Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://revistapolimeros.org.br/article/doi/10.1590/0104-1428.1757
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Potencial dos resíduos do processamento de camarão para remediação de águas contaminadas com drenagem ácida mineral

Potential of shrimp-shell residue in natura for the remediation of mine impacted water (MIW)

Núñez-Gómez, Dámaris; Nagel-Hassemer, Maria Eliza; Lapolli, Flávio Rubens; Lobo-Recio, Maria Ángeles

Downloads: 0
Views: 968

Resumo

A drenagem ácida mineral (DAM) é um dos mais graves impactos ambientais da mineração. Cursos de água impactados pela DAM são avaliados como impróprios acarretando graves impactos ambientais e problemas socioeconômicos severos. Este estudo visa identificar o potencial de um resíduo, casca de camarão, como fonte de quitina e alcalinidade para remediação de águas contaminadas por DAM visando seu posterior reuso para fins secundários não potáveis. Foram efetuados ensaios com a casca de camarão, diferenciando entre corpo (CR) e cabeça (CB), e quitina comercial (QT, 70% de pureza), para o tratamento de amostras de água superficiais e subterrâneas impactadas da Região Carbonífera Catarinense/SC (Brasil). Realizaram-se ensaios em duplicata e em regime de batelada variando o teor de substrato, tempo de contato e velocidade de agitação. Conseguiu-se a remoção quase total de Fe (>92%) e Al (>99%) e uma remoção de Mn entre 40-60%. CR apresentou os melhores resultados após 48h de tratamento com 200 rpm e 10 gL–1de substrato. O aumento no pH foi mais significativo nas amostras contendo CR, passando o pH de ~3 para ~7. Os resultados indicaram o potencial da utilização direta da casca de camarão para o tratamento de efluentes para reuso secundário não potável.

Palavras-chave

biorremediação, quitina, reuso, sorção, metais dissolvidos.

Abstract

The mineral acid mine drainage (AMD) is one of the most serious environmental impacts of mining. Watercourses impacted by DAM are assessed as unfit, causing serious environmental consequences and severe socioeconomic problems. The main objective of the present study is to evaluate the potential of a residue, shrimp-shell, as source of chitin and alkalinity for remediation of mine-impacted water (MIW), seeking their subsequent reuse for secondary non-potable reuse. Comparative tests with the shrimp-shells were performed, differentiating between body (CR) and head (CB), and commercial chitin (QT 70% purity), with samples of surface water and groundwater from the impacted “Região Carbonífera Catarinense” (Brazil). Assays were performed in batch-microcosms with different concentrations of substrate, contact time and stirring speed. Metals were almost removed [Fe (> 92%), Al (> 99%), and Mn (40-60%)]. CR showed the best results after 48 hours of treatment with 200 rpm and 10 g L–1 of substrate. The higher increase in pH was in the samples with CR, from ~ 3 to ~ 7. The results indicated the potential of direct use of shrimp shells to treat effluents for secondary non-potable reuse.

Keywords

chitin, bioremediation, sorption, reuse, solved metals.

References

1. Ortiz, L., & Teixeira, E. C. (2002). Meio ambiente e carvão: impactos da exploração e utilização. Porto Alegre: FEPAM.

2. Daubert, L. N., & Brennan, R. A. (2007). Passive remediation of acid mine drainage using crab shell chitin. Environmental Engineering Science, 24(10), 1475-1480. http://dx.doi.org/10.1089/ees.2006.0199.

3. Nordstrom, D., & Alpers, C. (1999). Geochemistry of acid mine waters. In G. Plumlee, & M. J. Logsdon (Ed.), The environmental geochemistry of mineral deposists (Reviews in Economic Geology, Vol. 6A, pp. 133-156). Littleton: Society of Economic Geologists.

4. Rubio, J. (1998). Tratamento de minério. Rio de Janeiro: CETEM.

5. Skousen, J., Rose, A., Geidel, G., Foreman, J., Evans, R., & Hellier, W. (1998). Handbook of technologies for avoidance and remediation of acid mine drainage. Morgantown: National Mine Land Reclamation Center.

6. Brady, K. B. C., Hawkins, J. W., Miller, K., & Cuddeback, J. E. (2001). EPA-821-B-01-010: coal remining: best management practices guidance manual. Washington, DC: Environmental Protection Agency.

