fitorremediacao de niquel proveniente de lodo industrial - TCC On-line

UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ
Elaine Cristina Malisak
FITORREMEDIAÇÃO DE NÍQUEL PROVENIENTE DE LODO
INDUSTRIAL
CURITIBA
2011
FITORREMEDIAÇÃO DE NÍQUEL PROVENIENTE DE LODO
INDUSTRIAL
CURITIBA
2011
Elaine Cristina Malisak
FITORREMEDIAÇÃO DE NÍQUEL PROVENIENTE DE LODO
INDUSTRIAL
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao
Curso de Engenharia Ambiental da Faculdade de
Ciências Exatas da Universidade Tuiuti do Paraná,
como requisito para obtenção do título de
Engenheiro Ambiental.
Orientador: Profº Dr. Arion Zandoná Filho
Co-orientadora:
Vasconcellos
CURITIBA
2011
Profª
Msc.
Maria
Cristina
TERMO DE APROVAÇÃO
Elaine Cristina Malisak
FITORREMEDIAÇÃO DE NÍQUEL PROVENIENTE DE LODO
INDUSTRIAL
Este trabalho de conclusão de curso foi julgado e aprovado para a obtenção do título de Engenheiro
Ambiental da Faculdade de Ciências Exatas e de Tecnologia da Universidade Tuiuti do Paraná.
Curitiba, 01 de julho de 2011.
Engenharia Ambiental / FACET
Universidade Tuiuti do Paraná.
Orientador:
___________________________________________________
Prof. Dr. Arion Zandoná Filho
Universidade Tuiuti do Paraná
Co-orientadora:
___________________________________________________
Prof. Msc. Maria Cristina Vasconcellos
Pontifícia Universidade Católica do Paraná / Biotecnologia
Membro da Banca:
___________________________________________________
Prof. Dr. Helder de Godoy
Universidade Tuiuti do Paraná
Membro da banca:
___________________________________________________
Prof. Msc. Ana Paula Pitarelo
Universidade Federal do Paraná / Departamento de Química
___________________________________________________
Coordenador do Curso:
Prof. Msc. Luiz Capraro
Universidade Tuiuti do Paraná
Coordenado do curso de Engenharia Ambiental
DEDICATÓRIA
A todos aqueles que acreditaram e torceram por mim, que tiveram paciência e
serenidade pra me acalmar nas mais complicadas situações.
A aqueles amigos e colegas que simplesmente passaram pelo curso e
acabaram tomando outro rumo em suas vidas, mas que deixaram marcas inesquecíveis.
A todos os meus professores, mestres e doutores que durante minha vida
acadêmica me passaram conhecimento e fizeram de mim uma pessoa mais preparada e
consciente. Em especial a aqueles que se identificaram comigo, aqueles que de uma
forma inexplicável criaram laços de afeto que perdurarão por muito tempo.
Ao meu pai, que conquista a cada dia que passa o meu respeito, embora muitas
vezes eu não consiga demonstrar da maneira com que ele espera.
Em homenagem a Carolina Fagundes Caron (in memorian), que esteve
presente em praticamente todos os meus momentos nesta universidade, que com toda
sua delicadeza, discrição e organização provou sua imensa competência e superou as
expectativas de muitos.
AGRADECIMENTOS
Aos meus queridos amigos, que não me deixaram desistir, embora minhas
tentativas tenham sido muitas. Ouviram meu choro e minhas reclamações, suportaram
meus momentos de ira e revolta, mas sempre me deram apoio pra seguir em frente.
Ao meu eterno namorado, sempre prestativo, paciente e companheiro, por ter
acreditado em mim em todos os momentos, por me fazer forte e inabalável, pela
dedicação exclusiva, pelo carinho e por estar incondicionalmente ao meu lado,
enfrentando e compartilhando todas as situações possíveis e impossíveis.
A minha família que sempre se preocupou comigo, a minha mãe que me
colocou em suas orações pedindo pra Deus iluminar meu caminho, pois é graças a Ele
que aqui estou terminando mais essa etapa da minha vida que em muitos momentos
pareciam um inacabável pesadelo.
A minha equipe de trabalho da PUC, meus colegas e amigos que me ajudaram
muito na parte experimental, que doaram seu tempo por mim e pela minha causa.
