: condições ambientais, composição
dos resíduos que chegam ao aterro, forma de operação do aterro e,
24
principalmente, da dinâmica dos processos de decomposição que ocorre no
interior das células do aterro sanitário (KJELDSEN, et al. 2002).
Para complementar, há que se somar a este entendimento a forma como
ocorre o processo hidrológico que é fundamental para a verificação da influência
dos lixiviados no meio. Dentro do processo hidrológico podemos destacar as
precipitações de toda água que provém do meio atmosférico e atinge a superfície
terrestre. A evaporação é a taxa de transferência para a atmosfera, da fase
líquida para a fase de vapor, da água contida em um determinado reservatório, e
o escoamento superficial será o deslocamento da água na superfície da Terra. A
infiltração é a percolação, a penetração da água em camadas do solo
impulsionadas pela gravidade. Já evapotranspiração é a soma total de água da
superfície que retorna à atmosfera (POHLAND E HARPER, 1985).
Segundo CASTILHOS (2003), o lixiviado passa por quatro fases de
transformação:
Fase de Transição: aparecem nos lixiviados concentrações importantes de
metabólitos intermediários, tendências perceptíveis de instalação de
condições redutoras no meio, os ácidos graxos passam a predominar nos
lixiviados;
Formação ácida: redução no potencial Hidrogeniônico, pH, crescimento de
microrganismos com o consumo de nitrogênio e fósforo (nitratos, fosfatos),
detecção de hidrogênio, os produtos intermediários que aparecem na fase
ácida são transformados em metano e dióxido de carbono, crescimento do
pH controlado pela capacidade tampão;
Fermentação metano gênica: potencial de óxido complexará e precipitação
de metais, carga orgânica de lixiviados decresce, produção de gases
aumenta, estabilização de componentes orgânicos, limitação de
concentração de nutriente;
Maturação final: Produção de gases entra em queda até cessar. Oxigênio e
espécies oxidadas reaparecem lentamente, matérias orgânicas resistentes
a biodegradação são convertidas em moléculas como ácidos.
25
O lixiviado pode apresentar altas concentrações de metais e influenciar as
concentrações de metais nas águas superficiais por meio de processos como a
difusão e turvação (SALOMONS E FORSTNER, 1984).
As concentrações de metais no sedimento são maiores do que na coluna
d’água. Conclusivo será a análise do sedimento por ser fonte de dados
fundamental sobre a poluição no meio aquático (BREKHOVSKIKH, et al. 2002).
Os metais são contaminantes ambientais estáveis e persistentes. Uma vez
que não podem ser degradados tornam devastadores para o ecossistema
(CARRANZA, et al. 2008).
No sedimento de lagoas é que se depositam os compostos químicos
pesados. Desta maneira em um sistema aquático, formam-se camadas no
sedimento ao longo do tempo, contendo compostos que representam a
quantidade destes elementos liberadas no corpo d’água em diferentes períodos
(ESTEVES, 1998).
Assim torna-se possível, a partir destes depósitos, interpretar o
desenvolvimento histórico e as alterações do meio ambiente. Os sedimentos
funcionam, portanto, como um arquivo de informações de mudanças ambientais
ao longo do tempo. Em geral, estas mudanças são frequentemente influenciadas
por atividades antropogênicas como desenvolvimento industrial,
desflorestamento, mineração, aumento da poluição e lagoas de estabilização de
lixiviado (XUE, et al. 2007).
A contaminação da água tem sido um dos principais problemas ambientais
das últimas décadas, tendo em vista a complexidade desses compostos e a
dificuldade de remediação dos mesmos. Entre os métodos realizados está o
biológico através de microrganismos (KHAN, et al. 2004).
2.4. Processo de Tratamento Aplicado ao Composto do Lixiviado
Através da Biorremediação em Lagoas de Estabilização
26
A estabilização das lagoas de lixiviado em Aterros sanitários tem como
finalidade a retenção dos metais de alta toxicidade no sedimento. Por isso são
conhecidas como lagoas de decantação, sedimentação e equalização, desde a
sua fase inicial até a mais avançada. Despois de estabilizar, a água pode retornar
aos igarapés ou rios, sem apresentar riscos para o meio ambiente (BOTTÈ, et al.,
2007).
O monitoramento das Lagoas de estabilização de lixiviado é realizado
através de laboratórios químicos especializados, periodicamente, para o
monitoramento do liquido resultante posterior e seu descarte no meio ambiente.
Em geral, elementos químicos como os metais, quando liberados no corpo hídrico
por partículas orgânicas ou inorgânicas são então incorporados ao sedimento
pelo processo de sedimentação, resultando em níveis mais elevados de metais
neste compartimento (BOTTÈ, et al. 2007).
O sistema de coleta do chorume é feito na base do aterro sanitário onde o
material é captado através de drenos, coletado e enviado por tubulações para as
lagoas ou tanques preparados e impermeabilizados com manta de PEAD, para
receber o material liquido, o lixiviado. Despois da coleta o lixiviado segue o
tratamento adequado para ser reutilizado ou descartado. O processo ocorre no
mesmo local que foi coletado. O tratamento biológico é realizado nas lagoas
anaeróbias, aeróbias e de estabilização. O tratamento biológico tem sido
considerado eficiente em aterros sanitários (TUMPEX, 2017).
FIGURA 2 - LAGOAS DE LIXIVIADO
FONTE PRÓPRIA – 2017 LOCAL: ATERRO SANITÁRIO DE MANAUS, AM.
27
2.4.1 Biorremediação
Trata-se de uma técnica na qual ocorre a transformação ou destruição
dos poluentes orgânicos por decomposição, pela ação de microrganismos
naturais no solo, como as bactérias, os fungos e protozoários. Os microrganismos
promovem a biodegradação de poluentes tóxicos, para obtenção de energia que
será transformado em alimento, em substâncias como dióxido de carbono, água,
sais minerais e gases. Assim, o contaminante funciona como uma espécie de
fonte de carbono para os microrganismos. Dentre os compostos biodegradáveis
estão os hidrocarbonetos derivados do petróleo, solventes halogêneos e os
defensivos agrícolas (CETESB, 2007).
Esta técnica pode ser empregada para atacar contaminantes específicos
no solo e águas subterrâneas, tais como a degradação de hidrocarbonetos do
petróleo e compostos orgânicos clorados pelas bactérias. Este processo se dá
pelo fato de microrganismos, como as bactérias, utilizarem substratos orgânicos e
inorgânicos, como exemplo o carbono, como fonte de alimentação, desta forma,
convertendo os contaminantes em gás carb6onico e água (SILVA, et al. 2014).
A biorremediação é um método com provável bom resultado na diminuição
da toxicidade de habitats contaminados. O conhecimento desse processo de
biorremediação, por macrófitas, através da ação de microrganismos presentes
nos rizomas de suas raízes, só vem aumentado a cada ano, onde as técnicas de
biorremediação se mostram bastante efetivas como, por exemplo, para a limpeza
de ambientes contaminados por hidrocarbonetos de petróleo, devido a
simplicidade da manutenção e baixo custo de execução (BUENO, 2008).
