recuperação de mercúrio na reciclagem de lâmpadas fluorescentes
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UNIVERSIDADE DO VALE DO PARAÍBA FACULDADE DE ENGENHARIAS, ARQUITETURA E URBANISMO. CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA Débora Aparecida Ribeiro Letícia Tiemi Fuzishawa RECUPERAÇÃO DE MERCÚRIO NA RECICLAGEM DE LÂMPADAS FLUORESCENTES São José dos Campos - SP Dezembro/2014 1 UNIVERSIDADE DO VALE DO PARAÍBA FACULDADE DE ENGENHARIAS, ARQUITETURA E URBANISMO. CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA Débora Aparecida Ribeiro Letícia Tiemi Fuzishawa RECUPERAÇÃO DE MERCÚRIO NA RECICLAGEM DE LÂMPADAS FLUORESCENTES Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade do Vale do Paraíba, como requisito para a obtenção do grau de Bacharelado em Engenharia Química na Faculdade de Engenharias, Arquitetura e Urbanismo. Orientadores: Profª. Msc. Ana Maria Barbosa Prof. Dr. Liu Yao Cho São José dos Campos - SP Dezembro/2014 2 AGRADECIMENTOS Agradecemos a cima de tudo à Deus, pelo dom da sabedoria e do discernimento ao longo desses anos, pois somente com determinação, coragem e fé podemos alcançar os objetivos almejados. A nossa incansável família, que nos apoiou em todos os momentos, ajudando-nos e consolando-nos, sempre que necessário. Aos nossos orientadores que dedicaram seu tempo em nos ajudar na execução do Trabalho de Conclusão de Curso, sempre de maneira cordial e generosa. Aos professores que estiveram presentes ao longo desses anos, pois desde o primeiro momento compartilharam conosco seus conhecimentos e puderam, com certeza, agregar valor à nossa formação. Aos funcionários da Faculdade de Engenharias, Arquitetura e Urbanismo (FEAU) que nos auxiliaram sempre que solicitados. Em especial, a funcionária Juvalina Rosemberg Pereira que nos acompanhou em todos os experimentos necessários para a execução do TCC. Ao IP&D, em especial a funcionária Priscila Maria Sarmeiro Correa M. Leite, que nos auxiliou com as análises de caracterização de Mercúrio. As instalações da Faculdade de Engenharias, Arquitetura e Urbanismo (FEAU), ressaltando os laboratórios de Química Geral e de Processos Químicos, que foram fundamentais para a execução deste projeto. Aos amigos e familiares que permaneceram ao nosso lado durante toda nossa vida acadêmica. Débora e Letícia 3 “Um dia aprendi que sonhos existem para tornar-se realidade. E, desde aquele dia, já não durmo pra descansar. Simplesmente durmo pra sonhar.” Walt Disney 4 RESUMO O consumo de Lâmpadas Fluorescentes no Brasil é grande e ainda cresce, pois há um grande incentivo por parte do governo quanto ao seu uso, devido seu maior tempo de vida útil e economia de energia. Porém, o grande problema está no descarte dessas lâmpadas, uma vez que são descartadas erroneamente no solo, cursos d’água, ou até mesmo através de aterros clandestinos. As Lâmpadas Fluorescentes possuem diversos contaminantes, entre eles o mercúrio, altamente perigoso ao ser humano e meio ambiente, além de outros metais pesados como: antimônio, chumbo e outros. O projeto visa estudar um modelo eficiente e simples que possa realizar a recuperação desse mercúrio contido nas Lâmpadas Fluorescentes e aperfeiçoar o processo para uma possível utilização em empresas recicladoras. Resultados mostraram que o mercúrio pode ser recuperado em quantidades significativas, e ser otimizado dependendo do precipitante utilizado no sistema. PALAVRAS-CHAVE Mercúrio; Poluição; Lâmpadas Fluorescentes; Reciclagem. 5 ABSTRACT The consumption of Fluorescent Lamps in Brazil is large and still growing, because there is a great incentive from the government as to its use, due to its longer shelf life and energy savings. But the big problem is the disposal of these bulbs, since they are erroneously discarded in soil, watercourses, or even through illegal landfills. The fluorescent lamps have several contaminants, including mercury, highly dangerous to humans and the environment be in addition to other heavy metals such as antimony, lead and others. The project aims to study an efficient and simple model that can expedite the recovery of mercury contained in fluorescent lamps and improve the process for possible use in recycling companies. Results show that mercury can be recovered in significant amounts, and the precipitant be optimized depending on the system used. KEY-WORDS Mercury; Pollution; Fluorescent Lamps; Recycling. 6 INTRODUÇÃO É datada há 70 mil anos atrás, no período dos homens das cavernas, a primeira utilização de fonte luminosa. A descoberta do fogo trouxe a primeira fonte luminosa para a sociedade e através dela a invenção de lampiões, tochas e velas [14]. Em 1879, Thomas Alva Edison criou a primeira patente de lâmpada incandescente para a produção de luz artificial, que possuía como característica peculiar um filamento de carvão e alto vácuo [9] [14]. Desde então, o avanço tecnológico fez com que a sociedade se desenvolvesse e com a lâmpada não foi diferente. Em escala cronológica, se tem a passagem das lâmpadas incandescentes com filamento de carvão para o filamento de tungstênio, a descoberta de novos formatos, tonalidades, tamanhos e até mesmo de poder luminoso, a invenção das lâmpadas fluorescentes e, atualmente a tecnologia das lâmpadas de LED [14]. As Lâmpadas Fluorescentes partem do mesmo princípio de funcionamento das demais, sendo constituída de um tubo de vidro (tubular ou compacto), pó de fósforo envolto no vidro, gás inerte (Argônio, Neônio, Criptônio e/ou Xenônio), vapor de Mercúrio e eletrodos de tungstênio ou aço inox. A Figura 1 representa uma lâmpada fluorescente em funcionamento [16]. Figura 1. Esquema simplificado de funcionamento de uma lâmpada fluorescente [15]. Em cada extremidade da lâmpada fluorescente se tem um eletrodo (W ou aço inox), revestida com uma pasta emissiva de elétrons. Com a aplicação de corrente elétrica, os elétrons são excitados, passando de um eletrodo para outro (catodo para anodo) criando um fluxo de energia elétrica [15]. Os elétrons excitados colidem com os átomos de mercúrio, ionizando o metal (Hg) e produzindo radiação ultravioleta. O revestimento interno da lâmpada, o pó de fósforo, absorve a radiação ultravioleta emitida, convertendo-a em radiação eletromagnética na região do 7 espectro de luz visível, sendo percebida pelos olhos humanos. A mudança na composição do pó de fósforo origina as diferentes