DIAGNÓSTICO DO EFLUENTE ÁCIDO GERADO NA MINA DE

XXI ENTMME -- Natal-RN. novembro 2005.
DIAGNÓSTICO DO EFLUENTE ÁCIDO GERADO NA MINA DE URÂNIO
PARA SUBSIDIAR ESTUDOS DE REMEDIAÇÃO BIOLÓGICA
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l S. Benedetto 1, S. K. Almeida , A.C.Q. Ladeira , R. F. Vazoller e H. A. Gomes
1- Centro de Desenvolvimento de Tecnologia Nuclear (C DTN/CNEN)Campus da UFMG
Cx. Postal 941 -30 123-970 Belo H or izont ~ - MG
E-mail: ska(w,cdtn.hr, jsb(a),cdtn.br, acul taKdtn.hr
3
Pampulha
2- Departamento de Microbiologia- Instituto de Ciênc ias Biomédicas- USP
E-mail: vazo llcr(aiuol.com.br
3 - Laboratório Poços de Ca ldas (Colab/CNEN)
E-mail: hgomcs(<Ccncn.gov.br
RESUMO
Um dos mai s sérios problemas ambientais criados pela indústria de mineração é a drenagem ácida de mina. Em uma
planta de urânio em fase de descom issionamento. de propriedade das Indústrias Nuc leares do Bras il - INB , este
problema é preocupante. A presença de sulfetos de ferro, tais como pirita. gera água com acid ez acima dos níveis
permitidos pela legis lação e desta tonna, impróprio para descarte no amb iente. A indústria mantém um a lto custo
com tratamento da água ácida da mina c dos botas-fora e este consiste cm neutralização com cal e precipitação dos
metais pesados. O tratamento da água ác ida usando bactérias redutoras de su lfato tem sido usado em outros países,
obtendo bons resultados bem como va ntagens cconômicas, sendo portanto objcto dessa pesqui sa. Um estudo
sazonal toi realizado com bactérias redutoras de su lfato presentes no ctluentc líquido e sedimentos das mina e de
dois botas-lora de mina de urânio - BF4 e BF8, em fase de descomissionamento, cm Poços de Ca ldas. Este estudo
mostra a presença de BRS no ambiente analisado, bom como alguns fa tores relacionados com a presença de BRS.
tais como: oxigenio dissolvido, pH e matéria orgâ ni ca . Os resultados mostraram a presença das BRS nos etl uentcs
contendo altos teores de metais. baixo pH c elevada concentração de oxigênio dissolvido.
PALAVRAS-CHAVE: Bactérias sultàto-redutoras, drenagem ácida de mina . tratamento biológico.
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J.
S. 13enedeno 1, S. K. Almeida ' , A.C.Q. Lade ira ' , R. F. Vazoller2 e H. A. GomesJ
1. INTRODUÇÃO
Um dos mais importantes probl emas que afctam as companh ias de min eração no mundo é a drenagem ácida de mina
(DA M). A DAM é caracterizada por elevad a aci dez, a lt as concentrações de met ais (tais como Cu, Fe, Zn, AI, Pb,
As, Cd, etc.) e a ltas concentmçõcs de sullitto di ssol vido. Tipicame nte, o pH por volta de 3 c a concentração de
sulfato é por volta de 3000 ppm [7J. Portanto, o tratamento dos efl uentes de mina é dirig ido à neutralização da água
e remoção dos metais e sulfato disso lvidos.
A técn ica tradiciona lmente usada para o tratamento da água ác ida de mina tem sido baseada em métodos químicos
de neutra lização e precipitação. Essas técnicas são bastante e leti vas, mas apresenta m a lgumas desvantagens, tais
como a necessidade de construir uma planta de tratamen to ad icional, os altos custos dos reagentes utili zados e a
geração de um volume de rejeitos que necessitam ser di spostos de fom1 a ambienta lmente adequada ..
Uma a lternativa possíve l para o tratamento destes efluentes é a bioremed iaçào usando bactérias redutoras de sulfato
(BRS), apresentando a va ntagem de que esses microrganismos crescerem em amb ientes de mina. Na verdade 13RS
têm sido isoladas do fundo de lagos de mina [2]. Neste pr<leesso biol ógico o decrésc imo da ac idez é decorren te da
redução do sultàto a su lfito e prec ipitação dos metais como sul fetos , conforme reaçõcs seguintes:
( I) SO/ - + 2C H,O (2) H2S + M' 2
H,S + 2 HCOJ
MS + 2H '
Muitos pa íses tem minas não ativas onde a DAM é um sério problema devido aos altos níveis de ac idez. A região
carvoe ira do sul do Bras il é um exemplo disso. A indústri a nuclear cm Poços de Ca ldas, MG - " Indústrias Nucleares
do Brasi l" - INI3 tem sido objcto de estudos para viabilizar um tratamento da água ácida gerada da mina [l O].