2.4.2. Fitorremediação
A fitorremediação (Fito = planta e remediar = dar remédio, corrigir) é uma
tecnologia que utiliza várias plantas (vegetais) para degradar, extrair, conter ou
imobilizar contaminantes em solos e águas. Esta tecnologia tem sido considerada
28
como uma alternativa inovadora e de baixo custo à maioria das técnicas de
tratamento já estabelecidas para áreas contaminadas (USEPA, 2000).
A fitorremediação apresenta enorme aplicabilidade tal como tratamento de
solos e lodos contaminados, efluentes industriais e domésticos, drenagem ácida
de minas, percolado de aterros sanitários, escoamento superficial urbano, rural e
industrial, cobertura vegetal para áreas contaminadas, construção de barreiras
hidráulicas, remediação de águas subterrâneas, entre outros (SUSARIA, et al.
2002) .
É possível empregar sistemas de fitorremediação para controle dos mais
variados poluentes, tais como hidrocarbonetos de petróleo, compostos
organoclorados, pesticidas e herbicidas, explosivos, metais traço, nutrientes,
patógenos, entre outros (ITRC, 2003).
As plantas desenvolvidas em um ambiente contaminado por metais de alta
toxicidade podem responder de diferentes formas a essa contaminação. Elas
podem ser sensíveis, exibindo sintomas de toxicidade, ou tolerantes,
desenvolvendo mecanismos que evitam os efeitos deletérios desses elementos e
consequentemente permitindo melhor desenvolvimento das plantas (LASAT,
2002).
Através da fitorremediação, do fito-estimulação, onde raízes promovem
crescimento e proliferação de microrganismos, em que íons são absorvidos pelos
rizomas das raízes e através do conduto vegetal, xilema será transportado até as
estruturas superiores e aéreas da planta macrófita (LOURENÇO, et al. 2016).
As macrófitas aquáticas têm sido estudadas para serem utilizadas como
alternativas de recuperação desse ambiente, uma vez que possuem
características favoráveis a esse processo. As diferentes espécies existentes
podem responder de formas diversas ao ambiente contaminado por metais
pesados, podendo ser sensíveis, exibindo sintomas de toxicidade e não tolerando
elevadas concentrações de contaminação; ou tolerantes, utilizando mecanismos
extras ou intracelulares que possibilitem seu crescimento na presença desses
contaminantes. Nesta revisão nós apresentamos os principais mecanismos
29
utilizados pelas plantas como resposta à contaminação por metais pesados
(LOURENÇO, et al. 2016).
O controle de metais de alta toxicidade, nas mais diversas amostras como
em tecidos biológicos, água, solo e alimentos, tem se tornado um assunto
relevante para se avaliar, principalmente, o grau de exposição e possíveis
consequências para a saúde humana (VULCANO, 2003).
2.4.3 Mecanismos da Fitorremediação
A fitorremediação é um processo no qual a planta através de sua fisiologia
possui mecanismos para desintoxicar ambientes que foram contaminados por
algum tipo de toxicidade como os metais contaminante ou resíduos. Possui a
capacidade de reduzir a contaminação por alguns processos. Os vegetais se
adaptam eficazmente a diferentes ambientes da natureza e algumas espécies tem
capacidade simbiótica o que facilita sua adaptação. A fitorremediação diz respeito
ao uso de plantas na descontaminação de diferentes ambientes como a água. A
fitorremediação é a utilização de plantas que através de sua fisiologia possui
mecanismos para reduzir a toxicidade de ambientes causados por metais
contaminantes ou resíduos poluentes (ALVAREZ, et al. 2002).
2.4.4 Técnicas de Fitorremediação
Na fitoremediação, os vegetais atuam de forma direta na redução ou
remoção dos contaminantes. Os compostos são absorvidos e acumulados pelas
raizes da planta e também metabolizados pelas células teciduais através da
mineralização em diferentes e continuados processos metabólicos. O fenômeno
de adsorção pode ser definido como o acúmulo de um determinado elemento ou
qualquer substância entre a superfície sólida e a solução adjacente. Chama-se
absorbato o material que se acumula e absorvito o íon ou molécula em solução
que tenha potencial de ser absorvido (SPOSITO, 1989).
30
A força de retenção dos íons na interface na solução é determinada pelo
tipo de interação entre os íons e a superfície das partículas (MEURER, et al.
2000).
Entre os métodos da fitorremediação, temos:
A fitoestimulação que decorre do metabolismo microbiano na rizosfera da
planta atraves de ação simbiótica é harmônica entre fungos, bactérias e planta;
A rizodegradação ou fitodegração onde através de exsudados radiculares e
metabolismo da planta ocorre a estimulação da ação microbiana fornecendo
tecidos para biodegradação e consequentemente como fonte de energia;
A Fitoextração que é a capacidade da planta em absorver o contaminante
da água. Pode armazena-lo em suas raízes ou nas células teciduais;
A fitovolatização é o processo em que após a absorção pela planta e seu
acúmulo nos tecidos vegetais e biodegração dos contaminantes ocorre a sua
liberação em formas menos tóxicas para a atmosfera;
A Fitoestabilização se refere a capacidade das plantas em reduzir ou
imobilizar os contaminantes que permanecem no local como na água (TAVARES,
2009).
FIGURA 3 – TÉCNICAS BIOLÓGICAS IN SITU: FITORREMEDIAÇAO
FONTE: ANDRADE, et al. (2007)
31
2.4.5 Mecanismos de Fitorremediação em Compostos
Tipos de Compostos químicos tratados com diferentes tipos de
fitorremediação conforme a capacidade fisiológica da macrófita, de acordo com
(SUSARIA, et al. 2002):
Fitoacumulação e fito extração - Cádmio, Cromo, Chumbo, Níquel, Selênio, Zinco
e outros metais traço;
Fitodegradação e fito transformação - Solventes Clorados, clorofórmio, DDT,
fenóis e nitrilas;
Rizo degradação Hidrocarbonetos totais de petróleo (HTP), hidrocarbonetos
aromáticos policíclicos (HAP), Pesticidas, Solventes Clorados, Surfactantes;
Fitoestabilização - Metais traço, fenóis e solventes clorados;
Fitoestimulação - HAP, BTEX; outros hidrocarbonetos derivados do petróleo;
tetra-cloro etano, outros compostos orgânicos;
Fitovolatilização - Solventes clorados (tetra-cloro etano, tri-cloro metano e tetra-
cloro metano); mercúrio e selênio;
Rizofiltração Metais traço, compostos orgânicos.
2.4.6 Vantagens da Fitorremediação
Entre as vantagens estao o menor investimento de capital e o custo de
operação. A energia utilizada através da captação do gás metano para os
aeradores; a aplicação in situ das plantas aquáticas são viáveis economicamente.
Já as desvantagens são a manutenção sobre o comportamento das plantas, seu
rápido crescimento e a lentidão de resultados se comparado com as tecnologias
de ponta. De acordo com a literatura consultada os resultados mais lentos
decorrem das técnicas de estabilização, proliferação dos vegetais. O clima
32
interfere no desenvolvimento. Nas ultimas décadas, houve redução dos custos, se
tornando viável o uso desse tipo de remediação (NOBRE, et al. 2003).
