TRABALHO Título Identificação e tratamento de resíduos

TRABALHO
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Título
Identificação e tratamento de resíduos provenientes de
madeira tratada com arseniato de cobre cromatado
Nº de Registro (Resumen)
183
Empresa o Entidad
PUCRS, UFRGS e AES Sul
Nombre
Suzana Frighetto Ferrarini
Autores del Trabajo
País
Brasil
e-mail
[email protected]
Heldiane Souza dos Santos
Brasil
[email protected]
Luciana Gampert Miranda
Brasil
[email protected]
Marçal José Rodrigues Pires
Brasil
[email protected]
Sandra Maria Maia
Brasil
[email protected]
Carla Maria Nunes Azevedo
Brasil
[email protected]
Palabras Clave
CCA, Madeira, Resíduos, FAAS
RESUMO
O emprego de madeira tratada com arseniato de cobre cromatado (CCA) vem crescendo bastante
nos últimos anos. Entre as principais aplicações desta madeira, destacam-se o emprego em postes
para distribuição de energia elétrica e telefonia. Somente no estado do Rio Grande do Sul, dos três
milhões de postes instalados, a taxa de substituição anual ideal deveria ser de 2 a 5%, para tanto, se
faz necessário um programa para disposição e controle de re-uso adequado destes resíduos. Existem
algumas alternativas para os resíduos contendo CCA, dentre elas citam-se a reutilização, a
incineração, a reciclagem e o tratamento. As aplicações mais visíveis para a reutilização destes
resíduos incluem o emprego em cercas para jardins, pilares para muros e como matéria-prima para
outros compostos. De forma geral, estão associados a este processo, altos custos de manipulação,
classificação, transporte e estocagem. No que diz respeito ao tratamento dos resíduos, um dos
primeiros passos é a identificação do preservante presente, uma vez que após anos em serviço, a
coloração dos postes tratados com CCA pode ser confundida com a coloração de outros
preservantes. Para tanto, são empregadas técnicas colorimétricas com o uso de corantes orgânicos.
As principais alternativas de tratamento incluem a extração dos componentes do CCA através de
meios químicos em que são utilizados ácidos orgânicos (cítrico, acético, fórmico e oxálico) e minerais
(sulfúrico, clorídrico e nítrico) para remover Cr, Cu e As dos resíduos da madeira. Através do
emprego destes ácidos é possível reverter as reações de fixação do CCA na madeira por meio da
conversão do Cr, Cu e As para as suas formas solúveis em água. Desta forma, o presente trabalho
se propõe investigar metodologias viáveis de identificação, classificação e extração do CCA em
resíduos de madeira tratada, bem como a adequada disposição dos mesmos.
_________________________
PAPER-183-11022010.DOC
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1. INTRODUÇÃO
Atualmente,
a
madeira
vem
constantemente sendo empregada para
diversas funções, por apresentar inúmeras
vantagens e opções de utilização. Um dos
grandes fatores que favorecem a sua
utilização são as propriedades por ela
apresentadas. Propriedades como: resistência
mecânica, facilidade de usinagem, resistência
química apreciável, isolamento térmico e
elétrico, além de diferentes texturas e
colorações
encontradas
na
natureza,
satisfazendo assim, diversas exigências
comerciais tanto para fins estruturais quanto
1
para fins decorativos . Uma das principais
utilizações da madeira encontra-se na
construção civil devido ao baixo consumo de
energia durante o seu processamento ao ser
comparado a outros materiais, como por
exemplo, o aço, o cimento e o alumínio. A
utilização da madeira para a fabricação de
postes e estruturas para as redes de
transmissão e distribuição elétrica é outro
grande campo de aplicação deste material,
principalmente em países como Estados
Unidos, Canadá, Austrália e África do Sul. No
Brasil, este emprego é mais acentuado nos
2
estados do Sul do país .
