Aplicação do reator anaeróbio de leito fixo estruturado (AnSTBR) na remoção de sulfato e precipitação de metais provenientes de drenagem ácida de mina (DAM)

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Cunha, Mirabelle Perossi
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Bioremediation; Biorremediação; Cobalt; Cobalto; Gálio; Gallium; Germânio; Germanium; Metais raros; Metal sulfide; Rare metals; Sulfetogênese; Sulfetos metálicos; Sulfidogenesis
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-14052021-154035/

Indústrias de mineração sofrem com um grave problema ambiental que é a geração natural e incessante de águas ácidas ricas em sulfato e metais como consequência da oxidação dos minerais sulfetados, presentes nos rejeitos e estéreis de mineração, pela água da chuva. Esta água ácida gerada pelo intemperismo químico é chamada de drenagem ácida de mina (DAM) e, quando é descartada in natura nos corpos d\'água, pode contaminar ou causar a morte de espécies aquáticas, bem como causar problemas de saúde nos seres humanos. A remediação desse passivo ambiental torna-se essencial e, nesse sentido, os processos anaeróbios, utilizando reatores biológicos, apresentam-se como a alternativa mais vantajosa por oferecer baixo custo, possibilitar a precipitação e posterior recuperação de metais, além da baixa geração de lodo (resíduos sólidos), quando comparados aos processos químicos. Nesse contexto, o objetivo principal dessa pesquisa foi avaliar o desempenho do reator anaeróbio de leito fixo estruturado, o AnSTBR, que tem como grande benefício a configuração do leito estruturado e fundo cônico que permite descartes de biomassa, prevenindo entupimentos e toxicidade durante sua operação, na biorremediação de DAM. Na primeira parte da pesquisa, o AnSTBR foi avaliado ao ser submetido à estratégia de adição gradual dos metais e nutrientes ao meio contendo DAM sintética, por um período total de 300 dias. Na segunda parte, o objetivo foi identificar se algum metal presente na DAM, utilizada na fase de operação do AnSTBR, influenciou diretamente a concentração de sulfato residual do efluente tratado por meio da utilização da metodologia estatística de planejamento experimental. Na terceira parte, avaliou-se a precipitação dos metais zinco, gálio e germânio, utilizando sulfeto de sódio e sulfeto biogênico a fim de comparação. Como conclusões, verificou-se que o AnSTBR foi satisfatório por remover sulfato e matéria orgânica (demanda química de oxigênio - DQO) no tratamento biológico da DAM sintética, tendo eficiências de remoção variando de 42 a 83% e 68 a 90%, para sulfato e DQO, respectivamente, para uma carga orgânica volumétrica (COV) e carga de sulfato volumétrica (CSV) iguais a 2,25 kg m-3 d-1 e tempo de detenção hidráulica (TDH) de 16 h. Além disso, notou-se a seleção dos microrganismos de interesse no processo de remoção de sulfato ao comparar as amostras do inóculo (início da operação do AnSTBR) e das biomassa aderida na espuma e suspensa no leito, amostradas no último dia de operação do AnSTBR, pelo sequenciamento genético. Também foi possível verificar que o elemento cobalto foi importante para o estabelecimento da sulfetogênese na operação do AnSTBR, obtendo as menores concentrações de sulfato residual no efluente tratado e que a concentração para uma ótima minimização da concentração de sulfato residual no efluente foi a de 10 mg-Co L-1. Em relação à precipitação de sulfetos metálicos de zinco, gálio e germânio, foi identificado uma significativa diferença visual nas partículas sedimentadas e suspensas nos experimentos, principalmente nas amostras com sulfeto biogênico, as quais apresentaram um precipitado marrom no fundo dos tubos falcon, indicando a possível precipitação dos metais. Entretanto, os estudos ainda apresentam desafios e adversidades que apontam para a necessidade de mais detalhes, principalmente dos metais raros, gálio e germânio.