A toxicidade do líquido ao ser fitorremediado irá interferir no resultado
desse método. A toxicidade elevada pode prejudicar até mesmo interferir como a
planta comporta-se e sendo elemento limitante. Importante ser a planta uma
biomassa vegetal, quando ocorre a fito extração de poluentes não metabolizáveis
seguida de uma disposição apropriada após sua remoção. A redução não ocorre
100%. É a desvantagem do fator limitante. Os metabólitos mais tóxicos do que os
compostos originais podem ser produzidos e na fitovolatização ocorre a liberação
para a atmosfera de metais em um nível de toxicidade menor. Esse processo
ocorre com o metal mercúrio (BOSZSZOWSKI, 2003).
De acordo com o habitat pode ocorrer diferentes tipos de fitorremediação
para a remoção dos elementos contaminantes orgânicos e inorgânicos. Algumas
plantas são capazes de absorver através de suas raízes acumulando os metais. É
importante ressaltar que o excesso de toxicidade pode prejudicar as plantas
(BAIRD, 2002).
2.5 Macrófitas
São plantas aquáticas conhecidas pelos pesquisadores como macrófitas
aquáticas (macro = grande, fita = planta). São vegetais que habitam desde brejos
até ambientes totalmente submersos isto é, debaixo d'água. As macrófitas
aquáticas são, em sua grande maioria, vegetais terrestres que ao longo de seu
processo evolutivo, se adaptaram ao ambiente aquático, por isso apresentam
algumas características de vegetais terrestres e uma grande capacidade de
adaptação a diferentes tipos de ambientes (MIKRYAKOVA, 2002).
2.5.1 Características Físicas das Macrófitas - Pistia stratiotes ou alface
d’água
33
Possui folhas aveludadas, em tom verde-claro, que formam rosetas com raízes
pendentes. Embora possua flores, elas são bastante pequenas, sem importância
ornamental e não tolera temperaturas baixas. Chamada também de erva-de-santa-
luzia ou alface d´água essa planta aquática é rústica e pouco exigente. Cresce
rapidamente, podendo até se tornar daninha em regiões mais quentes. No
paisagismo normalmente é empregada em aquários, fontes, lagos e espelhos d’água.
O nome popular, alface d’água, refere-se ao seu aspecto, semelhante ao da hortaliça.
A diferença recai apenas na textura aveludada de suas folhas verde-claras. Multiplica-
se por separação das mudas, que em geral se formam em torno da planta mãe.
Devido ao fato das macrófitas aquáticas constituírem um grupo muito grande, elas
são geralmente classificadas em 5 grupos ecológicos, baseados em seu modo de
vida ou biótipo, no ambiente aquático (UFSCAR, 2017).
Em seguida os grupos:
FIGURA 4 – MACRÓFITAS EMERSAS, FLUTUANTES, SUBMERSAS E FIXAS
FONTE: ANDRADE, et al. (2007)
34
A) Macrófitas aquáticas emersas: enraizadas no sedimento, porém as folhas crescem para fora da água. Exemplo: Junco ( Eleocharis sp ), Taboa ( Typha domingensis ).
FIGURA 5 – MACRÓFITA AQUÁTICA FIGURA 6 - MACRÓFITA AQUÁTICA
FONTE: TAVARES; MOKROSS (2017) FONTE: TAVARES; MOKROSS (2017)
B) Macrófitas aquáticas com folhas flutuantes: enraizadas no sedimento e com folhas flutuando na superfície da água. Exemplo: Lírio d'água (Nymphea elegans), Vitória-régia (Victoria amazônica ).
FIGURA 7 - Macrófitas aquáticas com folhas flutuantes
FONTE: TAVARES; MOKROSS (2017)
C) Macrófitas aquáticas submersas enraizadas: enraizadas, crescendo debaixo d'água. Exemplo: Elódea (Egeria densa), Cabomba ( Cabomba sp ).
FIGURA 8 – MACRÓFITA AQUÁTICA SUBMERSA
FONTE: TAVARES; MOKROSS (2017).
35
FIGURA 9 - MACRÓFITA AQUÁTICA SUBMERSA
FONTE: TAVARES; MOKROSS (2017)
Macrófitas aquáticas flutuantes: Flutuam livremente na superfície da
água. Exemplo: Alface d'água (Pistia stratiotes), Aguapé (Eichornia crassipes),
orelha de rato (Saloinia sp)
FIGURA 10 –MACROFITA FLUTUANTE FIGURA 11-MACROFITA FLUTUANTE
FONTE: TAVARES; MOKROSS (2017) FONTE: TAVARES; MOKROSS (2017)
O aguapé (Eichhornia crassipes), macrófitas da família das Pontederáceas é
nativa do Brasil, prolifera abundantemente durante todo o ano. Na região
amazônica é encontrada em Igarapés, no rio negro e no encontro das águas. Tem
36
sido utilizada em tratamento de efluentes sanitários e industriais (TAVARES,
2009).
2.5.2 A Importância das Macrófitas Aquáticas
As macrófitas aquáticas desempenham papel importante no funcionamento
do ecossistema em que ocorrem sendo capazes de estabelecer uma forte ligação
entre o sistema aquático e o ambiente terrestre que o circunda. Entre os papéis
desempenhados pelas macrófitas podemos citar o de aturar como liberadores de
nutrientes, absorvendo os nutrientes do sedimento por suas raízes e liberando-os
após seu metabolismo na água através de sua decomposição. Proporcionam
sombreamento para tipos de vida mais sensíveis a radiação solar e são
hospedeiras de algas e bactérias fixadoras de nitrogênio. Suas raízes
proporcionam concentrações de nutrientes e absorvem substancias toxicas.
Desenvolvem-se bem em ambientes aquáticos diversos sendo fundamentais para
a biodiversidade (MIKRYAKOVA, 2002).
2.5.3 Papel Biorremediador
As macrófitas aquáticas podem atuar como bioindicadores indicando tanto
o estágio sucessional quanto o estágio trófico do ecossistema aquático. As
macrófitas desempenham papel importante como biorremediadores nos
ecossistemas. Estabelecem uma interação forte com o meio aquático. Fornecem
matéria orgânica na cadeia alimentar. A presença de Taboa ou junco em um
ambiente é indicativa de que o solo naquele local é muito úmido, sendo o
ambiente brejoso ou pantanoso. Com a presença de Alface-de-água, aguapé e
orelha de rato são indicadores de prováveis ambientes poluídos em estado trófico
de ambiente aquático, pois estas espécies se desenvolvem melhor em ambientes
com altas concentrações de mateira orgânica (CUNHA, 2008).
37
Já a presença de Lírio d’água, elódeas e Nympheas são indicadores de
ambientes mais saudáveis (UFSCAR, 2017).
As macrófitas aquáticas representam um grupo de plantas produtoras de
biomassa que crescem em águas interiores e salobras, represas, lagos, estuários
(TUNDISI E TUNDISI, 2008).