Ao meu orientador o Prof.º Arion, que mesmo sem me conhecer direito,
confiou e acreditou em meu trabalho de olhos fechados.
A Prof.ª Maria Cristina, minha co-orientadora, um exemplo de garra e
determinação, que foi o alicerce para as minhas pesquisas, e se doou muito, dentro de
suas possibilidades.
Ao Prof.º Paulo Ribeiro, pela disponibilidade e pelo auxílio técnico.
Ao Prof.º Helder, que me ajudou com os detalhes finais e me surpreendeu, me
passando extrema confiança para finalização deste trabalho.
EPÍGRAFE
Mas todos vivemos dias incríveis que não passam de ilusão, todos
vivemos dia difíceis, mas nada disso é em vão... Todo bem que você faz pra
quem te ama e quem te ama te faz, isso tudo é o que te faz levar a vida na
paz, só Deus sabe quanto tempo que o tempo deve levar...
Viver, viver e ser livre, saber dar valor para as coisas mais simples, só
o amor constrói pontes indestrutíveis... A arte maior é o jeito de cada um,
vivo pra ser feliz não vivo pra ser comum.
Charlie Brown Jr.
RESUMO
O objeto deste trabalho é utilizar a tecnologia da fitorremediação para minimizar a
poluição de um solo contaminado, com concentrações conhecidas de lodo industrial
contendo o metal pesado níquel, analisando o potencial de plantas de crescimento
espontâneo (invasoras) como fitoextratoras deste metal, e propor de forma sustentável
a disposição dos resíduos gerados no processo, através da metodologia de
eletrodeposição de metais, verificando sua eficiência e viabilidade. Os ensaios foram
realizados em vinte vasos plásticos, sendo cinco replicatas de quatro concentrações:
0%, 20%, 25% e 30%, a céu aberto durante cinco meses. Realizou-se digestão química
das amostras para quantificação do metal níquel em Espectrofotômetro de Emissão
Óptica com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP – OES), e um método de
eletrolítico conhecido como eletrodeposição de metais, para possível descontaminação
do resíduo vegetal que realizou a fitoextração, através da recuperação utilizando sua
própria biomassa. Os resultados da fitoextração comprovaram que espécies invasoras
sobreviventes ao experimento possuem um alto potencial de absorção para remoção do
níquel, chegando a 93,8% de remoção na concentração de 25% de lodo incorporado e
que a recuperação do metal é possível, utilizando um método pouco evasivo baseado
nos princípios da eletrólise.
Palavras-Chave: fitorremediação, metal pesado, descontaminação, recuperação, biomassa.
ABSTRACT
The object of this research is to use the technology of phytoremediation to minimize pollution
of a contaminated soil, with known concentrations of industrial sludge containing heavy metal
nickel, analyzing the potential of plants with spontaneous growth (invasive) as
phytoextractors of this metal, and propose sustainable way for the disposal of the residues
generated in the process, through the methodology of electrodeposition of metal verifying its
efficiency and viability. The tests were conducted in twenty plastic pots, with five replicates
of four concentrations: 0%, 20%, 25% and 30%, in open air for five months. It was conducted
a chemical digestion of samples for quantification of nickel in Inductively Coupled Argon
Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP – OES), and one electrolytic method known as
electrodeposition of metals, for possible decontamination of plant residue that performed the
phytoextraction, through recovery by using their own biomass. The results of phytoextraction
has proven that invasive species who survive after experiment have a high potential for
absorption in relation to removal of nickel reaching 93.8% removal in the concentration of
25% of incorporated sludge and also, that the metal recovery is possible, using a little evasive
method based on the principles of electrolysis.