tonalidades às lâmpadas [15]. O governo brasileiro tem dado um grande incentivo a seus cidadãos a fazerem uso de lâmpadas fluorescentes devido a um aumento na eficiência luminosa (de 3 a 6 vezes maior que as lâmpadas incandescentes), menor consumo de energia (redução de aproximadamente 80% no consumo de energia) e um maior tempo de vida útil por parte das fluorescentes [9] [7]. Assim, a Lâmpada Fluorescente tem por vantagem ser mais econômica que uma Lâmpada Incandescente e sua durabilidade também é relativamente maior, quando ambas são comparadas [16]. Os maiores vilões das Lâmpadas Fluorescentes quando elas caem em desuso são os materiais pesados [2] [16]. Estes poluentes vão para o meio ambiente pelo descarte inadequado, afetando fauna e flora; materiais contaminantes, como: Mercúrio, Antimônio, Chumbo, entre outros [12] [17]. Os materiais pesados presentes nas lâmpadas alcançam o solo terrestre e até mesmo os cursos d’água, fazendo com que haja uma poluição de caráter perigoso nos ambientes nos quais esses materiais entram em contato [11] [17]. O mercúrio é um metal líquido em temperatura ambiente, altamente tóxico e volátil [13]. A contaminação com este composto pode causar diversos problemas à saúde humana, entre eles: tremor, dores de cabeça, depressão, queda de cabelo, náuseas e vômitos e principalmente a acumulação ao longo da cadeia alimentar, sendo de alto risco para o ser humano, podendo levar ao desenvolvimento de cânceres [13]. Devido a estes efeitos do mercúrio ao meio ambiente, se tem normas e legislações quanto aos parâmetros de descarte desse metal no ambiente; normas como: ABNT NBR10004/2004 – Resíduos Sólidos – Classificação; ABNT NBR10005/2004 – Procedimento para obtenção de extrato lixiviado de resíduos sólidos; ABNT NBR10006/2004 – Procedimento para obtenção de extrato solubilizado de resíduos sólidos; ABNT NBR10007/2004 – Amostragem de resíduos sólidos; Lei 12305/2010 – Política Nacional de Resíduos Sólidos [1] [12] [16]. A Tabela 1 relata os componentes de lâmpadas potencialmente perigosas ao meio ambiente e sua área de uso. 8 Tabela 1. Lâmpadas Potencialmente Perigosas para o Ambiente [9]. Lâmpadas Potencialmente Perigosas para o Meio Ambiente Tipos Lâmpadas Descarga Fluorescentes Vapor de Mercúrio de alta pressão Funcionamento Componentes Usos Descarga de Corrente Elétrica Vidro, Metal (Alumínio), Mercúrio (10mg), Fósforo, Antimônio, Estrôncio, Tungstênio, Árgon, Índio, Bário, Ítrio, Chumbo. Áreas residenciais, parques, grandes áreas de superfície, hospitais, teatros, anúncios. Descarga de Corrente Elétrica Vidro, Metal (Alumínio), Mercúrio, Gases Inertes, Estrôncio, Bário, Ítrio, Chumbo, Vanádio. Iluminação de entradas, decoração interior, centros comerciais, vias de trânsito, instalações fabris. Descarga de Corrente Elétrica Vidro, Metal (Alumínio), Sal de Sódio, Mercúrio, Iodetos de metal, Gases Inertes, Césio, Estanho, Tálio, Estrôncio, Bário, Ítrio, Chumbo, Vanádio. Recintos desportivos, iluminação pública, montras de lojas. Lâmpadas Descarga Fluorescentes Vapor Metálico Vapor de Sódio de Alta Pressão Vapor de Sódio de Lâmpadas de Descarga Não- Baixa Pressão Fluorescentes de Baixa Pressão Sódio-Xênon Descarga de Corrente Elétrica Vidro, Metal (Alumínio), Gás de Sódio, Gases Ruas, exposições, Inertes, Mercúrio (pequenas pontes, linhas de quantidades), Bário, Ítrio, comboio, estradas, Chumbo, Estrôncio, túneis, indústria pesada. Vanádio. Descarga de Corrente Elétrica Vidro, Alumínio, Sódio, Mercúrio, Gases Inertes. Descarga de Corrente Elétrica Vidro, Alumínio, Sódio, Mercúrio, Gases Inertes. Iluminação pública. Ruas, Passeios, Parques, Áreas residenciais, estátuas. Diversos componentes presentes nas Lâmpadas Fluorescentes podem ser recuperados para serem utilizados em diversos outros segmentos, colaborando assim para o meio ambiente e trazendo rentabilidade para empresas que desenvolvem este tipo de serviço [1]. O mercúrio (Hg) é o principal e o mais perigoso dos materiais presente nas Lâmpadas Fluorescentes [17] e seu consumo para a produção de lâmpadas deste tipo alcança uma marca de 10 toneladas ao ano [9]. Após a queima de uma lâmpada fluorescente, o mercúrio presente encontra-se na forma de elementar (Hg0) no estado de vapor e na forma iônica (Hg+2) adsorvido na camada 9 fosforosa envolta no vidro. Estima-se que uma lâmpada de 40W possua aproximadamente 21mg de Mercúrio (Hg), onde 0,2% estão na forma elementar (Hg0) e os 99,8% na forma de mercúrio iônico (Hg+2) [16]. Atualmente, alguns métodos são conhecidos na literatura para o descarte e tratamento das Lâmpadas Fluorescentes, sendo eles: Moagem Simples, Tratamento Térmico, Tratamento Químico; Tratamento por Sopro e Encapsulamento [9] [10]. Dentre os modelos citados acima, o Tratamento Químico é o que desperta maior interesse, pois se trata de um sistema de fácil montagem e baixo custo de aplicação [9]; requer uma solução precipitante e secagem do resíduo [18] [3]. O objetivo deste projeto é buscar uma metodologia fácil e eficiente para um sistema de recuperação do Mercúrio (Hg) presente nas Lâmpadas Fluorescentes [4]. Realizar o levantamento de possíveis variáveis no tratamento prévio do material recuperado, onde o mesmo possa ser redestinado a outros segmentos da indústria [13]. MATERIAIS E MÉTODOS Dentre as diversas formas de Recuperação de Mercúrio optou-se pelo Tratamento Químico, devido às características de custo e eficiência [9]. Os ensaios foram desenvolvidos nos Laboratórios de Processos Químicos e Química Geral da Faculdade de Engenharias, Arquitetura e Urbanismo (FEAU) da Universidade do Vale do Paraíba (UNIVAP). MATERIAIS e EQUIPAMENTOS UTILIZADOS São especificados a seguir os materiais utilizados para o desenvolvimento do projeto durante toda a realização dos testes: - Lâmpadas Fluorescentes (de mesma - Microscopia Eletrônica de Varredura voltagem); (MEV); - Garrafas PET (Politereftalato de Etileno); - EDX - Fita Isolante; Detector); - Estilete; - Chapa aquecedora; - Sistema de extração/respiração; - Tubo de ensaio; - Tesoura; - Estante para tubo de ensaio; - Rota-evaporador; - Suporte universal; (Energy Dispersive X-Ray - Funil; 10 - Papel de filtro; - Hidróxido de Sódio (NaOH – 0,1mol/L); - Bastão de Vidro; - Tiocetamida (C2H5NS 0,1mol/L e P.A); - Proveta; - Ácido Clorídrico (HCl 0,1 mol/L); - Balão Volumétrico; - Cloreto de Sódio (NaCL 0,1 mol/L); - Béquer; - Nitrato de