2.5.4 Macrófitas Despoluentes Habitats Aquáticos
As macrófitas tem ação despoluidora e realizam essa função através de
mecanismos de filtração através de suas raízes, por absorção ativa de poluentes,
como elementos tóxicos, compostos organofosforados, fenóis e organoclorados.
A água é naturalmente o maior vetor de transporte de metais tanto na litosfera
como nos habitats e transportes fisiológicos das plantas. Desenvolvem-se bem
em locais com eutrofização. O clima do Brasil é favorável ao seu desenvolvimento
e ciclo reprodutivo. Estudos mostram que a biomassa de macrófitas aquáticas
como a Aguapé (Eichornia crassipes) possui alta capacidade de acumular íons
metálicos (SCHNEIDER, 1995).
2.5.5 Capacidade das Macrófitas em Acumular Íons
As macrófitas possuem a capacidade de adsorver e absorver íons
metálicos dissolvidos assim como as bactérias, fungos, microalgas, algas e
plantas aquáticas e apresentam a capacidade de acumular tais substâncias
(MOREIRA, 2008).
A remoção de metais pesados de efluentes líquidos ocorre principalmente
por troca iônica e no caso das plantas aquáticas, o radical orgânico responsável é
o grupo carboxila (R-COO-).
38
No ambiente natural da água e plantas aquáticas, esse sítio encontra-se
ocupado por cátions que existem em maior concentração neste ambiente, como
H+, Na+, Ca+2, Mg+2, Fe+2. Porém, em contato com íons como Cu+2, Zn+2, Ni+2,
Cd+2, Pb+2 existe a tendência química de ocorrer substituição dos metais alcalinos
e terrosos por metais de transição (GUILHERME, et al. 2005).
2.5.6 Fisiologia Vegetal da Macrófita Aérea- Pistia stratiotes ou alface d’água
Os nutrientes são muito móveis numa solução com água do que no solo e
tendem a chegar até as raízes por fluxo de massa. Um exemplo é NO31- (Íon
Nitrato), o qual é repelido pelas cargas negativas do solo e por isso tende a se
manter solúvel. Por outro lado, o PO43- (Íon Fosfato) tende a se ligar a cátions
como Fe2+, (íon Ferro bivalente), Fe3+ (Íon Ferro trivalente) e Al3+, (Íon Alumínio
trivalente), os quais possuem hidroxila OH-1 (Íon Hidroxila) que é deslocado pelo
PO43- (Íon Fosfato), somente por difusão, através da relação com microrganismos
que vivem nas raízes, onde mantem relação harmônica (TAIZ E ZEIGER, 2012).
A transpiração é importante para os nutrientes que entram em contato com
a raiz principalmente por fluxo de massa como o nitrogênio, enxofre, magnésio e
cálcio. Por outro lado, o tamanho do sistema radicular é muito importante para a
absorção de elementos que entram em contato com a raiz por difusão do fósforo
e potássio e interceptação radicular do cálcio (TAIZ E ZEIGER, 2012).
As macrófitas aquáticas se reproduzem muito rapidamente quando há falta
de predadores e ocorrerá a eutrofização do meio aquático (ESTEVES, 1998).
Dessa forma, as macrófitas, são vistas com maus olhos por causar danos
diversos como em represas, rios, hidroelétricas trazendo despesas, em função de
sua taxa dispendiosa para serem retiradas, em consequência de sua acelerada
taxa de reprodução (THOMAZ, et al. 1998).
Ainda, há o impedimento à navegação e à captação da água, invasão de
culturas irrigadas, obstrução de canais e tubulações de hidrelétricas, trazendo
inúmeras consequências negativas. O estudo da conectividade dos processos
39
permite definir a condição “normal” adequada para a vegetação aquática,
determinar espaço, tempo e estágio do desenvolvimento de variáveis e
estabelecer condições extremas para o sistema (NEIFF E NEIFF, 2012).
A ocorrência e o monitoramento da dinâmica de crescimento de certas
populações podem ser usados como excelente ferramenta para classificação das
águas superficiais tanto em reservatórios quanto em rios e lagoas (PEDRALLI,
2003).
O conhecimento sobre a biologia e ecologia das macrófitas aquáticas
torna-se prioritário para adequado manejo e funcionamento dos ecossistemas
aquáticos para que seus diversos usos não sejam prejudicados (PEDRALLI,
2003).
A tendência é que a macrófita se prolifere rapidamente. Sua reprodução
não necessita de sementes, já que novos brotos nascem diretamente do caule da
planta mãe. Esta macrófita chega a produzir até 1,1 kg de massa vegetal nova por
metro quadrado em um dia, sendo considerado bem rápido. O conhecimento
sobre a biologia e ecologia das macrófitas aquáticas torna-se prioritário para
adequado manejo e funcionamento dos ecossistemas aquáticos e para que seus
diversos usos não sejam prejudicados (SAMECKA; CYMERMAN; KEMPERS,
2007).
Esta preocupação com as plantas aquáticas e sua capacidade de
reprodução rápida, provoca a curiosidade em testar seu comportamento em
águas mais poluídas, como chorume de aterro sanitário em lagoas de
estabilização para que se possa observar seu comportamento e resistência em
meio ambiente tóxico. O que é problema para alguns pode tornar solução para
outros, através de outras formas de aplicação. Em algumas situações é verificado
que a concentração de metais de alta toxicidade pode ser muitas vezes superior
no meio aquático do que em que em locais onde estão inseridas (MISHRA, et al.
2008).
Para o fito plâncton é possível também observar altas concentrações de
metais nestes organismos e, baixas concentrações em água (PROSI, 1981).
40
Na verdade, metais possuem grande afinidade ao plâncton em geral.
(MONTERROSO, et al. 2003).
Uma vez agregados ou incorporados ao plâncton os metais podem ser
transferidos na cadeia alimentar e transformados elevando sua toxicidade,
podendo provocar também a diminuição da biodiversidade deste grupo
(LAWSON; MASON, 1998)..
2.6 Metais Potencialmente Tóxicos na Biota
O termo metal potencialmente tóxicos é aplicado a um grupo heterogêneo
de elementos, incluindo metais, ametais e semi-metais. A característica principal
destes elementos e de possuírem peso específico maior do que 6 g.cm-3 a 5 g.cm-
3 ou número atômico maior do que 20 (ALLOWAY, 1995).
Uma característica biológica importante é que esses metais tem potencial
para tornarem-se tóxicos quando alcançam valores acima das concentrações
limites. Há os metais benéficos para a nutrição e crescimento das plantas como
os micronutrientes cobre, ferro, manganês, zinco e para o crescimento como
cobalto e níquel assim como outros metais que causam toxicidade em excesso à
tolerância da planta, (ALLOWAY; AYRERS, 1996).