Keywords: phytoremediation, heavy metal, descontamination, recovery, biomass
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIGURA 1 – MECANISMO DE FITORREMEDIAÇÃO DE SOLO .........................23
FIGURA 2 – BRASSICA OLERACEA ACEPHALA .................................................47
FIGURA 3 – VISÃO GERAL DO EXPERIMENTO...................................................52
FIGURA 4 – ACONDICIONAMENTO DE AMOSTRAS..........................................53
FIGURA 5 – SOLO TRITURADO E PENEIRADO ...................................................54
FIGURA 6 – LEITURA DE PH ....................................................................................54
FIGURA 7 – PREPARO E DIGESTÃO AMOSTRAS DE SOLO ..............................55
FIGURA 8 – AMOSTRAS DIGERIDAS DE PLANTAS ..........................................56
FIGURA 9 – ESQUEMA DE ELETRÓLISE ...............................................................57
FIGURA 10 – EXPERIMENTO DE ELETRODEPOSIÇÃO ......................................59
FIGURA 11 – SOLUÇÕES PARA ANÁLISE DE ELETRODEPOSIÇÃO ...............59
FIGURA 12 – EXEMPLOS DA CULTURA NO EXPERIMENTO ...........................61
FIGURA 13 – EXEMPLOS DE INVASORAS NO EXPERIMENTO ........................64
FIGURA 14 – ASPECTOS EXTERNOS DA PLANTA ..............................................66
FIGURA 15 – LEITURA DE PH ..................................................................................67
FIGURA 16 – PORCENTAGEM DE REMOÇÃO DE NÍQUEL................................71
FIGURA 17 – GRÁFICO DE RECUPERAÇÃO DE NÍQUEL ...................................73
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – FITORREMEDIAÇÃO X TECNOLOGIAS ALTERNATIVAS..........29
TABELA 2 – COMPARATIVO DE CUSTOS ............................................................29
TABELA 3 – CONCENTRAÇÕES TOTAIS DE METAIS EM SOLOS ..................38
TABELA 4 – CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM A TOXICIDADE .................42
TABELA 5 – COMPOSIÇÃO DO SOLO IN NATURA ...............................................60
TABELA 6 – NÚMERO DE PLANTAS BRASSICAS ...............................................61
TABELA 7 – NÚMERO DE ESPÉCIES DE PLANTAS INVASORAS ....................64
TABELA 8 – ANÁLISE DE pH DO SOLO .................................................................67
TABELA 9 – QUANTIDADE RESIDUAL DE NÍQUEL NO SOLO ........................68
TABELA 10 – QUANTIDADE DE NÍQUEL FITOEXTRAÍDO ...............................69
TABELA 11 – ABSORÇÃO CULTURA X INVASORAS .........................................70
TABELA 12 – PORCENTAGEM DE REMOÇÃO DE NÍQUEL ...............................71
TABELA 13 – MASSA DEPOSITADA DE NÍQUEL NO LATÃO ...........................72
TABELA 14 – MASSA PERDIDA DE NÍQUEL NO ELETRODO DE NÍQUEL .....73
TABELA 15 – CONCENTRAÇÃO DE NÍQUEL ELETRODEPOSITADO..............74
TABELA 16 – RENDIMENTO DA ELETRODEPOSIÇÃO ......................................74
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO ................................................................................................ 13
1.1 JUSTIFICATIVA ......................................................................................... 15
1.2 FORMULAÇÃO DO PROBLEMA ............................................................ 16
1.3 OBJETIVO GERAL .................................................................................... 17
1.4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ....................................................................... 17
2
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .................................................................. 18
2.1 O PROBLEMA INDUSTRIAL ................................................................... 18
2.2 UMA NOVA TECNOLOGIA ..................................................................... 20
2.2.1 Denominações e Classificações da Fitorremediação........................ 24
2.2.2 Requisitos para a aplicação .............................................................. 26
2.2.3 Custos ............................................................................................... 28
2.2.4 Vantagens e Desvantagens do Processo ........................................... 30
2.2.5 Questões Regulatórias ...................................................................... 31
2.3 O SOLO........................................................................................................ 35
2.3.1 Nutrientes ......................................................................................... 37
2.3.2 Potássio ............................................................................................. 38
2.3.3 Banco de Sementes ........................................................................... 39
2.4 OS CONTAMINANTES METÁLICOS ..................................................... 40
2.4.1 Metais pesados.................................................................................. 40
2.4.2 Níquel ............................................................................................... 43