Mercúrio (Hg(NO3)2. H2O - Balança Analítica; 0,05 mol/L); - Estufa; - Ácido Nítrico (HNO3 0,5 mol/L). - Bomba a vácuo; METODOLOGIA Realizou-se um estudo preliminar sobre os tipos de processos utilizados para a recuperação do mercúrio nas lâmpadas fluorescentes. As etapas principais do processo são mostradas na Figura 2. Figura 2. Etapas do processo de recuperação de mercúrio [9]. A partir das principais etapas montou-se um Sistema de Recuperação de Mercúrio piloto como mostra a Figura 3. Para recuperar o mercúrio após a quebra da lâmpada foi necessário realizar um estudo prévio determinando-se a eficiência do reagente precipitante com mercúrio iônico, Nitrato de Mercúrio Hidratado, Hg(NO3)2. H2O, 0,05 mol/L em solução aquosa. Foram escolhidas diversas soluções precipitantes, todas a 0,10 mol/L, listadas a seguir: Hidróxido de Sódio (NaOH); Cloreto de Sódio (NaCl); Tioacetamida (C2H5NS) e Ácido Clorídrico (HCl). Todas as misturas utilizadas estavam na proporção de 1:1 em volume, ou seja, com excesso do reagente precipitante em relação à solução de mercúrio. 11 Para as soluções em que houve a formação de precipitado, realizou-se uma filtração simples e secagem dos resíduos em estufa por 1 hora à 60°C. A massa do resíduo foi pesada e quantificou-se o rendimento da reação para o Teste de Solubilidade. Com as duas melhores soluções precipitantes definidas, em uma garrafa de Politereftalato de Etileno (PET) devidamente lavada e seca, fez-se um corte transversal para a inserção da lâmpada fluorescente queimada de 40W. Selou-se o corte do PET com fita isolante e conectou-o a dois erlenmeyers com tubo de silicone colocados em sequência (conforme Figura 3). O sistema foi montado de forma que o gás da quebra da lâmpada pudesse passar pela solução precipitante contida nos erlenmeyers, por borbulhamento. No primeiro erlenmeyer adicionou-se 150 mL da solução precipitante e no segundo erlenmeyer 100 mL da mesma solução. Foram realizados dois testes: um para a solução precipitante de Hidróxido de Sódio (NaOH) e outro para a Tioacetamida (C2H5NS ). Através de uma bomba à vácuo fez-se a sucção do vapor da quebra da lâmpada, precipitando o Mercúrio (Hg) na solução escolhida. As conexões foram seladas. Todas as lâmpadas contidas no PET foram quebradas e ligou-se a bomba a vácuo, deixando-a em funcionamento por aproximadamente dois (02) minutos. A Figura 3 representa o Sistema de Recuperação de Mercúrio montado para o estudo. Figura 3. Modelo do Sistema 2 de Recuperação do Mercúrio em Lâmpadas Fluorescentes. 12 A fim de retirar todo o resíduo de mercúrio que ainda pudesse estar contido na garrafa PET, adicionou-se a solução precipitante do segundo erlenmeyer ao resíduo da garrafa, juntamente com 100 mL de água destilada. Assim a solução de lavagem passou a possuir uma nova concentração definida de 0,06 mol/L. A solução de lavagem foi filtrada para se separar resíduo e filtrado. O resíduo foi seco em estufa a 80°C por aproximadamente 5 horas. Colocou-se o filtrado no rota-evaporador e o resíduo obtido foi seco em estufa. A solução do primeiro erlenmeyer também foi colocada no rota-evaporador e posteriormente em estufa, conforme descrito acima. A Figura 4 apresenta o sistema de filtração simples adotado para separação de resíduo e filtrado e a Figura 5 o rota-evaporador utilizado, em ambas as soluções precipitantes. Figura 4. Filtração da solução do erlenmeyer após lavagem das lâmpadas quebradas. 13 Figura 5. Rota-evaporador utilizado para destilação do filtrado das lâmpadas fluorescentes. Os resíduos obtidos do sistema de recuperação por gravimetria foram analisados por EDX. Realizou-se a consolidação dos resultados e verificou-se a melhor solução precipitante. Repetiu-se o procedimento descrito acima para cinco (05) lâmpadas de mesma voltagem com Hidróxido de Sódio (NaOH), somente. Manteve-se a solução utilizada na mesma concentração (0,1 mol/L) e proporção (150mL e 100mL) no sistema descrito anteriormente. A lavagem dos resíduos de lâmpadas foram feita com o 2° erlenmeyer, com diluição em 100 mL de água, obtendo novamente uma concentração final de 0,06 mol/L. Separou-se os resíduos e filtrados por meio do rota-evaporador e filtração. As amostras foram secas em estufa à 80°C por cerca de 10 horas. Analisou-se as mesmas em EDX. Consolidou-se o resultado e optou-se por uma terceira tentativa de ionizar o vapor de mercúrio (Hg0) pela colocação de um terceiro erlenmeyer com Ácido Nítrico (HNO3) à 0,1mol/L, novamente analisando cinco (05) lâmpadas de mesma voltagem. Desta vez, adicionou-se ao sistema uma chapa de aquecimento no segundo erlenmeyer que continha as soluções precipitantes na proporção de 2 g de Tioacetamida P.A em 150 mL NaOH à 0,1 mol/L. No terceiro erlenmeyer a solução continuou sendo 100 mL de NaOH 0,1mol/L. Homogeneizou-se e aqueceu-se o segundo erlenmeyer (NaOH + Tiocetamida) até atingir 80°C. 14 Figura 6. Modelo do Sistema 3 de Recuperação do Mercúrio em Lâmpadas Fluorescentes. A lavagem dos resíduos das lâmpadas foi feita com o primeiro erlenmeyer (NaOH + Tiocetamida), sem diluição em água destilada. Separou-se os resíduos e filtrados por meio do rota-evaporador e filtração. As amostras foram secas em estufa à 80°C por cerca de 10 horas. Analisaram-se todas as amostras do resíduo e filtrado no EDX a fim de caracterizar-se o mercúrio obtido e averiguar a eficiência do ácido como ionizante. No quarto teste realizado, novamente cinco (05) lâmpadas de mesma voltagem foram adicionadas ao sistema e misturou-se no primeiro erlenmeyer as duas melhores soluções precipitantes na proporção de 2 g de Tioacetamida P.A em 150 mL NaOH à 0,1 mol/L, agora sem a solução de Ácido Nítrico (HNO3). Homogeneizou-se e aqueceu-se o primeiro erlenmeyer, com o auxílio de uma chapa aquecedora até atingir 80°C. 15 Figura 7. Modelo do Sistema 4 de Recuperação do Mercúrio em Lâmpadas Fluorescentes. Realizou-se a rota-evaporação e filtração a fim de obter-se filtrado e resíduo. As amostras foram secas em estufa a 80°C por 10 horas. Foram feitas as análises necessárias em EDX. Com o melhor sistema definido, os mesmos procedimentos foram repetidos em duplicata com intuito de averiguar o rendimento e quantificar o mesmo. 