Além da análise dos metais no sedimento e na água, é importante
identificar também a extensão da concentração de metais na biota, e considerar
seu impacto potencial na cadeia trófica e seu risco à saúde humana. Isto, porque
a simples verificação da concentração de metais no sedimento e averiguação de
sua biodisponibilidade não é capaz de afirmar, com absoluta segurança que os
metais, mesmo não sendo liberados na coluna d’água, não seriam incorporados
pela biota. Organismos bentônicos que se alimentam a partir de tal sedimento
poderiam ser contaminados e possivelmente afetar os demais níveis da cadeia
trófica. Essa contaminação torna-se cíclica e atinge o nível mais alto da cadeia
alimentar, a espécie humana (DOMINGOS, 2009).
41
Isto é preocupante, pois embora o cobre seja um metal essencial, quando
em excesso na água, este elemento torna-se tóxico, sendo considerado dos
metais mais tóxicos tanto ao ser humano quanto a animais (KARA;
ZEYTUNLUOGLU, 2007).
Na cidade de Manaus, altas concentrações de cobre, cromo, níquel e zinco
foram detectadas nos igarapés do Quarenta e do São Raimundo, em decorrência
da presença de esgoto doméstico e de efluentes industriais (SAMPAIO, 2000).
Sampaio (2000) demonstrou que o aumento da contaminação por metais
está associado à redução da biodiversidade de peixes nos igarapés mais
impactados de Manaus, evidenciando que a presença de metais nos corpos
d’água pode resultar em graves consequências para os ecossistemas aquáticos.
Assim, além da análise de metais traço no meio abiótico, água e
sedimentos, é importante também que o conteúdo destes contaminantes seja
avaliado também no meio biótico, tanto em macrófitas aquáticas quanto no
plâncton e até mesmo na comunidade piscívora. Desta forma é possível observar
as condições do ecossistema em relação à contaminação por metais pesados e a
possibilidade de contaminação da população (SAMPAIO, 2000).
Em habitat úmido conhecido como pântano, brejo, charco, manguezal,
igarapés e onde se forma um ecossistema que caracteriza uma biota a qual
possui a presença de plantas aquáticas submersas fixadas ao solo ou livres e
plantas emersas como o Agapé (Eichornia crassipes) ou a Alface d’água (Pistia
statiotes), tem sua eficiência no controle da poluição de resíduos industriais e
domésticos. Sua utilização para tal finalidade tem ocorrido em todo o planeta
(KNIGHT; KADLEC, 2000).
A determinação de elementos tóxicos em água é uma importante
ferramenta para monitorar a poluição ambiental. Embora a análise total destes
elementos forneça evidências de contaminações, o conhecimento das formas
químicas do metal é fundamental para estimar sua mobilidade e disponibilidade
no ambiente como no caso dos solos e rochas (CAMARGO, et al. 2001).
42
Os metais podem estar na forma solúvel ou na biomassa de
microrganismos e fixado na matéria orgânica. Os teores totais podem nos dar, a
quantidade de metal que foi adicionado via resíduos da água (CAMARGO, et al.
2001).
Deste modo, quanto maior a porcentagem presente nestas frações, em
relação ao teor total, maior será a disponibilidade desses elementos (PIRES, et al.
2006).
Alguns desses metais, incluindo zinco (Zn), cobre (Cu) e níquel (Ni) são
micronutrientes essenciais para as plantas. O cromo (Cr) não desempenha
funções vitais nas plantas, mas podem ter importância para certas espécies
vegetais, mas seu excesso trará prejuízos para as plantas (SCHÜTZENDÜBEL;
POLLE, 2002).
Já o cádmio (Cd), mercúrio (Hg), chumbo (Pb), além de não serem
essenciais ou benéficos às plantas, podem ser extremamente tóxicos em baixas
concentrações. Todos os metais pesados, entretanto, em concentrações elevadas
podem se acumular e atingir níveis tóxicos não só às plantas, mas também, aos
animais e microrganismos (DUCIÉ; POLLE, 2005).
43
3. METODOLOGIA
Com a finalidade de observar as alterações do meio de um ambiente
poluído com lixiviado e trata-lo com plantas aquáticas de nome macrófitas foi
criado um projeto piloto, no qual foram preparadas as amostragens, em tanques
de plástico de trinta litros, com macrófitas flutuantes emersas em líquido de
lixiviado. O estudo foi realizado no Amazonas a partir de agosto de 2017 e durou
até outubro de 2017. Foi realizado dentro do aterro sanitário da cidade de
Manaus no Amazonas. Foi dada continuidade ao projeto com as macrófitas
colhidas no Igarapé do Pau Rosa, do gênero Pistia stratiotes de nome popular
Alface d’água.
3.1. Etapa de Preparação
O líquido escuro conhecido como lixiviado foi retirado de três lagoas de
estabilização existentes dentro do Aterro Sanitário de Manaus, Amazonas. Ao
executar este trabalho foi considerada a segurança no transporte do lixiviado
quando retirado das lagoas e transportado para dentro dos tanques do projeto
piloto.
FIGURA 12 – LOCALIZAÇÃO: FIGURA 13 – LAGOAS DE LIXIVIADO
RAMAL DO PAU ROSA LOCALIZAÇÃO: ATERRO SANITÁRIO MANAUS
FONTE PRÓPRIA (2017) FONTE PRÓPRIA (2017)
44
FIGURA 14 - FLUXOGRAMA – ETAPAS DO EXPERIMENTO
FONTE PRÓPRIA (2017)
Com a finalidade de observar as alterações do meio, foi criado um projeto
piloto, no qual foram preparadas as amostragens, em tanques de plástico de trinta
litros, com macrófitas flutuantes emersas em líquido de lixiviado. O lixiviado foi
retirado de três lagoas de lixiviado existentes dentro do Aterro Sanitário de
Manaus, Amazonas. Ao executar este trabalho foi considerada a segurança no
transporte do lixiviado quando retirado das lagoas e transportado para dentro dos
tanques do projeto piloto.
FIGURA 15 – ESCOLHA DO LOCAL: ATERRO SANITÁRIO DE MANAUS
FONTE PRÓPRIA (2017)
45
3.2. Etapa 2 – Fitorremediador
A macrófita utilizada foi do gênero Pistia stratiotes, conhecida como Alface
d’agua, retirada do Igarapé do Pau Rosa, localizado a 300 metros da Estrada BR
174, na área rural de Manaus. Todas as plantas foram colhidas, embaladas em
sacos plásticos esterilizados para evitar qualquer contaminação. Após, foram
transportadas para o local do projeto piloto, situados na Estrada 010, Km 19,
próximo ao prédio da administração, do Aterro Sanitário de Manaus.
Em seguida, as plantas foram postas em quatro unidades de tanques,
distintos. Identificados como 1, 2, 3, e 4. O tanque 4 foi identificado como Branco.
Nos três primeiros tanques foi acrescentada a água da Manaus Ambiental, na
qualidade de 20 litros em cada unidade dos tanques. Foram adicionados plantas e
o lixiviado na quantidade de 1 litro. Apenas o tanque 1 continha água da rede de
distribuição da cidade de Manaus e acrescido das plantas macrófitas.