2.5 ESPÉCIES EMPREGADAS NA FITORREMEDIAÇÃO.......................... 44
2.6 PLANTAS ACUMULADORAS ................................................................. 45
2.6.1 Espécie acumuladora utilizada no estudo ......................................... 47
2.7 PLANTAS INVASORAS ............................................................................ 48
2.8 MÉTODOS DE RECUPERAÇÃO .............................................................. 49
3
METODOLOGIA DA PESQUISA ................................................................ 51
3.1 IMPLANTAÇÃO DO EXPERIMENTO ..................................................... 51
3.2 MATERIAIS UTILIZADOS ....................................................................... 52
3.3 AMOSTRAGEM E IDENTIFICAÇÃO ...................................................... 53
3.4 COLETA E ANÁLISES LABORATORIAIS ............................................. 53
3.4.1 Amostras de Solo .............................................................................. 54
3.4.2 Amostras de Plantas ......................................................................... 56
3.5 EXPERIMENTO DE ELETRODEPOSIÇÃO ............................................ 57
3.6 MATERIAIS ................................................................................................ 58
3.7 MÉTODOS................................................................................................... 58
4
RESULTADOS E DISCUSSÃO ..................................................................... 60
4.1 ANÁLISE DO SOLO in natura ................................................................... 60
4.2 CRESCIMENTO DA ESPÉCIE SEMEADA .............................................. 61
4.3 DESENVOLVIMENTO DE ESPÉCIES INVASORAS ............................. 62
4.4 INTERAÇÃO COM O NUTRIENTE APLICADO .................................... 65
4.5 ANÁLISE DE pH......................................................................................... 66
4.6 ANÁLISE DE CONCENTRAÇÃO ............................................................ 68
4.7 QUANTIDADE REMOVIDA DO SOLO .................................................. 71
4.8 RENDIMENTO Da ELETRODEPOSIÇÃO DE NÍQUEL......................... 72
5
CONCLUSÃO .................................................................................................. 75
6
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................... 77
1
INTRODUÇÃO
O aumento de solos contaminados no mundo é provocado por diversos
agentes, como sais, elementos metálicos, compostos orgânicos e elementos radioativos
que usualmente ocorrem em faixas de concentrações elevadas, podendo representar
perigo ambiental, com impactos na vegetação, organismos do solo, águas superficiais e
subterrâneas (ACCIOLY e SIQUEIRA, 2000).
Preocupados com as alterações ambientais, pesquisadores procuram na
Engenharia Ambiental e áreas afins, meios que auxiliem na descontaminação,
isolamento ou minimização do poluente existente tanto no solo quanto nas águas, que
permitam uma despoluição natural, de baixo custo, preferencialmente in situ, sem a
utilização de métodos químicos tradicionais, como a incineração, que gera
contaminação secundária, além de ser dispendiosos (PLETSCH, 1999).
Solos contaminados com substâncias inorgânicas, como metais pesados,
podem ser recuperados através da eliminação dos compostos ou através da
transformação do composto em produtos menos tóxicos ao ambiente através da
fitorremediação (CUNNINGHAM et al., 1996).
Os métodos de remediação mais apropriados dependem das características do
local, da concentração e, dos tipos de poluentes a serem removidos, e do uso final do
meio contaminado, tendo por objetivo imobilizar os metais e retirá-los do solo, a
fitorremediação é um processo que emprega plantas com este objetivo.
A fitorremediação de áreas contaminadas é uma tecnologia emergente e
bastante promissora que se destaca por suas vantagens em relação métodos
14
tradicionais de remediação, tais como o baixo custo, grande eficiência de
descontaminação e menor impacto ao ambiente (GRATÃO et al., 2005).
O uso de plantas como agentes despoluidores, desperta interesse entre
pesquisadores e técnicos que atuam na área experimental. Acredita-se que a utilização
de plantas com capacidade de tolerar e simultaneamente extrair e, ou, degradar
determinados compostos possa representar interessante alternativa para a despoluição
de áreas agrícolas.
A fitorremediação consiste em um processo de biorremediação que envolve a
utilização de sistemas vegetais (árvores, arbustos, plantas rasteiras e aquáticas), que
tenham a capacidade de absorver os poluentes do solo ou de metabolizar as
substâncias tóxicas para uma variação de menor risco de ecointoxicação. Pela
fitorremediação os contaminantes presentes no solo são removidos, imobilizados ou
tornam-se inofensivos ao ambiente. Seu uso baseia-se na seletividade da planta,
natural ou desenvolvida, em que alguns indivíduos expressam resistência a
determinados tipos de compostos (PIRES et al., 2003).