16 RESULTADOS E DISCUSSÃO No teste de precipitação realizado, observou-se que dentre as soluções utilizadas, somente as de Hidróxido de Sódio (NaOH) e Tioacetamida (C2H5NS) formaram precipitados com o íon Hg+2, proveniente da solução preparada com Nitrato de Mercúrio (Hg(NO3)2. H2O). O percentual de rendimento da reação de precipitação foi de 95,7% e 18,0%, respectivamente. A solução destes reagentes precipitantes foram utilizados no sistema de precipitação estudado. A aplicabilidade das soluções para o teste de solubilidade foi realizada conforme Tabela de Produto de Solubilidade de Precipitado a temperatura ambiente [18]. A Tabela 2 representa os Produtos de Solubilidades de Precipitado a temperatura ambiente retirada da literatura para compostos de mercúrio. Nela pode-se observar que o íon Sulfeto (S-) é o melhor agente precipitante para o mercúrio. Tabela 2. Produto de Solubilidade de Precipitado a temperatura ambiente para compostos de Mercúrio [18]. Substância FeS Produto de Solubilidade 4x 10-19 Hg2Br2 5,2x 10-23 Hg2Cl2 3,5x 10-18 Hg2I2 1,2x 10-28 Hg2S 1x 10-45 HgS 4x 10-54 Conforme cita-se na literatura a presença de Mercúrio (Hg) no precipitado acontece da seguinte maneira para o íon Sulfeto: “forma-se de início um precipitado branco de clorossulfeto de mercúrio (II), que se decompõe por adição de novas quantidades do Sulfeto de Hidrogênio, formando finalmente um precipitado preto de Sulfeto de Mercúrio (II)" [18]. No teste realizado houve a formação de Sulfeto de Mercúrio (II), porém com um baixo rendimento final (18%). Para aumentar-se o rendimento e a precipitação do mercúrio, é necessária a liberação do íon Sulfeto (S-) em maior quantidade, pelo fornecimento de energia através de um aquecimento. No prosseguimento do teste de solubilidade, um dos pontos ressaltados pela literatura é o uso do Ácido Clorídrico como agente precipitante de mercúrio [18]. Porém, o íon (Cl-) precipita somente íons Hg+1 e não íons Hg+2 (presente em maior quantidade nas lâmpadas fluorescentes) [16]. Este ponto explica o fato de não haver precipitação no teste realizado para 17 este composto químico e consequentemente para a solução de Cloreto de Sódio (Na+ e Cl-), também. Para o Hidróxido de Sódio, cita-se: “precipitado vermelho pardacento com composição variada; se a adição for estequiométrica, a cor do precipitado muda para amarela, devido a formação de óxido de mercúrio (II)” [18]. O rendimento para o composto formado (de cor amarelada) foi significativa (95,7%) no teste realizado e o objetivo da formação de Óxido de Mercúrio II (HgO) foi alcançada. Com as duas melhores soluções precipitante definidas (NaOH e C2H5NS), o sistema de recuperação de mercúrio foi acionado para ambas as soluções, conforme descrito na metodologia. No teste preliminar, não foi possível detectar o mercúrio da lâmpada (em quantidades significativas) com a solução de Tioacetamida. Mas, o rendimento com o Hidróxido de Sódio novamente teve uma melhor desempenho. A Figura 8 representa o fluxograma utilizado no processo, juntamente com os elementos encontrado no sistema de recuperação para o primeiro teste realizado. Início Lâmpada Fluorescente Queimada e Quebrada C2H5NS Reações de Precipitação NaOH Filtração 1º Erlenmeyer Lavagem do PET com Lâmpadas 2º Erlenmeyer Filtração 1º Erlenmeyer Lavagem do PET com Lâmpadas 2º Erlenmeyer Secagem Secagem Secagem Secagem Resíduo: O, Cl, Fe Filtrado: O, Na, Al, Si, S, Ti, Cu, La Resíduo: O, Na, Al, Si, Resíduo: O, Ca, Ti, In, Resíduo: O, Ca, Zr, Ba, K, Ca, Ba Ba, Ce, Os Ce, Os Filtrado: O, Na, Al, S, K, Filtrado: O, Na, Si, S, Ca, Zn Cl, K, Ca, Zn, Zr Filtrado: O, Na, Si, S, Cl, K, Br, Pt, Hg (0,035%) Figura 8. Fluxograma do sistema de recuperação para o primeiro teste. 18 A Figura 9 apresenta a análise de MEV realizada no resíduo do primeiro erlenmeyer, utilizando como solução precipitante o Hidróxido de Sódio (NaOH). Figura 9. MEV da primeira precipitação com NaOH. A Figura 10 apresenta a análise de MEV realizada no filtrado do segundo erlenmeyer, utilizando como solução precipitante o Hidróxido de Sódio (NaOH): Figura 10. MEV da segunda precipitação com NaOH. No teste com uma única lâmpada fluorescente, o resultado de gravimetria mostrou que a solução de Hidróxido de Sódio retirou uma quantidade significativa para uma lâmpada de 19 40W, que segundo a literatura possui aproximadamente 21mg de Hg, ou seja, na análise de EDX feita obteve-se uma eficiência de 0,035% em massa [16]. O percentual de mercúrio presente em cada lâmpada depende da voltagem e do formato das mesmas; lâmpadas de 40W apresentam cerca de 21mg de Hg, sendo crescente a relação entre quantidade de mercúrio X potência [16]. A solução do primeiro erlenmeyer com NaOH não foi capaz de reter o mercúrio, mas verifica-se que na solução do segundo erlenmeyer, também com NaOH, que entrou em contato direto com os resíduos de lavagem da lâmpada contido no PET, detectou-se mercúrio. A poeira fosforosa é uma das responsáveis por agregar parte do mercúrio a ela [8]. Então, quando se faz a lavagem do material, retira-se a poeira fosforosa e o mercúrio impregnado a parede da lâmpada; aumentando assim o rendimento do processo [8] [16]. O fato de não haver mercúrio na primeira solução, de ambas as soluções precipitantes (NaOH e C2H5NS) testadas, pode estar relacionado ao estado físico/químico na qual este mercúrio se encontra (estado de vapor) quando a lâmpada é quebrada, indicando que não houve captura do gás pelas soluções precipitantes. Observa-se que pode ter havido a formação de complexos de Mercúrio (Hg) e outros metais, com os resíduos internos da lâmpada quebrada. Isso se dá pela energia de ligação (α) presentes em compostos do mesmo período da tabela periódica (exemplo: Hg, Pt, Os e Bi) [3] [6] [16]. O procedimento acima foi refeito para uma quantidade maior de lâmpadas, sendo utilizadas cinco (05) lâmpadas fluorescentes de mesma voltagem. No segundo teste, a eficiência cresceu para 0,20%, sendo detectado na análise de EDX. Não houve a presença de metais da mesma família, indicando a não formação de complexos. A Figura 11 representa o fluxograma do processo para o segundo teste realizado, onde foi empregado somente Hidróxido de Sódio (NaOH) com cinco (05) lâmpadas fluorescentes. 