Foi, então, avaliada através dos processos unitários laboratoriais a
capacidade de absorção e da adsorção, com posterior constatação da presença
de metais nas raízes e rizomas, caules e folha das plantas aquáticas, através dos
exames laboratoriais realizados em todas as partes da planta de cada unidade
das macrofitas.
3.3 Etapa 3 – Preparação do experimento
FIGURA 16 – COLETA DO CHOURUME NAS LAGOAS DE LIXIVIADO
FONTE PRÓPRIA (2017)
46
Nestes quatro tanques, foram realizadas análises observatórias, in loco,
com anotações das alterações que ocorreram tanto no lixiviado como nas
macrófitas. Anotações dos horários, do dia da execução das coletas. Dentro das
estações amostrais, designadas de unidade um, dois, três e de branco (unidade
quatro), nas quais foi introduzido o lixiviado retirado da lagoa de estabilização e,
gradativamente acrescidos até ser atingida a proporção de 70% de concentração
de lixiviado em 20 litros de água respectivamente como descrito a seguir:
Na amostragem um foi introduzido o liquido escurecido de nome lixiviado
colhido na lagoa de estabilização, e acrescido da planta macrófita Pistia
statiotes até atingir a concentração de 40% de toxicidade;
Na amostragem dois foi introduzido o lixiviado colhido na lagoa de
estabilização e acrescido a Pistia stratiotes até atingir a concentração de
50% de toxicidade;
Na amostragem três foi introduzido o lixiviado colhido na lagoa de
estabilização e introduzido a macrófita identificada como Pistia stratiotes
até atingir a concentração de 70% de toxicidade;
Na amostragem quatro, o Branco, foi introduzido 20 litros de água e a
macrófita Pistia stratiotes.
A cada dois ou três dias foi acrescentada a quantidade de 750 ml de
lixiviado e observado as reações das macrófitas tanto quanto ao seu aspecto
físico assim como sua reprodução. A quantidade de lixiviado chegou a 14 litros
no tanque três, o que foi equivalente a 70% do volume total. A quantidade de
água se manteve em 20 litros. Isso foi possível por haver um medidor que
permitiu a introdução do lixiviado em cada tanque na dosagem estipulada. A
quantidade de água foi controlada por ter sido marcado nos tanques o valor de 20
litros. Com a evaporação ocorria a diminuição do volume total e dessa forma
foi acrescentado água toda vez que fosse necessário, ate a marca estipulada e
marcada em cada tanque.
As macrófitas do gênero Pistia stratiotes, conhecida popularmente como
Alface d’água, foram postas nos tanques de unidades 01, 02, 03 e branco. As
plantas foram coletadas, identificadas e submetidas à análise laboratorial. Esses
47
dados coletados foram analisados por espectrometria de absorção atômica por
chama onde foi constatada a presença de alguns metais altamente tóxicos.
3.4. Etapa 4 – VISUALIZAÇÃO DOS TANQUES E MONITORAMENTO DO
CRECIMENTO DAS MACRÓFITAS
FIGURA 17 – MONITORAMENTO DO CRESCIMENTO DAS MACÓRFITAS
FONTE PRÓPRIA
FONTE PRÓPRIA (2017)
FIGURA 18 – AVALIAÇÃO DO pH NO TANQUE BRANCO
FONTE PRÓPRIA (2017)
48
FIGURA 19 - UNIDADES DE TANQUES COM MACRÓFITAS COM MEDIÇÃO DO pH
Nesta etapa, foi colhido o líquido de cada tanque abaixo, medido e anotado o pH.
FONTE PRÓPRIA (2017)
FIGURA 20 - SEQUENCIA DO EXPERIMENTO - COLETA – SECAGEM – TRITURAÇÃO –
DIGESTÃO
Material sendo colhido e transportado para o laboratório.
FONTE PRÓPRIA (2017)
49
Após 51 dias de experimento as macrófitas foram colhidas, lavadas com
água destilada e levadas ao laboratório de química da Ulbra Manaus, Amazonas.
No laboratório de química foram secas. A secagem das macrofitas durou 6 dias.
Em seguida trituradas por partes e separadas em raiz, caule e folha obedecendo
a ordem de coleta de cada unidade de previamente identificados como unidades
um, dois, três, branco. As plantas foram trituradas e colocadas em placas de Petri
e em seguida identificadas. Após essa etapa, cada conteúdo da placa de Petri, foi
digerido em ácido nítrico e aquecidas em chapa a 200 0C.
AQUECIMENTO DAS MACRÓFITAS
Nessa etapa ocorreu o processo de aquecimento das macrófitas à uma
temperatura de 200OC. Cada parte da macrófita como a raiz, o caule e a folha foi
posta em tigelas separadas, identificadas, já trituradas, e foram diluídas com
Ácido Nítrico para sofrerem a digestão em uma temperatura de 2000 C.
FIGURA 21 - AQUECIMENTO DAS MACRÓFITAS
FONTE: PRÓPRIA (2017)
50
PESAGEM DA RAIZ. CAULE E FOLHA DAS MACRÓFITAS
Posteriormente, após a diluição das partes da planta, foi pesada em uma
balança e anotada cada pesagem. Depois, as diluições ficaram umas duas horas
para atingir a consistência desejada como resultado da diluição.
FIGURA 22 - RAÍZ FIGURA 23 – CAULE FIGURA 24 - FOLHA
MASSA= 0,502 GRAMAS MASSA= 0,502 GRAMAS MASSA= 0,503 GRAMAS
FONTE PRÓPRIA (2017) FONTE PRÓPRIA (2017) FONTE PRÓPRIA (2017)
COAGEM E FILTRAGEM DAS MACRÓFITAS - EXEMPLARES 12 SUBUNIDADES
Posteriormente, cada parte da planta, já diluída, foi coada e filtrada. Todo
conteúdo foi embalado em vidros, identificados e etiquetados e fechados com
tampas. Em seguida, o resultado dos processos de coagem e filtração como
mostra a figura 25, em seguida.
51
FIGURA 25 – COAGEM E FILTRAGEM DAS MACRÓFITAS
FONTE: PRÓPRIA (2017)
Em seguida, foram levados ao laboratório de analises e identificação de
metais de nome Microlab, localizado na Av. Tarumã, 905 Bairro Centro, Manaus,
Amazonas.
No laboratório cada material foi submetido ao teste de Espectrometria de
absorção atômica (AAS - Atomic Absorption Spectrometry) onde se utiliza esse
método para determinação qualitativa e quantitativa de elementos metais, semi-
metais e alguns não metais em uma ampla variedade de amostrais como
ambientais em águas, solos e plantas como as macrófitas. A espectrometria de
absorção é a técnica mais utilizada para análises elementares em mg/ L como o
que foi utilizado nesse projeto (WELZ; SPERLING, 1999).
Em seguida, o resultado dos processos de coagem e filtração como mostra
a figura abaixo.
52
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
FIGURA 26 – RELATÓRIOS MICRO-LAB
FONTE: MICRO-LAB (2017)
53
Os gráficos abaixo, mais uma vez do mesmo estudo já citado, ilustram a
discussão que será narrada.