Uma cultura, para ser utilizada com sucesso na recuperação de áreas
contaminadas, deve ser eficiente na acumulação de metais e capaz de se adaptar às
condições do ambiente contaminado. Sendo assim, para a efetiva aplicação da técnica,
estudam-se algumas plantas que tem a capacidade de translocar alguns compostos
orgânicos para outros tecidos e, posteriormente, volatilizá-los; outras que podem
degradá-los ou transformá-los em compostos com menor toxidade; e algumas utilizam
a compartimentalização da substância em tecidos especializados (ACCIOLY e,
SIQUEIRA, 2000; SCRAMIN et al., 2001).
15
1.1 JUSTIFICATIVA
O aumento da poluição do solo e de águas superficiais e subterrâneas,
provocada por resíduos urbanos, é motivo de estudos em todo o mundo, especialmente
nos países mais industrializados, devido ao reconhecido potencial poluidor e o grande
volume gerado diariamente. (MAZZUCO, 2008).
Estudos relacionados a possíveis modificações de ambientes degradados e
poluídos que possam cooperar para uma melhor qualidade de vida de todos os seres do
planeta Terra, justificam o interesse despertado nos meios científicos.
A poluição do solo provoca um decréscimo na biodiversidade do ecossistema,
pois várias são as espécies submetidas ao estresse da contaminação, por não
apresentarem características que permitam sua sobrevivência (CURY, 2002). Porém,
as espécies que possuem tais características expressam um acréscimo em sua
população (MARANHO, 2004).
Uma estratégia para a reabilitação de áreas contaminadas é a fitorremediação,
que consiste na introdução de espécies vegetais com capacidade de acumular
concentrações de metais pesados em seus tecidos. As plantas e sua comunidade
microbiana associadas degradam, seqüestram ou imobilizam poluentes presentes no
solo. A técnica oferece grande atrativo devido à possibilidade de promover a
descontaminação do local in situ, com baixo custo, quando comparada à remoção do
solo para seu tratamento. (SURSALA, et al., 2002).
16
1.2 FORMULAÇÃO DO PROBLEMA
É possível dentro de um cenário global tão industrializado controlar de forma
enérgica e efetiva a emissão de poluentes metálicos ou ao menos minimizar estes
impactos com processos naturais de baixo custo com possibilidade de retorno
financeiro?
17
1.3 OBJETIVO GERAL
Utilizar a biotecnologia da fitorremediação para avaliar o potencial fitoextrator
de absorção do metal níquel em plantas de crescimento espontâneo, em solo
contaminado com alto teor deste metal, proveniente de lodo industrial, bem como
propor de forma sustentável o gerenciamento de resíduos sólidos gerados neste
processo.
1.4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Analisar o potencial das plantas selecionadas como prováveis
fitoextratoras de níquel por meio da avaliação da remoção do metal tanto na cultura a
se implantada quanto nas plantas invasoras sobreviventes á contaminação;

Identificar e classificar as plantas invasoras que sobrevivem em solo
contaminado com o metal níquel;

Quantificar o níquel residual no solo após o plantio de cinco meses;

Propor tratamento do resíduo através de metodologia de eletrodeposição
para a recuperação dos metais da biomassa das plantas.
18
2
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A recuperação de áreas degradadas pelas atividades humanas possui variadas
metodologias: escavação, incineração, extração com solvente, oxiredução e outras
técnicas com um elevado custo. Alguns processos deslocam a matéria contaminada
para local distante, causando riscos de contaminação secundária e aumentando ainda
mais os custos com tratamento (CUNNINGHAM, 1996). Sendo assim, atualmente
passou-se a dar preferência por métodos in situ que perturbem menos o ambiente e são
mais econômicos.
2.1 O PROBLEMA INDUSTRIAL
Os problemas ambientais enfrentados hoje são reflexos de um passado de má
gestão de resíduos industriais e domésticos, sendo os locais contaminados uma
conseqüência freqüente do manuseamento e eliminação inadequados de materiais
perigosos, e podendo o custo global de resolução deste e de outros problemas
ambientais atingirem milhões (LAGREGA et al., 2001).