20 Figura 11. Fluxograma do sistema de recuperação para o segundo teste. Diante do cenário, existiu a necessidade de modificar o sistema com uma tentativa de ionizar o vapor de mercúrio com Ácido Nítrico (HNO3), que ainda poderia estar sendo perdido para o ambiente e utilizar a mistura das melhores soluções precipitantes (NaOH e C2H5NS), juntamente com um aquecimento [4] [18], a fim de aumentar-se o rendimento do sistema. O procedimento descrito na metodologia foi repetido, porém com a inserção de 150 mL em um novo erlenmeyer com HNO3 0,1 mol/L. 21 A Figura 12 representa o fluxograma de processo empregado no terceiro teste. Início Lâmpadas Fluorescentes Queimadas e Quebradas HNO3 Reações de Precipitação NaOH + C2H5NS 1º Erlenmeyer NaOH Lavagem do PET com Lâmpadas 2º Erlenmeyer 3º Erlenmeyer Filtração e Secagem Secagem Secagem Resíduo: O, Al, S, K, Ca, Ti, Pb, Co, Mn Filtrado: O, N, Na, Al, Si, Cu, Ni, Ca Filtrado Filtrado Formação de uma pasta Formação de uma pasta (não possível caracterização) (não possível caracterização) Figura 12. Fluxograma do sistema de recuperação para o terceiro teste. Pela análise dos resultados obtidos pelo EDX, pode-se observar que não houve vantagem na colocação do erlenmeyer com Ácido Nítrico (HNO3), pois não houve ionização do vapor de mercúrio por parte do ácido. Também, observa-se que o ácido possivelmente inibiu a eficiência das soluções precipitantes, uma vez que nos demais erlenmeyers não houve a detecção do mercúrio em nenhuma de suas formas (Hg0 e Hg+2). Em virtude da não-eficiência do Ácido Nítrico (HNO3) como ionizante, realizou-se um quarto teste somente com as misturas das melhores soluções precipitantes. A Figura 13 representa o fluxograma deste processo. 22 Início 05 Lâmpadas Fluorescentes Queimadas e Quebradas Reações de Precipitação NaOH NaOH+Tiocetamida Filtração 1º Erlenmeyer Lavagem do PET com Lâmpadas 2º Erlenmeyer Secagem Secagem Resíduo: Al, P, Ti, Zn, Pb, Hg (0,28%) Filtrado: Na, S, O Filtrado Formação de uma pasta (não foi possível caracterização em EDX) Figura 13. Fluxograma do sistema de recuperação para o quarto teste. A utilização dos mistura das soluções precipitantes foi a que se verificou maior eficiência no processo, uma vez que a somatória da eficiência de cada uma das soluções, juntamente com a elevação da temperatura para liberação dos íons S-2, acarretou em uma eficiência considerável. Com a metodologia correta identificada (quarto teste), o procedimento descrito acima foi refeito em duplica para averiguação do método. Nas repetições obteve-se uma eficiência de recuperação de 0,54% e 0,84%, respectivamente. 23 A figura 14 representa o gráfico de eficiência para o Sistema de Recuperação de Mercúrio, empregado no 2º e 4º teste, além das duas replicatas feitas, sempre utilizando cinco (05) lâmpadas de mesma voltagem como referência. Figura 14. Gráfico da Eficiência da Recuperação de Mercúrio em Lâmpadas Fluorescentes. A execução do sistema pode ser obtida pelo emprego de qualquer solução que possa liberar íons sulfeto (S-2) [18]. O íon é o fator preponderante, bem como a utilização do NaOH para a recuperação do Hg. O processo de tratamento químico, utilizado durante todos os testes é o mais viável, pois as soluções precipitantes são de baixo custo e a tecnologia é barata. Também, se tem uma redução no volume de descarte, sendo enviado para o aterro autorizado somente o material sem contaminante de mercúrio (Hg). Em todas as literaturas bases em que se buscou referência, no processo de tratamento químico não houve menção ao mercúrio na forma de vapor. Cita-se somente o composto iônico e sua purificação por meio de destilação. Neste trabalho em questão, a empregabilidade dos erlenmeyers em dois sistemas de segurança, se dá principalmente pela preocupação do vapor de mercúrio, onde o mesmo deve ser ionizado para a forma Hg+2 e precipitar-se, juntamente com os demais, na forma de sal [5]. A tecnologia de tratamento de lâmpadas fluorescente ainda é muito restrita; há dificuldade de busca de material e até mesmo de teorias de processo das empresas que fazem este tipo de trabalho. Este tema ainda se é um nicho de mercado que precisa ser desvendado por meio de testes e suposições. 24 A migração do sistema em escala laboratorial para o sistema em escala industrial pode ser feito através do fluxograma de processo apresentado na Figura 15. Figura 15. Fluxograma de Processo para Recuperação de Mercúrio No processo apresentado acima, se tem: 1º) Trituração das lâmpadas através de moinho; 2º) Passagem dos cacos de lâmpadas através de um filtro de lã de vidro (microporoso) para retenção de partículas de Silício (lâmpada); 3º) Primeiro reator tipo CSTR com Tiocetamida e NaOH, com fonte de aquecimento à 80°C e controlador de temperatura; 4º) Reciclo do primeiro reator para lavagem dos cacos obtidos na trituração; 5º) Segundo reator tipo CSTR com NaOH como sistema de segurança; 6º) Beneficiamento de Mercúrio e destinação final dos resíduos. 25 Atualmente, a forma convencional para extrair o mercúrio possui a necessidade de se abrir uma mina a céu aberto que ocasiona a retirada da vegetação nativa. Os resíduos gerados acabam sendo levados aos rios e lagos, provocando o assoreamento, que obstrui, com areia ou outros sedimentos, rios e canais, em consequência da redução da correnteza. Além desses resíduos é gerado também pó suspenso no ar que causa doenças respiratórias gravíssimas [19]. O beneficiamento e a recuperação do mercúrio em lâmpadas fluorescente se fazem viável e necessário em uma escala industrial, onde se obtêm grandes concentrações de material perigoso (Hg, neste caso). A forma mais conhecida deste beneficiamento é a destilação a altas temperaturas do resíduo obtido (≥ 357°C) [15]. Apesar a energia fornecida ser grande para o processo de beneficiamento do Hg, ainda se é economicamente viável, pois não requer aberturas de minas, tem-se um menor contato do ser humano com o contaminante em si [4], reduz o impacto ambiental causado pelas atividades de extração, minimização da extração de matéria-prima do meio ambiente, além de diminuir o volume de resíduo gerado por produtos que contem mercúrio, como por exemplo, as lâmpadas fluorescentes. O trabalho visa somente à recuperação do mercúrio. O restante da lâmpada ainda tem quer ser descartado em lugares próprios, pois ainda contem outros materiais pesados como: Chumbo, Antimônio, etc. Para a separação de cada um deles devem-se empregar metodologias especificas, a fim de obter-se o resultado necessário. CONCLUSÃO Conclui-se que o Sistema para Recuperação de Mercúrio é eficiente ao que se destina. É um sistema simples e de baixo custo de implantação, além de poder ser otimizado para aumentar a taxa de recuperação de mercúrio. O tratamento de apenas uma lâmpada fluorescente é economicamente inviável, devido a quantidade muito pequena deste metal pesado presente na lâmpada. Entretanto, levando-se em consideração a quantidade/ano de mercúrio utilizada para a produção deste tipo de lâmpadas (10 toneladas/ano), o tratamento proposto neste estudo é uma ferramenta que pode se revelar muito útil e sob este ponto de vista merece receber investimentos para seu aprimoramento. A prevenção dos impactos ambientais causados pelo mercúrio, além de preservar a imagem de empresas fabricantes deste tipo de lâmpada ainda pode significar aumento na rentabilidade do negócio, já que o metal pesado passa a ser reaproveitado. 