FIGURA 27 - GRÁFICO DEMONSTRATIVO FIGURA 28 - GRÁFICO DEMONSTRATIVO
DO TANQUE UNIDADE 1 DO TANQUE UNIDADE 2
Tanque – unidade 1 (mg/L)
40% de chorume em água
FONTE: PRÓPRIA (2017) FONTE: PRÓPRIA (2017)
Nos resultados apresentados acima nas figuras 27 e 28 observou-se uma
menor absorção e adsorção com relação a alguns metais analisados. De acordo
com os gráficos das unidades um e dois, acima, foi demonstrado uma menor
afinidade pelos metais arsênio, cádmio, cromo, chumbo por parte da macrófita do
gênero Pistia stratiotes.
Por outro lado há maiores afinidades por alguns metais como o cobre,
mercúrio, o selênio e o zinco.
Tanque – unidade 2 (mg/L)
50% de chorume em água
54
Observou-se que no caso do cobre houve absorção e adsorção pela planta
nas unidades 1 e 2 por diferentes partes da planta e os valores se mantiveram
próximos, mesmo tendo os tanques dessas unidades, proporções diferentes de
toxicidade correspondentes a 40 % e 50% do lixiviado.
Com relação aos metais Mercúrio, Selênio e Zinco houve maior afinidade
por parte da macrófita Alface d’água onde houve bioacumulação desses metais
em meios com maior toxicidade, como no caso do tanque dois, que se verificou
maior absorção e adsorção na raíz da macrófita. O local onde se verifica maior
adsorção de mercúrio é na raíz da macrófita.
O selênio teve melhor adsorção e absorção na unidade um ocorrendo a
bioacumulação na raiz, caule e folha.
Na unidade do tanque dois o selênio teve maior bioacumulação na raíz
seguido pelo caule. E nas folhas ficou abaixo das taxas de referência. Observou-
se melhor desempenho da alface d água em meio menos tóxico com relação a
este metal.
Nestas duas unidades o metal com maior afinidade foi o Selênio, seguido
do Zinco, mercúrio e por último o cobre.
O cobre foi bioacumulado no valor máximo de 0,013 mg/L pela raiz da
macrófita, no tanque da unidade um, onde tinha a menor taxa de contaminação,
ou seja, 8 litros de lixiviado em 20 litros de água de acordo com o resultado da
figura 27.
Como o cobre faz parte dos metais essenciais aos processos metabólicos
dos seres vivos, conclui-se que pequena quantidade do metal encontrada nas
amostras foi devido à atividade metabólica das plantas, tempo de exposição ao
contaminante, ou ainda por concentração em possíveis fontes poluidoras
(SOARES, 2006).
O metal como cobre é essencial para as plantas participando de processos
fisiológicos, como fotossíntese, cadeia respiratória e fixação do nitrogênio se
processando em quantidades pequenas (AZEVEDO, 1988).
Os resultados obtidos corroboram com a afirmação de que algumas
macrófitas, dependendo do gênero, terão maior ou menor afinidade por diferentes
metais (AZEVEDO, 1988).
Na macrófita do tipo aguapé ou Eichornia crassipes é mais eficiente em
retirar quantidades de íons como o cádmio em 0,7 mg por peso seco de biomassa
55
e o níquel em 0,5 mg por peso seco de biomassa (AZEVEDO, 1988). No caso da
Pistia stratiotes as dosagens observadas nos gráficos se mantiveram baixas com
relação a estes metais citado por AZEVEDO (1988).
FIGURA 29 - GRÁFICO DEMONSTRATIVO DO TANQUE UNIDADE 3
Tanque – unidade 3 (mg/L)
70% de chorume em água
FONTE: PRÓPRIA (2017)
No gráfico da Unidade 3 observou-se uma maior afinidade pelo metal
mercúrio com bioacumulação na raiz. A maior toxicidade foi determinante para
aumentar a afinidade da planta com o metal em questão elevando seu teor de
adsorção.
Observou-se que o selênio foi mais adsorvido na raiz do que no caule. O
que diferencia do ocorrido na unidade um, onde o selênio teve sua afinidade com
56
a planta em quantidades bem próximas, tanto no caule quanto na raiz.
De acordo com a figura 29 o cobre foi bioacumulado no valor máximo de
0,013 mg/L pela raiz.
A parte aérea teve maior absorção de zinco na unidade três. Esse
resultado foi confirmado com os estudos de CRUZ (2011), onde afirma que nas
folhas ocorre maior presença do zinco. O que corrobora com o resultado
laboratorial onde houve maior bioacumulação com o aumento da toxicidade.
No cultivo de macrófita em água de drenagem verificou maior acúmulo
de cobre (Cu) e zinco (Zn) nas raízes dessa macrófita o que foi potencializado
pelo aumento da disponibilidade desses elementos em solução (CRUZ, 2011).
De acordo com os resultados pode-se observar na tabela 1, a seguir,
que possuiu maior afinidade pelos seguintes metais, em ordem decrescente, por
parte da macrófita P. stratiotes.
TABELA 1: ORDEM DECRESCENTE DE ABSORÇÃO E ADSORÇÃO DOS ÍONS METAIS NA
FITORREMEDIAÇÃO, QUANTITATIVAMENTE
Se - Selênio;
Zn - Zinco;
Hg - Mercúrio:
FONTE PRÕPRIA (2017)
Considerando as diferentes taxas de toxicidade dos tanques um, dois e três
e, de acordo com os dados avaliados, analisou-se que quanto maior a toxicidade
do meio líquido maior foi a capacidade da planta na absorção e adsorção dos íons
principalmente com relação ao mercúrio. Evidenciou-se que houve maior
adsorção na raíz em relação ao íon mercúrio na unidade 3.
TANQUES ORDEM
DECRESCENTE
UNIDADE 1 Se > Zn > Hg
UNIDADE 2 Se > Zn > Hg
UNIDADE 3 Hg > Se > Zn
57
Em seguida, as comparações nas tabelas abaixo:
TABELA 2 - COMPARAÇÃO DAS PARTES DA P. stratiotes QUANTO AO METAL MERCÚRIO
(Hg) NA QUANTIDADE QUE FOI ABSORVIDO NAS QUATRO UNIDADES
FONTE PRÓPRIA – 2017
FIGURA 30 - GRÁFICO COMPARATIVO ENTRE OS TRÊS TANQUES QUANTO AO
MERCÚRIO
FONTE PRÓPRIA (2017)
TANQUE
Planta
0,5gramas
METAL
(Hg) mg/L
FOLHA
CAULE
RAÍZ
1 mg / L <0,002 <0,002 0.063
2 mg / L <0,002 <0,002 0.074
3 mg / L <0,002 <0,002 0.439
BRANCO mg / L <0,002 <0,002 0.062
58
Comparando a tabela 2 com o gráfico 30, observou-se que houve maior
adsorção pelo metal mercúrio no tanque de unidade 3 onde havia maior
concentração de toxicidade. A afinidade da macrófita na fitorremediação cresce
com maior contaminação.
