Anaerobic structured-bed reactor (AnSTBR) applied to sulfate removal and metals precipitation from acid mine drainage (AMD)

Le résumé fourni par la source

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.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.