26 REFERÊNCIAS [1] http://www.apliquimbrasilrecicle.com.br/servicos. Acesso em 07 jun. 2014 [2] AUCOTT, M., McLINDEN, M., WINKA, M, Release of mercury from broken fluorescent bulbs, 53, 2 (2003), 143-151. [3] BACCAN, Nivaldo, Introdução à Semimicroanálise Qualitativa, 2ª Ed., Unicamp, Campinas, SP, (1997) 187. [4] CHANG, T.C., YOU, S.J., YU, B.S., KONG, H.W, The fate and management of high mercury-containing lamps from high technology industry, 141, 3 (2007), 784-792. [5] COLACIOPPO, Sérgio, Estudo comparativo entre meios de captação de vapores de mercúrio para avaliação do risco de intoxicação profissional, 11, 3 (1977) 389-394, 1977-09. [6] CUNHA, Luciana da, GOMES, Ailton S., COUTINHO, Fernanda M. B., TEIXEIRA, Viviane G., Principais Rotas de Síntese de Resinas Complexantes de Mercúrio, 17, 2 (2007), 145-157. [7] www.eletrobras.com/procel. Acesso em 08 mar. 2014. [8] HIRAJIMA, T., BISSOMBOLO, A., SASAKI, K., NAKAYAMA, K., HIRAI, H., TSUNEKAWA, M, Floatability of rare earth phosphors from waste fluorescent lamps, 77, 4 (2005) 187-198. [9]http://www.iar.unicamp.br/lab/luz/ld/L%E2mpadas/reciclagem_de_lampadas_aspectos_am bientais_e_tecnologicos.pdf. Acesso em 02 fev. 2014. [10] JANG, M., HONG, S.M., PARK, J.K., Characterization and recovery of mercury from spent fluorescent lamps, 25, 1 (2005) 5-14. [11] LACERDA, Luiz Drude de, MALM, Olaf, Contaminação por mercúrio em ecossistemas aquáticos: uma análise das áreas críticas; 22, 63 (2008). 27 [12]http://www.mma.gov.br/cidades-sustentaveis/residuos-solidos/politica-nacional-deresiduos-solidos/contextos-e-principais-aspectos. Acesso em 22 de jan. 2014. [13] MICARONI, Regina Clélia da Costa Mesquita, BUENO, Maria Izabel Maretti Silveira, JARDIM, Wilson de Figueiredo, Compostos de Mercúrio. Revisão de Métodos de Determinação, Tratamento e Descarte, 23, 4 (2000). [14] PAULA E SILVA, Evando Mirra de, A tecnologia, suas estratégias, suas trajetórias, 60, (2008). [15] POLANCO, Sara Leonor Cambeses, A situação da destinação pós-consumo de Lâmpadas de Mercúrio no Brasil, Dissertação de mestrado da Escola de Engenharia Mauá do Centro Universitário do Instituto de Mauá de Tecnologia, 1, (2007) 119. [16] http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc28/04-QS-4006.pdf. Acesso em 04 abr. 2014. [17] RAPOSO C., ROESER H.M., Contaminação ambiental provocada pelo descarte de lâmpadas de mercúrio, 64, 53 (2000) 61-67. [17] RHEE, S.W., CHOI, H.H., PARK, H.S, Characteristics of mercury emission from linear type of spent fluorescent lamp, 34, 6 (2014) 1066-1071. [18] VOGEL, Arthur Israel, Química Analítica Qualitativa, 5ª Ed., Mestre Jou, São Paulo, SP (1981) 222-227, 233-235. [19] http://super.abril.com.br/cotidiano/mercurio-438866.shtml. Acesso em 05 Ago. 2014. TRABALHO APRESENTADO EM CONGRESSO (ANEXO) 28 SISTEMA DE RECUPERAÇÃO DE MERCÚRIO EM LÂMPADAS FLUORESCENTES Débora Aparecida Ribeiro, Letícia Tiemi Fuzishawa, Ana Maria Barbosa, Liu Yao Cho. Faculdade de Engenharias, Arquitetura e Urbanismo; FEAU–UNIVAP; Avenida Shishima Hifumi 2911, São José dos Campos – SP, e-mail: [email protected]. Resumo- O consumo de Lâmpadas Fluorescente no Brasil é grande, pois há um grande incentivo por parte do governo quanto ao seu uso. Porém, o grande problema está no descarte dessas lâmpadas, uma vez que são descartadas erroneamente no solo, cursos d’água, ou até mesmo através de aterros incorretos e clandestinos. Essas Lâmpadas Fluorescentes possuem diversos contaminantes, entre eles o mercúrio, altamente perigoso ao ser humano e meio ambiente, antimônio, chumbo, entre outros. Este projeto visa estudar um modelo eficiente e simples que possa realizar a recuperação desse mercúrio contido nas Lâmpadas Fluorescentes. Resultados mostraram que o mercúrio pode ser recuperado em quantidades significativas, e ser otimizado dependendo do precipitante utilizado no sistema. Palavras-chave: mercúrio, poluição, lâmpadas fluorescentes, reciclagem. Área do Conhecimento: Engenharia Introdução O governo brasileiro tem dado um grande incentivo a seus cidadãos a fazerem uso de Lâmpadas Fluorescentes devido ao menor consumo de energia (Unicamp, acesso 2 fev. 2014; Eletrobras, acesso 8 mar. 2014). A Lâmpada Fluorescente tem por vantagem ser mais econômica que uma Lâmpada Incandescente e sua durabilidade também é relativamente maior, quando ambas são comparadas (Qnesc, acesso 4 abr. 2014). Os maiores vilões das Lâmpadas Fluorescentes quando caem em desuso são os materiais pesados (AUCOTT, 2003; POLANCO, 2007); estes poluentes irão parar no meio ambiente pelo descarte inadequado, tais como: Mercúrio, Antimônio, Chumbo, entre outros (MMA, acesso 22 jan. 2014; RAPOSO, 2000). Os materiais pesados presentes nas lâmpadas alcançam o solo terrestre e até mesmo os cursos d’água, fazendo com que haja uma poluição de caráter perigoso nos ambientes nos quais esses materiais entram em contato (LACERDA, 2008; RAPOSO, 2000). Diversos componentes presentes nas Lâmpadas Fluorescentes podem ser recuperados para serem utilizados em diversos outros segmentos, colaborando assim para o meio ambiente e trazendo rentabilidade para empresas que desenvolvem este tipo de serviço (Apliquim, acesso 7 jun. 2014). O mercúrio (Hg) é o principal e o mais perigoso dos materiais presente nas Lâmpadas Fluorescentes (RHEE, 2014), e seu consumo para a produção de lâmpadas deste tipo alcança uma marca de 10 toneladas ao ano (Unicamp, acesso 2 fev. 2014). Atualmente, alguns métodos são conhecidos na literatura para o descarte e tratamento das Lâmpadas Fluorescente, sendo eles: Moagem Simples, Tratamento Térmico, Tratamento Químico; Tratamento por Sopro e Encapsulamento (Unicamp, acesso 2 fev. 2014; JANG, 2005). Dentre os