TABELA 3 – COMPARAÇÃO DAS PARTES DA MACROFITA P. stratiotes QUANTO AO
METAL SELENIO (Se)
FONTE PRÓPRIA (2017)
FIGURA 31 – GRÁFICO COMPARATIVO ENTRE OS TRÊS TANQUES QUANTO AO SELÊNIO
FONTE PRÓPRIA ( 2017)
TANQUE
Planta=
0,5gramas
METAL
(Se) mg / L
FOLHA
CAULE
RAÍZ
1 mg / L 0,118 0,306 0.309
2 mg / L 0,003 0,131 0.269
3 mg / L 0,003 0,114 0.308
BRANCO mg / L <0,003 <0,003 0.150
59
Comparando a tabela 3 com a figura 31, observou-se que o grau de
toxidade não interferiu de forma determinante na bioacumulação pela raíz onde
nas três unidades de tanques a quantidade bioacumulado de selênio foi
equivalente.
Nos caules constatou-se que no tanque um, com menor toxicidade, houve
maior absorção de selênio e nos tanques dois e três apesar das diferentes taxas
de toxicidade as quantidades de selênio se equiparam.
Nas folhas, observou-se que houve maior absorção no tanque com menor
toxidade, tanque um, como demonstrado na figura 31.
Nos tanques dois e três se observou que no caule e na raíz ocorreu
pouquíssima absorção do selênio como demonstrado na tabela 3 e figura 30.
O selênio pode provocar uma provável reação da planta quanto à
quantidade de metal bioacumulado, indicando seu efeito tóxico em maiores
concentrações, de acordo com o que foi observado (MALIK, et al, 2007).
A eficiência de remoção do metal pelas macrófitas é maior para maiores
concentrações do metal, porém, paralelamente a isso, pronunciam-se os sintomas
de toxicidade (OLIVEIRA, 2012).
60
TABELA 4 – COMPARATIVO DAS PARTES DA MACRÓFITA P. STRATIOTES QUANTO AO
METAL ZINCO (Zn)
FONTE PRÓPRIA – 2017
FIGURA 32 – GRÁFI CO COMPARATIVO ENTRE OS TRES TANQUES QUANTO AO
ZINCO
FONTE PRÓPRIA (2017)
TANQU
Planta=
0,5gramas
METAL
(Zn)mg/L
FOLHA
CAULE
RAÍZ
1 mg / L 0,041 0,056 0,067
2 mg / L 0,024 0,034 0,087
3 mg / L 0,069 0,072 0,094
BRANCO mg / L 0,059 0,073 0.080
61
Conferindo a tabela 04 com a figura 32, observou-se que a planta
demonstrou maior afinidade pelo metal zinco na região da raiz. E quanto maior a
toxidade, maior a sua adsorção.
O percentual de remoção, apresentado na Tabela 4 e figura 32 indicam o
quanto de zinco foi removido pela biomassa de cada alface-d’água cultivada,
tendo como referência a contaminação inicial total da solução e pode-se notar
que a capacidade de remoção de zinco da solução pela planta foi potencializada
pelo aumento da toxicidade na solução contaminada, em todas as concentrações
avaliadas.
Ao analisar a planta como um todo e avaliando os metais mercúrio, selênio
e zinco observou-se que o aumento das doses de toxicidade majorou o
percentual de remoção dos metais pela planta, tanto na raiz como nas partes
aéreas.
Evidenciou-se que a identificação de alguns íons na planta macrófita,
assim como suas dosagens em mg/L para uma quantidade de massa em peso de
0,5 gramas de biomassa, nos resultados dos exames laboratoriais de cada parte
da macrófita, obteve-se resultados diferentes para cada tipo de metal.
Apreciou-se que a Alface-d’água possui potencial para reduzir os níveis de
zinco, selênio, cobre e mercúrio presentes em soluções contaminadas,
absorvendo-os e armazenando-os em seus tecidos.
Entretanto, para utilização da macrófita Alface d’ água na remediação de
corpos hídricos é necessário avaliar a sua eficiência na remoção desse elemento
pela biomassa da planta a fim de conhecer seu real potencial com maior
toxicidade.
Os demais íons de metais arsênio, cádmio, cromo, chumbo, níquel foram
detectados em quantidades pequenas e abaixo do valor de 0,010 mg/L ou ainda
abaixo da taxa de referência de acordo com os parâmetros do método utilizado
(Methods for the examinations of water and wastewater APHA-AWWA-WEF)
fornecidos pelo laboratório Microlab.
Ao checar os dados obtidos verificou-se que a presença de zinco e cobre
nas folhas em quantidade satisfatória é relevante, pois ambos participam do
crescimento saudável da planta e tiveram sua bioacumulação registrada nos 51
dias de exposição ao meio tóxico.
62
A toxicidade do metal e sua absorção e adsorção está diretamente
relacionada à dose e tempo de exposição de acordo com o grau de toxicidade em
metais essenciais ou potencialmente tóxicos. Embora íons como o cobre, zinco e
selênio sejam micronutrientes essenciais para o crescimento e desenvolvimento
de plantas em baixos níveis e pode ser um potente inibidor da fotossíntese
quando em excesso, o que pode justificar a mudança de coloração e perda de
vitalidade apresentadas (ROSA, et al. 2012).
Verificou-se que o nível de bioacumulação dos metais analisados
aumentou em função do grau de contaminação e do tempo de exposição
(OLIVEIRA, 2012).
A eficiência de remoção do metal pelas macrófitas é maior para maiores
concentrações do metal MALIK (2007).
As macrófitas têm diferentes afinidades por metais. Esta atuação difere de
uma espécie para outra. A Pistia stratiotes ou alface d’água tem demonstrado boa
biorremediação por metais cromo, zinco, selênio e mercúrio (DUCIÉ; POLLE,
2005).
63
5. CONCLUSÃO
Tornou-se possível apurar o desempenho das macrófitas e sua atividade
fisiológica ao fitorremediar metais de alta toxicidade realizando a bioacumulação.
As diferentes proporções de toxicidade nas unidades 1, 2, 3 dos tanques
do experimento resultaram na menor ou maior capacidade da atividade fisiológica
da planta onde se observou que em meio com maior toxicidade houve mais
bioacumulação em especial com relação aos metais mercúrio e zinco.
Aferiu-se, portanto, que a Alface-d’água ou Pistia stratiotes possui potencial
para reduzir os níveis desses metais presentes em soluções contaminadas.
Novos estudos podem ser aprofundados na utilização da macrófita Pistia
stratiotes na remediação de corpos hídricos contaminados e talvez seja
necessário avaliar a sua eficácia em proporção de toxicidade mais elevada para
medir seu potencial em fitorremediar.
Considerou-se ser interessante a contribuição deste projeto e seu uso em
lagoas de lixiviado em aterros sanitários do Amazonas.
64
6. REFERÊNCIAS
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7. ANEXOS
TANQUE UNIDADE 1 - RESULTADO LABORATORIAL
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TANQUE UNIDADE 2 - RESULTADO LABORATORIAL
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TANQUE UNIDADE 3 - RESULTADO LABORATORIAL
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TANQUE UNIDADE BRANCO - RESULTADO LABORATORIAL