O objcti vo deste estudo consistiu de num diagnóstico sazonal da presença de bactérias redutorus de sulfato cm um
sistema aq uático do Complexo Industrial cm Ca ldas, MG. Este estudo in cluiu a caracteri zação das amostras em
diferentes pontos c profundidades. Ainda nesta etapa foram rea li zados ensaios pre liminares de redução de sullàto a
partir da inoculaçàn de bactérias presentes no etlucnte do bota fora 8 - BF8
2
METODOLOGIA
2.1. Amostragem
As amostras de água c sedimento toram coletadas em três pontos do complexo mineral de urânio de Poços de
Caldas: Cava da mina (CM), Bota-fo ra 4 (BF4) e, Bota-fo ra 8 (BFX). As amostras de água toram coletadas c
armazenadas cm frascos de vidro, estérei s, cheios até a borda. O sedimento foi coletado, co locado cm sacos
plásti cos c fechados , com exceçào das amostras da cava da mina onde foi utilizado o colctor tipo core.
2.2. Análises microbiológicas
Foram feitas contagem total de bactérias c determinação da ocorrênci a de BRS nas amostras de água e sedimento.
Para contagem tota l de bactérias, amostras de água foram fixadas com formald e ído - 2% e coradas com laranja de
acridina - I ,O g/L. Após cinco minutos de conta to, as amostras foram filtradas com membrana de policarbonato,
enegrecidas com Sudam Bl ack, com 0, 22 ftm de poro. A membrana toi analisada sob microscóp io de
epitluorescêncía, onde toram contados 50 campos , totali zando uma área de 625 mm 2
A detcrn1inação da oco rrência de BRS nas amostras de água e sed imento foi rea li zada através de cult ivo em meio
Postgate B, usando o método dos múltiplos tubos (série de cinco tubos). O número mais provável por grama ou
volume (NM P.g 1 ou mL-1 ) de BRS foi determinado usando a tabel a de número mais provável adeq uada às diluições
realizadas (9].
2.3. Análises químicas e radiológicas
Foram rea li zadas análises de man ganês, z inco, fos fà to, su lfa to e dos radionuclídeos: urân io, tório. As análises de
dureza (cá lcio e magnés io}, manganês c z im:o to ram reali zados por espectrometria de absorção atõm ica por plasma
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XXI ENTMM E - Natai-RN , novembro 2005 .
acoplado induti vamente. O fostàto foi ana lisado através de espectrofotomctria co m molibdato. O sulfato foi
analisado por espectrofotometria com cloreto de bario e o flu oreto por potenciometria com e letrodo seletivo
(Nasc imento e/ ai., 19X8). O urânio e o tório foram anali sados por cspectrofotometria com arscnazo III segundo
Fuk uma e/ ai. , 200 I.
2.4 Ensaios preliminares de redução de sulfato
Os experi ment os de redução fo ram reali zados com linhagens coletadas em água no ponto BF8, c adaptadas para pH
6. O teste foi realizado com meio Postgatc B ( contém reagentes diversos fundamentais para o cresci mento das
bactérias), preparado com água coletada no ponto BF8 cm frascos de 50 mL com tampa de rosca. Os frascos foram
preenchidos até a borda, sendo 25 mL preenchido pel o inóculo. Foi incubado frascos para DO (dia da inoculação),
D7(após 7 dias), Dl4(após 14 dias) e D2 1(a pós 2 1 di as). Para maior confiabi lidade do ex perimento foram feitas três
determinações dos princ ipais elementos constituintes e calcul ado o valor médio.
2.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Ana li sando os resultados apresentados na tabela I verifica-se a presença de alta concentração de metai s c sulfato e m
todas as amostras col etadas. Garcia et ai, 200 1 [4) verificaram que água ácida procedente de mina pirítica da
Espan ha apresentou va lor de sultàto que variou de I ROO a 2000 ppm , enquanto o valor de zinco obtido esteve entre
30 c 50 ppm. Tais va lores fora m mais elevados do que os encontrados no present e estudo, conforme pode ser
observado na Tabela I.