A origem biológica da madeira,
constituída essencialmente por uma matriz
relativamente hidrofóbica e de fibras
hidrofílicas, a diferencia de outros materiais
industriais, porém, a grande desvantagem
associada a este fato, é a propensão à
1
deterioração . No ambiente terrestre, os
fungos, as bactérias e os insetos são os
principais agentes biológicos que destroem a
madeira, já, no ambiente marinho, destacam3
se os moluscos e os crustáceos . Para atenuar
ou até mesmo impedir a deterioração da
madeira, algumas medidas vem sendo
constantemente adotadas para obter maior
durabilidade da madeira, como a introdução
de alterações químicas permanentes na
estrutura dos componentes da madeira ou a
incorporação de substâncias na madeira que
lhe confiram maior resistência, como
preservantes, ignífugos e acabamentos
3
superficiais .
Os
preservantes
utilizados
na
proteção da madeira são substâncias
químicas tóxicas principalmente aos fungos,
bactérias e insetos xilófagos. O grau de
proteção oferecido por estas substâncias
depende de alguns fatores como a qualidade
do produto empregado e, principalmente a
1
quantidade introduzida . Os preservantes
hidrossolúveis são os mais utilizados para
esse fim e, são compostos por uma
associação de vários sais solúveis em água
em que as substâncias químicas presentes
possuem ação inseticida e fungicida. Para a
introdução das soluções aquosas destes sais
na madeira, emprega-se um processo de
vácuo-pressão. Nestes processos, os sais
sofrem reações de fixação no interior da
madeira, gerando compostos insolúveis de
difícil lixiviação. Isto acontece devido à
formação de complexos com os componentes
1-2
poliméricos da parede celular da madeira .
Um preservante de grande utilização é o
arseniato de cobre cromatado (CCA). O CCA
é composto basicamente por óxidos. A
composição de cada óxido varia de acordo
com
o
fabricante,
empregando-se
normalmente uma mistura contendo em média
34% de óxido crômico, 13% de óxido cúprico,
25% de pentóxido de arsênio e 28% de água e
inertes.
As restrições quanto à utilização do
CCA como preservante da madeira, têm sido
impostas principalmente pela Comunidade
Europeia e, possuem como base, a perda dos
componentes do CCA ao longo do tempo por
lixiviação ou volatilização, acarretando riscos
de contaminação ao ser humano e ao meio
ambiente. Além dos problemas ambientais
relacionados à produção e utilização da
madeira tratada com CCA, existem ainda os
problemas ocupacionais. Um desafio ainda
maior nos dias atuais é a disposição final dos
resíduos gerados após a vida útil, por
exemplo, dos postes da rede de distribuição
2
de energia elétrica e telefonia . A quantidade
de resíduos provenientes de madeira tratada
com CCA irá aumentar significativamente no
4
futuro , por este motivo, existe uma
necessidade
cada
vez
maior
no
desenvolvimento de metodologias eficazes
para este fim.
Desta forma, o objetivo deste trabalho
é investigar metodologias viáveis
de
identificação, classificação e extração do CCA
em resíduos de madeira tratada, bem como a
adequada disposição dos mesmos.
2. GERAÇÃO E TRATAMENTO DE
RESÍDUOS DE MADEIRA
Brasil e Chile são os maiores
consumidores de madeira tratada na América
Latina. O Brasil aparece como o maior
3
consumidor com quase 700 m . Deste total, a
3
grande maioria é tratada com sais de CCA .
No ano de 2005, a produção anual de
3
madeira foi de cerca de 685.000 m , destes,
62% foram empregados para a produção de
mourões, 30% para a produção de postes, 5%
para a produção de dormentes e 3% para a
construção civil. Destacam-se principalmente
as regiões Sul e Sudeste como maiores
produtoras de madeira tratada (90,4%). A
espécie mais utilizada para o tratamento é o
4
eucalipto (93,5%) seguida pelo pinus (6,5%) .