7. López Pamo, E. (2002). Tratamientos pasivos de drenajes ácidos de mina: estado actual y perspectivas de futuro. Boletín Geológico y Minero, (113), 3-21.

8. Morin, K. A., & Hutt, N. M. (1997). Environmental geochemistry of minesite drainage: practical theory and case studies. Canada: MDAG Publishing.

9. Mills, C. (1995). Acid base accounting (ABA), metal leaching tests procedures and kinetic testwork interpretation. Vancouver: Acid Rock Drainage of Mining Association of British Columbia. Recuperado em 22 de abril de 2014, de http://technology.infomine.com/enviromine/ard/Acid-Base%20Accounting/ABAdiscussion.htm#Mills.

10. Velazquez, C. L. (2006). Quitina y quitosano: materials del pasado para el presente y el futuro. Avances en Química, 1(2), 15-21. Recuperado em 22 de abril de 2014, de http://www.saber.ula.ve/bitstream/123456789/18309/2/divulg-1-2-2006.pdf.

11. Farooq, U., Kozinski, J., Khan, M., & Athar, M. (2010). Biosorption of heavy metal ions using wheat based biosorbents: a review of the recent literature. Bioresource Technology, 101(14), 5043-5053. http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2010.02.030.

12. Veglio, F., & Beolchini, F. (1997). Removal of metals by bisorption: a review. Hydrometallurgy, 44(3), 301-316. http://dx.doi.org/10.1016/S0304-386X(96)00059-X.

13. Spinelli, V. A. (2001). Quitosana, polieletrólito natural para o tratamento de água potável (Disertação de mestrado). Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.

14. Braconnot, H. (1811). Sur la nature des champignons. Annals of Chemistry and Physics, 79, 265-304.

15. Odier, A. (1823). Mémoire sur la composition chimique des paties cornées des insectes. Mémoires de la Société d'Histoire Naturelle, 1, 29-42. Recuperado em 22 de abril de 2014, de http://www.biodiversitylibrary.org/item/23445#page/45/mode/1up.

16. Dutta, P. K., Ravikumar, M. N. V., & Dutta, J. (2002). Chitin and chitosan for versatile applications. Journal of Macromolecular Science, Part C: Polymer Reviews, 42(3), 307-354. http://dx.doi.org/10.1081/MC-120006451.

17. Mcafee, B. J., Gould, W. D., Nadeau, J. C., & da Costa, A. C. (2001). Biosorption of metal ions using chitosan, chitin, and biomass of Rhizopus oryzae. Separation Science and Technology, 36(14), 3207-3222. http://dx.doi.org/10.1081/SS-100107768.

18. Franco, L. D. O., Maia, R. D. C. C., Porto, A. L. F., Messias, A. S., Fukushima, K., & Campos-Takaki, G. M. D. (2004). Heavy metal biosorption by chitin and chitosan isolated from Cunninghamella elegans (IFM 46109). Brazilian Journal of Microbiology, 35(3), 243-247. http://dx.doi.org/10.1590/S1517-83822004000200013.

19. Vijayaraghavan, K., Jegan, J. R., Palanivelu, K., & Velan, M. (2005). Nickel recovery from aqueous solution using crab shell particles. Adsorption Science and Technology, 23(4), 303-312. http://dx.doi.org/10.1260/0263617054770002.

20. Simionato, J. I., Paulino, A. T., Garcia, J. C., & Nozaki, J. (2006). Adsorption of aluminium from wastewater by chitin and chitosan produced from silkworm chrysalides. Polymer International, 55(11), 1243-1248. http://dx.doi.org/10.1002/pi.2070.

21. Lobo-Recio, M. Á., Lapolli, F. R., Belli, T. J., Folzke, C. T., & Tarpani, R. R. Z. (2013). Study of the removal of residual aluminum through the biopolymers carboxymethylcellulose, chitin, and chitosan. Desalination and Water Treatment, 51(7-9), 1735-1743. http://dx.doi.org/10.1080/19443994.2012.715133.

22. Tarpani, R. R. Z. (2012). Remoção de alumínio monomérico de água para abastecimento através da ação da carboximetilcelulose e da quitina (Dissertação de mestrado). Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.