Os resíduos perigosos gerados anualmente no Brasil totalizam-se em torno de
2,9 milhões de toneladas, e destes somente 850 mil toneladas recebem tratamento
adequado, conforme estimativa da Associação Brasileira de Empresas de Tratamento,
Recuperação e Disposição de Resíduos Especiais. Os 72% restantes são depositados
indevidamente em lixões ou descartados em cursos d’água sem qualquer tipo de
tratamento (FURTADO, 2003).
19
A contaminação por metais pesados é uma das mais preocupantes, pois estes
não se degradam: uma vez emitidos, permanecem no ambiente durante centenas de
anos, afetando a vegetação, as correntes de água, os animais e os seres humanos.
Atualmente a população enfrenta sérios problemas com a contínua poluição do
meio ambiente, sendo a poluição industrial uma das principais colaboradoras para este
fato. Os poluentes químicos podem ser classificados de duas formas: orgânicos e
inorgânicos, e estão presentes dentre outras fontes nos despejos industriais.
A despoluição ambiental é um processo de custo elevado, sendo que do ponto
de vista econômico, a estimativa mundial para os gastos anuais gira em torno de 25 –
30 bilhões de dólares. Esse mercado, que já é estável nos Estados Unidos (7 – 8
bilhões), tende a crescer no Brasil, uma vez que os investimentos para tratamento dos
rejeitos humanos, agrícola e industrial crescem à medida que aumentam as exigências
da sociedade e leis mais rígidas são aplicadas (DINARDI, 2003).
O processo de industrialização aliado ao crescimento populacional gera
preocupações com relação às conseqüências ao meio ambiente pelo acúmulo de
resíduos com potencial tóxico, muitas vezes sem tratamento adequado ou reciclagem.
Uma possível destinação do lodo é sua utilização na agricultura, devido a sua
composição, que contém considerável percentual de matéria orgânica e de elementos
essenciais para as plantas, podendo substituir, ainda que parcialmente, os fertilizantes
minerais, desempenhando importante papel na produção agrícola e na manutenção da
fertilidade do solo (NASCIMENTO et al., 2004).
Entretanto, o lodo de esgoto pode conter em sua composição, componentes
tóxicos, dentre eles os metais pesados ou elementos traços, que é o caso do níquel (Ni).
20
Segundo Rangel (2003), a aplicação continuada de lodo de esgoto aumenta a
carga de metais no solo, o que proporciona maior acúmulo destes elementos nas
plantas cultivadas nesses solos, havendo sérios riscos de contaminação da cadeia
alimentar. Portanto, conhecer o destino desses dos metais pesados incorporados ao
solo pela aplicação de lodo de esgoto é essencial para a avaliação do impacto
ambiental e dos riscos para a saúde do homem. Desse modo, a realização de pesquisas
a campo, em experimentos de longa duração, é vital para o entendimento da dinâmica,
fitodisponibilidade e fitotoxicidade dos metais pesados em solos tratados com lodo de
esgoto (NOGUEIRA et al., 2006).
2.2 UMA NOVA TECNOLOGIA
Com o objetivo de remediar solos contaminados, de forma diferenciada das
técnicas convencionais já existentes, buscando uma diminuição de custos, sem agredir
o meio ambiente, propõe-se o estudo de novas tecnologias a curto e longo prazo.
Recentemente, a técnica da fitorremediação, isto é, uso de vegetação para a
descontaminação in situ de solos e sedimentos, eliminando metais pesados e poluentes
orgânicos, tem se tornado uma tecnologia emergente, mesmo com o processo de
acumulação de metais sendo um pouco moroso. (BAIRD, 2002).
A biotecnologia apresenta a fitorremediação como alternativa, empregando
sistemas vegetais fotossintetizantes e sua microbiota com a finalidade de desintoxicar
ambientes (GLASS, 1998).