Em relação às usinas de tratamento, o CCA
representou 80% do volume utilizado. Devido
às restrições impostas quanto à utilização do
CCA já discutidas anteriormente, países como
a Suécia e Dinamarca em 2004, proibiram o
uso de madeira tratada com CCA em algumas
aplicações especiais, como por exemplo, usos
domiciliares. Nos Estados Unidos, a Agência
de proteção Ambiental (EPA), declarou em
2003,
que
as
indústrias
decidiram
voluntariamente não mais empregar madeira
tratada com CCA para objetos de uso
residenciais como estruturas de recreação,
decks, mesas, madeiras para jardinagem e
paisagismo, cercas residenciais, passarelas e
plataformas, devido ao alto contato com os
seres humanos. Já para fins rurais e
4
industriais não houve as mesmas restrições .
No Brasil, não há restrições semelhantes para
o uso da madeira tratada com CCA.
A disposição final dos resíduos
gerados após a vida útil dos postes
empregados na distribuição de energia elétrica
e telefonia é um assunto de grande interesse
3
para as empresas deste setor . Ao se tratar do
destino dado aos resíduos provenientes de
madeira tratada com CCA, alguns fatores
importantes deverão ser levados em
consideração, esses fatores normalmente
diferem de região para região. Na Europa, por
exemplo, grande parte dos resíduos de
madeira tratada é incinerada, enquanto na
América do Norte, quase todos esses resíduos
são enviados para aterros sanitários.
Devido à toxicidade apresentada pelos
componentes do preservante CCA, faz-se
necessário a remoção dos metais presentes
nos resíduos para uma adequada disposição
dos mesmos. A extração ácida é um das
metodologias que vem sendo empregada em
grande escala para esta remoção. Ácidos
orgânicos e minerais podem ser utilizados
para a remoção de arsênio, cobre e cromo dos
resíduos da madeira. Entre os ácidos
orgânicos utilizados como agentes extratores,
estão os ácidos cítrico, acético, fórmico,
oxálico, fumárico, tartárico, glucônico e
maléico e, entre os ácidos minerais, estão os
5
ácidos sulfúrico, clorídrico, nítrico e fosfórico .
Ao submeter os resíduos de madeira
contendo CCA aos processos de extração
ácida, pode ocorrer a reversão das reações de
fixação por meio da conversão dos elementos
6
do CCA para suas formas solúveis em água .
Um
dos
ácidos
que
vem
sendo
constantemente
empregado
para
a
imobilização e remoção de metais em madeira
7
é o ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) .
Este é um poderoso agente quelante capaz de
formar complexos estáveis com a maioria dos
metais. Existem ainda trabalhos que reportam
a utilização de outros ácidos como extratores
do CCA na madeira, dentre os quais, o oxálico
e o oléico. Com a utilização destes ácidos foi
possível obter resultados efetivos na remoção
de arsênio, cobre e cromo da madeira
8
Outro
método
de
extração
tratada .
constantemente
empregado
é
o
de
remediação eletrolítica, no qual emprega-se
uma corrente direta de baixo nível como
9
agente de limpeza . Este método foi
primeiramente
desenvolvido
para
a
remediação de solos poluídos com metais
pesados e, posteriormente, aplicado na
remoção de cobre (Cu), cromo (Cr) e arsênio
(As) de resíduos de madeira tratada com CCA.
3. METODOLOGIA
A identificação do preservante contido
em amostras de resíduos de madeira tratada
com CCA foi realizada através de testes
colorimétricos, conforme norma American
10
Wood Preservation (AWPA A3-08) . Para
obter a classificação dos mesmos, foram
aplicados testes de lixiviação, segundo norma
11
brasileira (NBR 10004/2004) , que estabelece
critérios de classificação e códigos para a
identificação dos resíduos de acordo com suas
características.
Para a quantificação dos metais
presentes nos resíduos, foram realizadas
medidas do extrato lixiviado obtido no ensaio
de lixiviação em espectrômetro de absorção
atômica Varian AA-55. Para o elemento
arsênio foi utilizado o acessório de geração de
hidretos VGA-77 acoplado ao espectrômetro.
4. RESULTADOS
Um dos procedimentos iniciais para a
correta disposição dos resíduos é a
identificação do preservante utilizado no
tratamento da madeira. Uma forma de
identificação consiste na utilização de técnicas
colorimétricas.