Tabela I . An álises quími cas das amostras dos pontos CM, BF8 and BF4
Pontos
F 2-
Po/-
Mn
Zn
S04 2-
Água
CM
7 1,0
4 ,60
97,7
16,8
1385,5
BF8
116,8
< 0,03
137 ,6
22 ,6
I 548,8
BF4
121,4
< 0, 03
107,4
18,0
1247,1
Sedimento
CM
4 ,2
0 , 14
4 ,9
0,94
12 , 1
BF8
0 ,06
0 ,2 2
0 ,24
0 ,06
2,9
BF4
0 ,04
0,25
LI
0,04
0,43
Na Figura I estão apresentados os resul tados obtidos das análises de contage m tota l de bactérias e das bactérias
su ltà to redu toras. Os va lores médios obtidos no presente estudo concorda m com os publicados po r outros autores,
estes foram: Bota foraS (B F8) - 1.1.1 O" bactéri a I m L, cava da mina (CM)- 3,5. 1o' bactéria I mL e no bota fo ra 4
(BF4) - 3,4.1 0 5 bactéria I ml. Foi observado a ocorrênc ia de bactérias nas amostras de água c no Bota-fora 8 (BF8)
verificou-se que o eflu ente deste local apresentou uma grande capacidade para cresc imento bacteriano durante o
período estudado. O maior valor de contagem total de bactéria ( 13.3. 10 5 bac téria I ml) foi observado cm Fevereiro
neste ponto - BF8. Frümmichen et ai. (2004) [3) rea lizaram estudos de microcosmos simulando lagos de ca va de
mina contendo água ácida (pH ~ 2,6). Os resultados para contagem total de bactérias na coluna de água obt idos por
esses autores, variaram de I 0 5 a I 06 bactéria I mL.
O va lor médio de bactérias no ponto BF8 ( I, I x I 06 bactéria x mL-1) foi simil ar ao encontrado por Ferrari, 2002 cm
lago oligotrófico. 1.2x I 06 bactéria x mL-1. No entanto no pontos BF4 c CM o número de bactérias/mL to i me nor
que as med idas de Ferrari. Estes resultados podem estar associados com as a ltas conccntmções de meta is na água
áci da c aos baix os val ores de pH (cerca de 3,8). que podem estar interferindo no crescimento bacteriano.
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J. S. Bencdetto1, S. K. Almeida 1, A.C.Q. Ladeira 1, R. F. Vazollcr1 e I!. A. Gomes 3
O maior valor de BRS (2,8 MPN x mL.1) foi observado também em Fevereiro no ponto BF8. Alguns trabalhos têm
mostrado que as altas concentrações de metais pesados e o baixo pH ( 3.0 - 3.5) são fatores limitantes que
influenciam o crescimento de BRS cm águas ácidas de mina, Garcia et ai, 2001 (4).
14
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C)
+
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BF8
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Mês
Figura I. Número total de bactérias -AO (acridine orange)e de bactérias sulfato redutoras
(SBR) observados nas amostras de água dos três pontos.
Na tabela 2 são apresentados os resultados dos ensaios de redução de sulfato em amostras do efluente líquido do
ponto WR8. Observa-se que ocorreu um ligeiro aumento no p H e redução na concentração de alguns metais
presentes, zinco, urânio, e ferro. A força c lctromotriz do meio apresentou uma redução significativa e observa-se
também uma Ligeira redução na concentração de sulfato. Estes resultados, ainda que preliminares, sugerem a atuação
das bactérias sulfato redutoras na precipitação dos metais presentes
Tabela 2. Caracterização química dos ensaios de redução de sulfato
Dia da coleta
E lemento/Óxi
do
x
s
Após 7 dias da
inoculaçào
x
Após 14 d ias da
in oculaçio
x
s
s
Após 21 dias da
inoc ulaçio
x
s
F
28,8
0,95
27,4
3,95
25,1
2,05
23,2
2,72
Zn
19,85
0,63
<0,2
o
<0,2
<0,2
u
0,19
0,012
0,142
0,04
<0, 1
<0,1
o
<0, 1
o
<0,1
o
o
o
<O, I
o
o
o
SOi
2591,5
26,16
2357,0
140,8
2175,0
34,82
2362,6
29,2
FeTotal
16, 13
0,40
5,7
7,36
0,26
0,05
0,605
0,02
Th
1
<0,1
pH
6,0
6,0
6,05
6,11
FEM
-120
-129
-192
-276
X- Média, s - desvio padrão
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3. CONCLUSÃO
Os resultados obtidos para as vari áveis mi crobiológicas apresenta m uma variação sazonal nos três pontos
analisados. Observou-se que as bactérias redutoras de su lfato estavam present.:s c m amostras de água que
apresentavam baixo pH e a ltas concentrações de metais pesados, bem como cm amostras com alto ní ve l de ox igênio.
Estes resultados também foram regi strado em estudos apresentados por outros autores.
Neste estudo experimental, as bactérias sul fato redutoras ocorreram preferencialmente no sedimento, onde se
encontra disponível maior quantidade de matéria orgânica e também no bota fora R - ponto WR8 .
Ensaios preliminares de redução de su ltà to mostraram resultados positi vos relativos à atuaçào das bactérias sulfato
redutoras na precipitação dos metais presentes.
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