21
É uma técnica de custo relativamente baixo, benefícios estéticos e natureza
não-invasiva. O sucesso do tratamento empregando plantas aquáticas, por exemplo,
vai além do baixo custo, há muitas possibilidades de reciclagem da biomassa
produzida que pode ser utilizada como fertilizante, ração animal, geração de energia
(biogás ou queima direta), fabricação de papel, extração de proteínas pra uso em
rações, extração de substâncias quimicamente ativas de suas raízes para uso como
estimulante de crescimento de plantas, etc. (GLASS, 1998).
Há alguns anos atrás, prospectores observaram que certas plantas cresciam em
locais onde existiam resíduos de antigas minas. Um estudo concluiu que, além de
serem excelentes indicadoras de certos metais tinham a capacidade de extraí-los do
solo, através do seu sistema radicular (fixação da planta, absorção de água, sais
minerais e nutrientes e armazenamento de alimentos) e de acumulá-los nos seus
tecidos, sem sofrerem lesões.
A razão para a assimilação de metais pelas plantas está na necessidade de
absorção de alguns micronutrientes, que são co-fatores essenciais para a síntese das
suas proteínas e enzimas, que permitem um normal desenvolvimento. Algumas plantas
não fazem distinção entre os metais pesados e os elementos que realmente necessita,
absorvendo-os de forma semelhante.
As plantas têm a capacidade de remediar poluentes por meio de três
mecanismos: ingestão direta dos contaminantes e acumulação no tecido da planta
(fitoextração); liberação no solo de oxigênio e substâncias bioquímicas, como enzimas
que estimula a biodegradação de poluentes e intensificação da degradação por fungos e
micróbios localizados na interface raiz-solo.
22
As substâncias que as plantas liberam no solo incluem ligantes quelatos e
enzimas; os primeiros podem diminuir a toxicidade de um metal mediante sua
complexação, e as últimas podem biodegradar poluentes em alguns casos.
Para impedir que a poluição chegue a um ponto crítico, a fitorremediação
procura entender os mecanismos de defesa e tolerância das plantas, seja por
exclusão do metal, para evitar ou diminuir sua entrada no vegetal, seja pela
produção de proteínas denominadas fitoquelatinas, que eliminam os metais,
seja pela transformação do resíduo tóxico em vertentes menos intoxicantes.
(CIB, 2004).
A absorção da água é feita por osmose através da epiderme das raízes,
especialmente através da superfície dos pelos radiculares (Figura 1). Os compostos
contaminantes entram na planta junto com a água, mas, devido à concentração interna,
são transportados por bombas iônicas existentes na membrana plasmática dos pelos
radiculares. A partir daí, podem-se movimentar por duas vias, até aos vasos xilêmicos:
através do apoplasto (porção “não-viva” da planta – paredes celulares e espaços
intercalares) e através do simplasto (porção viva – membrana plasmática e
protoplasma das células). Os compostos hidrofóbicos ligam-se às membranas lipídicas
das raízes antes de entrarem no xilema. A translocação dos químicos passa através do
simplasto da endoderme até ao xilema e deste, até às folhas (principais órgãos
fotossintéticos), por modelos de tensão-coesão e/ou pressão radicular (BAIRD, 2002).
Como a maior parte dos metais pesados capturados se localizarem na parte
aérea das plantas, a colheita pode ser feita utilizando os métodos de agricultura
tradicionais.
A fitoextração é a técnica mais estudada dentro da fitorremediação. A
possibilidade de boa eficiência e possível valorização econômica do metal extraído é
23
um grande atrativo, porém só é comprovada se após a acumulação de metais pelas
plantas o solo estiver recuperado (BAIRD, 2002).
O processo exige monitoramento, necessitando cortar as plantas antes que
cheguem ao término de suas vidas ou comecem a morrer, para que os contaminantes
não se tornem dispersos ou retornem novamente ao solo.
FIGURA 1 – MECANISMO DE FITORREMEDIAÇÃO DE SOLO
FONTE: Baird, 2002
Vários aspectos da estrutura das raízes das plantas podem ser melhorados.
Raízes mais profundas aumentam a profundidade a partir da qual o contaminante pode
24
ser retirado do solo por fitoextração. Também o aumento da densidade das raízes no
solo torna a extração mais eficiente. O conhecimento mais profundo dos mecanismos
fisiológicos, bioquímicos, moleculares e dos genes envolvidos na hiperacumulação em
espécies tolerantes aos metais pesados, pode fornecer a base para o melhoramento do
seu desempenho em termos de tolerância e acumulação de metais.