Os
principais
corantes
utilizados são o cromo azurol S, PAN (1-(212
piridilazo)-2-naftol) e acido rubênico . O
corante cromo azurol S é um composto
orgânico normalmente utilizado para identificar
a presença dos metais cobre, berílio, urânio
13
entre outros . O corante 1-(2-piridilazo)-2naftol, denominado de PAN, acusa a presença
de quase todos os metais, excluindo alguns
como berílio, arsênio, germânio, selênio e
telúrio. O ácido rubênico, também é utilizado
para a identificação de cobre. A Figura 1
apresenta
as
diferentes
colorações
desenvolvidas pela madeira após a aplicação
destes corantes. Todos os corantes podem ser
utilizados para a identificação do metal cobre,
porém, quando aplicados na madeira tratada,
apresentam diferentes colorações. Observa-se
o desenvolvimento das cores azul, magenta e
verde oliva, quando empregados os corantes
cromo azurol S, PAN e ácido rubênico,
12
respectivamente .
Após a identificação do preservante
contido nos resíduos de madeira tratada, a
classificação dos mesmos é um importante
fator a ser considerado. Em alguns países
europeus os resíduos recebem a classificação
de perigosos e, por este motivo a sua
14
disposição final segue legislação rigorosa .
No entanto, em países como o Brasil, a
classificação desse tipo de resíduo ainda não
despertou atenção necessária, não estando
especificados na norma de classificação de
11
resíduos
sólidos
(NBR
10004/2004) .
Contudo, espera-se que o país siga a
tendência mundial de restringir o uso de
preservantes à base de As e Cr e adote
normas severas de gestão dos resíduos
gerados.
Testes
colorimétricos
foram
conduzidos para identificação do preservante
presente em amostras de madeira tratada com
CCA (Figura 2). Os resultados demonstraram,
como esperado, que os corantes Cromo
Azurol S e PAN conferiram à madeira tratada
colorações azul e magenta, respectivamente,
características do elemento cobre. Mesmo não
existindo limites para este elemento na NBR
10004/2004, se faz necessário a sua
identificação, pois o cobre também compõe a
formulação do preservante CCA, atuando
como fungicida.
Foram obtidas concentrações de
arsênio entre 6 e 25 mg por litro de solução,
superiores às quantidades estabelecidas na
-1 11
referida norma (1 mg As L ) . Já para cromo,
foram obtidos resultados entre 0,8 a 4,7 mg de
Cr por litro de solução, inferiores ao
-1 11
estabelecido (5 mg Cr L ) . Cabe ressaltar,
que valores tão distantes entre si se devem
aos diferentes tempos de utilização dos postes
em serviço. Assim, estes resíduos podem ser
classificados como Resíduos Classe 1 –
Perigosos.
Estudos adicionais estão sendo
conduzidos com o objetivo de remover a
máxima quantidade dos metais presentes em
resíduos de madeira tratada, para uma
posterior disposição final adequada.
5. CONCLUSÃO
Os resultados obtidos segundo testes
de lixiviação para classificação dos resíduos
de madeira tratada com CCA sugerem que os
mesmos devem merecer maior atenção antes
da sua disposição final, uma vez que o
elemento As pode provocar, devido a sua
toxicidade, efeitos adversos em consequência
de sua interação com o meio ambiente,
pessoas e animais.
6. BIBLIOGRAFIA
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OTTOSEN, LM, RIBEIRO, AB, VILLUMSEN,
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waste wood in pilot scale, Engineering
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Standard
Methods
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13. SANDELL, E. B.; Onishi, H. Photometric
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14. HELSEN, L, Van den Bulck, E. Review of
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arsenate (CCA) treated wood waste, with
detailed
analyses
of
thermochemical
conversion
processes.
Pollution, 134 (2005) 301-314.
Environmental
7. ANEXOS
Figura 1 - Comparação entre diferentes corantes químicos para diferentes níveis de retenção em
diferentes amostras de madeira. Adaptada de Solo-Gabriele (2002).
Figura 2 – Coloração adquirida pela madeira tratada com CCA ao se utilizar corantes: (1) PAN; (2)
Chromo Azurol S.