23. Robinson-Lora, M. A., & Brennan, R. A. (2009). Efficient metal removal and neutralization of acid mine drainage by crab-shell chitin under batch and continuous-flow conditions. Bioresource Technology, 100(21), 5063-5071. http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2008.11.063. PMid:19560340.

24. Gamage, A., & Shahidi, F. (2007). Use of chitosan for the removal of metal ion contaminants and proteins from water. Food Chemistry, 104(3), 989-996. http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.01.004.

25. Peter, M. G. (1995). Applications and environmental aspects of chitin and chitosan. Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry, 32(4), 629-640. http://dx.doi.org/10.1080/10601329508010276.

26. Gildberg, A., & Stenberg, E. (2001). A new process for advanced utilisation of shrimp waste. Process Biochemistry, 36(8), 809-812. http://dx.doi.org/10.1016/S0032-9592(00)00278-8.

27. Possamai, F. P., Viana, E., Schulz, H. E., Costa, M. M. D., & Casagrande, E. (2007). Lixões inativos na região carbonífera de Santa Catarina: análise dos riscos à saúde pública e ao meio ambiente. Ciencia & Saude Coletiva, 12(1), 171-179. http://dx.doi.org/10.1590/S1413-81232007000100020. PMid:17680068.

28. Estudos Ambientais Ltda. (1995). Influência da poluição da mineração de carvão no cultivo de camarão da empresa lusomar Araranguá – Santa Catarina. Porto Alegre: Estudos Ambientais Ltda.

29. Muñoz Espinosa, H. R. (2001). Impactos e conflitos na gestão de recursos hídricos do sul de Santa Catarina, Brasil. In UNESCO, Agua, vida y desarrollo (pp. 1-12). Santiago: Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura.

30. Revista da Associação Brasileira da Carcinicultura – ABCC. (2014). Recuperado em 22 de abril de 2014, de http://issuu.com/marineumarocha/docs/revista_edi____o_janeiro_de_2014.

31. Moura, C. M. D., Muszinski, P., Schmidt, C., Almeida, J., & Pinto, L. A. A. (2006). Quitina e quitosana produzidas a partir de resíduos de camarão e siri: avaliação do processo em escala piloto. Vetor, 16(1/2), 37-45. Recuperado em 22 de abril de 2014, de http://www.researchgate.net/publication/270049228.

32. Cardoso, M. (2008). Contribuição ao estudo da reação de desacetilação de quitina: estudos da desacetilação assistida por ultra-som de alta potência (Tese de doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos.

33. Hawke, D. J., Sotolongo, S., & Millero, F. J. (1991). Uptake of Fe (II) and Mn (II) on chitin as a model organic phase. Marine Chemistry, 33(3), 201-212. http://dx.doi.org/10.1016/0304-4203(91)90067-7.

34. Benguella, B., & Benaissa, H. (2002). Cadmium removal from aqueous solutions by chitin: kinetic and equilibrium studies. Water Research, 36(10), 2463-2474. http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1354(01)00459-6. PMid:12153012.

35. Zhou, D., Zhang, L., Zhou, J., & Guo, S. (2004). Cellulose/chitin beads for adsorption of heavy metals in aqueous solution. Water Research, 38(11), 2643-2650. http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2004.03.026. PMid:15207594.

36. Brasil. Ministério do Meio Ambiente. Conselho Nacional do Meio Ambiente. (2011, 13 de maio). Resolução CONAMA n° 430, de 13 de maio de 2011. Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Brasília.

37. Brasil. Conselho Nacional do Meio Ambiente. (2005, 17 de março). Resolução CONAMA nº357, de 17 de março de 2005. Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Brasília.

38. Robinson-Lora, M. A., & Brennan, R. A. (2011). Anaerobic precipitation of manganese and co-existing metals in mine impacted water treated with crab shell-associated minerals. Applied Geochemistry, 26(5), 853-862. http://dx.doi.org/10.1016/j.apgeochem.2011.02.006.
588371cf7f8c9d0a0c8b4a8a polimeros Articles
Links & Downloads

Polímeros: Ciência e Tecnologia

Share this page
Page Sections