modelos citados acima, o Tratamento Químico é o que desperta maior interesse, pois se trata de um sistema de fácil montagem e baixo custo de aplicação (Unicamp, acesso 2 fev. 2014); requer apenas uma solução precipitante e secagem do resíduo (VOGEL, 1981; BACCAN, 1997). O objetivo deste projeto é buscar uma metodologia fácil e eficiente para um sistema de recuperação do Mercúrio (Hg) presente nas Lâmpadas Fluorescentes (CHANG, 2007). Realizar o levantamento de possíveis variáveis no tratamento prévio do material recuperado, onde o mesmo possa ser redestinado a outros segmentos da indústria (MICARONI, 2000). Metodologia Um estudo preliminar para determinar a eficiência do reagente precipitante com mercúrio iônico foi realizado com o Nitrato de Mercúrio hidratado, Hg(NO3)2. H2O, 0,05 mol/L em solução aquosa. Foram escolhidas diversas soluções precipitantes, todas a 0,10 mol/L, listadas a seguir: Hidróxido de Sódio (NaOH); Cloreto de Sódio XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de PósGraduação e IV Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba 1 (NaCl); Tioacetamida (C2H5NS) e Ácido Clorídrico (HCl). Todas as misturas utilizadas foram na proporção de 1:1 em volume, ou seja, com excesso do reagente precipitante em relação a solução de mercúrio. Em uma garrafa de Politereftalato de Etileno (PET) devidamente lavada e seca, fez-se um corte transversal para a inserção da lâmpada fluorescente queimada de 20W. Selou-se o corte do PET com fita isolante e conectou-o à dois erlenmeyers com tubo de silicone colocados em sequência (conforme figura 1). O sistema foi montado de forma que o gás da quebra da lâmpada possa passar pela solução contida nos erlenmeyers por borbulhamento. No primeiro erlenmeyer adicionou-se 150mL da solução precipitante e no segundo erlenmeyer 100mL da mesma solução. Através de uma bomba à vácuo fez-se a sucção do vapor da quebra da lâmpada, precipitando o Hg na solução escolhida após borbulhamento. As conexões foram seladas, todas as lâmpadas contidas no PET foram quebradas e ligou-se a bomba a vácuo, deixando-a em funcionamento por aproximadamente 2 minutos. Na figura 1 observa-se o Sistema de Recuperação de Mercúrio montado para o estudo. A solução do primeiro erlenmeyer também foi colocado no rota-evaporador, conforme descrito acima. Os resíduos obtidos do sistema de recuperação por gravimetria foram analisados por EDX. A figura 2 apresenta o sistema de filtração simples adotado para separação de resíduo e filtrado, em ambas as soluções precipitantes. Figura 2. Filtração da solução do erlenmeyer após lavagem das lâmpadas quebradas. Resultados 1° ERLENMEYER 2° ERLENMEYER PET COM LÂMPADAS BOMBA DE VÁCUO Figura 1. Modelo do Sistema de Recuperação do Mercúrio em Lâmpadas Fluorescente. Para se retirar todo o resíduo de mercúrio que ainda possa estar contido na garrafa PET, adicionou-se a solução precipitante do segundo erlenmeyer ao resíduo da garrafa, juntamente com 100mL de água destilada. Assim a solução de lavagem passa a possuir uma concentração definida de 0,06 mol/L. A solução de lavagem foi filtrada a fim de se separar resíduo e filtrado. O resíduo foi seco em estufa à 80°C por aproximadamente 5 horas. Colocou-se o filtrado no rota-evaporador, e o resíduo obtido também foi seco na estufa. No teste de precipitação realizado, observou-se que dentre as soluções utilizadas, somente as de Hidróxido de Sódio (NaOH) e Tioacetamida (C2H5NS) formaram produtos com o +2 íon Hg , proveniente da solução preparada com Nitrato de Mercúrio (Hg(NO3)2. H2O. Desta forma, apenas dois dos reagentes formaram precipitados, Hidróxido de Sódio (NaOH) e Tioacetamida (C2H5NS). O percentual de rendimento da reação foi de 95,7% e 18,0%, respectivamente. A solução destes reagentes precipitantes foram utilizados no sistema de precipitação estudado. O sistema de recuperação de mercúrio foi acionado para ambas as soluções, conforme descrito na metodologia. Neste teste preliminar, não foi possível detectar o mercúrio das lâmpadas (em quantidades significativas) com a solução de Tioacetamida. Mas o rendimento com o Hidróxido de Sódio foi melhor, encontram-se a seguir os resultados. A figura 3 representa o fluxograma utilizado no processo, juntamente com os elementos encontrado no sistema de recuperação. XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de PósGraduação e IV Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba 2 Início Lâmpada Fluorescente Queimada e Quebrada C2H5NS Reações de Precipitação NaOH Filtração 1º Erlenmeyer Lavagem do PET com Lâmpadas 2º Erlenmeyer Filtração 1º Erlenmeyer Lavagem do PET com Lâmpadas 2º Erlenmeyer Secagem Secagem Secagem Secagem Resíduo EDX: O, Cl, Fe Filtrado EDX: O, Na, Al, Si, S, Ti, Cu, La Resíduo Resíduo Resíduo EDX: O, Na, Al, Si, K, Ca, Ba EDX: O, Ca, Ti, In, Ba, Ce, Os EDX: O, Ca, Zr, Ba, Ce, Os Filtrado Filtrado Filtrado EDX: O, Na, Al, S, K, Ca, Zn EDX: O, Na, Si, S, Cl, K, Ca, Zn, Zr EDX: O, Na, Si, S, Cl, K, Br, Pt, Hg Figura 3. Fluxograma do sistema de recuperação. A figura 4 apresenta a análise de MEV realizada no resíduo do primeiro erlenmeyer, utilizando como solução precipitante o NaOH. Figura 5. MEV da segunda precipitação. Figura 4. MEV da primeira precipitação. A figura 5 apresenta a análise de MEV realizada no filtrado do segundo erlenmeyer, utilizando como solução precipitante o Hidróxido de Sódio (NaOH): O EDX mostrou a preseça de mercúrio e a análise gravimetrica forneceu a quantidade de mercúrio recuperado pelo sistema, 0,015% em massa para o segundo erlenmeyer e insignificante para o primeiro. Discussão A aplicabilidade das soluções para o teste de solubilidade foi feita, conforme Tabela de Produto de Solubilidade de Precipitado a temperatura ambiente (VOGEL, 1981, pag. 84). Nela pode-se XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de PósGraduação e IV Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba 3 - observar que o íon Sulfeto (S ) é o melhor agente precipitante para o mercúrio. Conforme cita-se na literatura a presença de Hg no precipitado acontece da seguinte maneira para o íon Sulfeto: “forma-se de início um precipitado branco de clorossulfeto de mercúrio (II), que se decompõe por adição de novas quantidades do Sulfeto de Hidrogênio, formando finalmente um precipitado preto de Sulfeto de Mercúrio (II)". No teste realizado houve a formação de Hg, porém com um baixo rendimento final. Para aumentar-se o rendimento e a precipitação do Hg, é necessária a liberação do íon Sulfeto em maior quantidade, pelo fornecimento de energia através de um aquecimento. No prosseguimento do teste de solubilidade, um dos pontos ressaltados pela literatura (Vogel, 1981) é o uso do Ácido Clorídrico como agente precipitante de Hg. Porém, o reagente precipita +1 +2 somente íons Hg e não íons Hg (presente em maior quantidade nas lâmpadas fluorescentes). Este ponto explica o fato de não haver precipitação no teste realizado para este composto químico. Para o Hidróxido de Sódio, o Vogel cita: “precipitado vermelho pardacento com composição variada; se a adição for estequiométrica, a cor do precipitado muda para amarela, devido a formação de óxido de mercúrio (II). O rendimento para este composto (de cor amarelada) foi significativa no teste realizado e o objetivo da formação do HgO foi alcançada. Já no teste com as lâmpadas fluorescentes, o resultado de gravimetria mostrou que a solução de Hidróxido de Sódio retira uma quantidade significante para uma única lâmpada de 20W, que segundo a literatura, possui aproximadamente 21mg de Hg, ou cerca de 0,035% em massa (Qnesc, acesso 4 abr. 2014). O percentual de mercúrio presente em cada lâmpada depende da voltagem e do formato das mesmas; lâmpadas de 20W apresentam cerca de 21mg de Hg, sendo crescente a relação entre quantidade de mercúrio X potência (Qnesc, acesso 4 abr. 2014) A solução do primeiro erlenmeyer não foi capaz de reter o mercúrio, mas se verifica que na solução do segundo erlenmeyer, que entrou em contato direto com os resíduos de lavagem das lâmpadas contido no PET, detectou-se mercúrio. A poeira fosforosa é uma das responsáveis por agregar parte do mercúrio à ela (HIRAJIMA, 2005). Então, quando se faz a lavagem do material, retira-se a poeira fosforosa e o mercúrio da lâmpada; aumentando assim o rendimento do processo. (Qnesc, acesso 4 abr. 2014; HIRAJIMA, 2005). O fato de não haver mercúrio na primeira solução, de ambas as soluções precipitantes (NaOH e C2H5NS) testadas, pode estar relacionado ao estado físico/químico na qual este mercúrio se encontra, quando a lâmpada é quebrada, ele não reage com as soluções precipitantes. Então, existe a necessidade de modificar o sistema para ionizar o mercúrio com HNO3 e também permitir a decomposição de C2H5NS para precipitar mercúrio na forma de Sulfeto de Mercúrio de forma mais efetiva. A quantidade de mercúrio recuperada foi relativamente significativa para o sistema estudado, forneceu uma eficiência de retirada de mercúrio de cerca de 43% em relação ao contido em uma lâmpada fluorescente de 20W. Observa-se que pode ter formado complexos de Mercúrio (Hg) e outros metais, com os resíduos internos da lâmpada quebrada. Isso se dá pela energia de ligação (α) presentes em compostos do mesmo período da tabela periódica (exemplo: Hg, Pt, Os e Bi) (BACCAN, 1997; Qnesc, acesso 4 abr. 2014; CUNHA, 2007). O processo de tratamento químico é o mais viável, pois as soluções precipitantes são de baixo custo e a tecnologia é barata. Também, se tem uma redução no volume de descarte, sendo enviado para o aterro autorizado somente o material sem contaminante pesado. Em todas as literaturas bases em que se buscou referência, no processo de tratamento químico não houve menção ao mercúrio na forma de vapor. Cita-se somente o composto iônico e sua purificação por meio de destilação. Neste trabalho em questão, a empregabilidade dos erlenmeyers em dois sistemas de segurança, se dá principalmente pela preocupação do vapor de mercúrio, onde o mesmo deve ser ionizado para a +2 forma Hg e precipitar-se, juntamente com os demais, na forma de sal (COLACIOPPO, 1977). A tecnologia de tratamento de lâmpadas fluorescente ainda é muito restrita; há dificuldade de busca de material e até mesmo de teorias de processo das empresas que fazem este tipo de trabalho. Ainda se é um nicho de mercado que precisa ser desvendado por meio de testes e tentativas. Conclusão Conclui-se que o Sistema para Recuperação de Mercúrio é eficiente ao que se destina. É um XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de PósGraduação e IV Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba 4 sistema simples e de baixo custo de implantação, além de poder ser otimizado para aumentar a taxa de recuperação de Hg. Para se realizar o tratamento de apenas uma lâmpada fluorescente é inviável, pois tem uma quantidade muito pequena deste metal pesado. Mas levando-se em consideração a quantidade/ano de mercúrio utilizada para a produção deste tipo de lâmpadas (10 toneladas/ano) é uma ferramenta a ser investida e aprimorada, a fim de evitarem maiores impactos ambientais e gerar rentabilidade para as empresas que possuírem esta tecnologia. http://www.iar.unicamp.br/lab/luz/ld/L%E2mpadas/r eciclagem_de_lampadas_aspectos_ambientais_e _tecnologicos.pdf. Acesso em 02 fev. 2014. Referências http://www.mma.gov.br/cidadessustentaveis/residuos-solidos/politica-nacional-deresiduos-solidos/contextos-e-principais-aspectos. Acesso em 22 de jan. 2014. http://www.apliquimbrasilrecicle.com.br/servicos. Acesso em 07 jun. 2014 AUCOTT, M., McLINDEN, M., WINKA, M; Release of mercury from broken fluorescent bulbs, 2003, Journal of the Air and Waste Management Association, 53 (2), pp. 143-151. BACCAN, Nivaldo, Introdução à Semimicroanálise Qualitativa, Unicamp, 1997. 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RHEE, S.W., CHOI, H.H., PARK, H.S; Characteristics of mercury emission from linear type of spent fluorescent lamp, Waste Management, Vol. 34, Issue 6, 2014, Pages 10661071. VOGEL, Arthur Israel, Química Analítica Qualitativa, 5. Ed., São Paulo: Mestre Jou, 1981. XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de PósGraduação e IV Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba 5 Certificamos que Debora Aparecida Ribeiro, Letícia Tiemi Fuzishawa, Ana Maria Barbosa e Liu Yao Cho apresentaram o trabalho intitulado "SISTEMA DE RECUPERAÇÃO DE MERCÚRIO EM LÂMPADAS FLUORESCENTES" no XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de Pós-Graduação e VIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica Júnior, realizado na Universidade do Vale do Paraíba, nos dias 23 e 24 de outubro de 2014. São José dos Campos, 24 de outubro de 2014. Profa. Dra. Sandra Maria Fonseca da Costa Diretora do Instituto de Pesquisa & Desenvolvimento