Ainda assim, um amplo número de fatores influencia na absorção. São fatores
que se relacionam com o solo, com as condições climáticas e com as características da
própria planta.
Em muitos casos a fitorremediação é considerada como um tratamento final
após terem sido aplicadas outras tecnologias de remediação, pois efetivamente,
nenhuma tecnologia é por si só, universalmente aplicável com o mesmo sucesso a
todos os tipos de contaminantes e em todos os locais.
Globalmente, a biorremediação, em geral, e a fitorremediação, em particular,
são tecnologias crescentes, pois o potencial a longo prazo do uso dessas técnicas em
muitos locais que necessitam descontaminação é evidente.
2.2.1 Denominações e Classificações da Fitorremediação
O termo phytoremediation (phyto = vegetal + remediation = remediação) é
utilizado com freqüência de o ano de 1991, para definir o uso de vegetais, e dos
microrganismos a ele associados, como instrumento para contenção, isolamento,
remoção ou redução das concentrações de contaminantes em meio sólido, líquido ou
gasoso (EPA, 2000).
25
Sua classificação depende de seu emprego, da natureza química ou da
propriedade do poluente. Segundo Andrade et al. (2007), pode ser compreendida em:

Fitoextração: absorção dos contaminantes através das raízes das
hiperacumuladoras e posterior armazenamento no sistema radicular (raiz principal e
lateral) ou caulinar (caule, folha e flores) – nota-se que a absorção é favorecida quando
há associação entre as raízes e fungos (micorrizas);

Fitoestimulação: as raízes em crescimento (extremidades e ramificações
laterais) promovem a proliferação de microrganismos degradativos na rizosfera, que
usam os metabólitos exudados da planta como fonte de carbono e energia. Além disso,
as plantas podem secretar sozinhas enzimas biodegradativas. A aplicação da
fitoestimulação limita-se aos contaminantes orgânicos;

Fitoestabilização: orgânicos ou inorgânicos são incorporados à lignina da
parede vegetal ou a húmus do solo precipitando os metais são sob formas insolúveis,
sendo posteriormente aprisionados na matriz. Objetiva evitar a mobilização do
contaminante e limitar sua difusão no solo, através de uma cobertura vegetal;

Fitovolatilização: utiliza plantas geneticamente modificadas para a
absorção de íons de mercúrio, selênio, arsênio, etc., pelas raízes, a fim de serem
convertidos em formas não tóxicas e posteriormente libertados para a atmosfera;
mecanismo este também empregado para compostos orgânicos;

Fitodegradação: os contaminantes orgânicos são degradados ou
transformados em moléculas simples (posteriormente utilizadas pelas células) por
enzimas específicas, às quais se destacam as nitroredutases;
26

Rizofiltração: é a técnica que emprega plantas terrestres para absorver,
concentrar e/ou precipitar os contaminantes de um meio aquoso, particularmente
metais pesados ou elementos radiativos, através do seu sistema radicular. As plantas
são mantidas em um reator com sistema hidropônico, através do qual os efluentes
passam e são absorvidos pelas raízes, que concentram os contaminantes;

Barreiras hidráulicas: árvores de grande porte e raízes profundas
removem enormes quantidades de água do subsolo e lençóis freáticos, aprisionam os
contaminantes nos seus tecidos ou vaporiza-os com a água;

Capas vegetativas: coberturas vegetais, constituídas de capins ou árvores
sobre aterros sanitários, que minimizam a infiltração da água, diminuem o impacto
ambiental e promovem a aeração do solo com a conseqüente biodegradação,
evaporação e transpiração;

Açudes artificiais: são ecossistemas formados por solos orgânicos,
microrganismos, algas e plantas aquáticas vasculares que trabalham conjuntamente no
tratamento dos efluentes, através das ações combinadas de filtração, troca iônica,
adsorção e precipitação.
2.2.2 Requisitos para a aplicação
Segundo Providenti (1993), antes da implantação das diversas técnicas de
fitorremediação, com o objetivo de remediar água e solos contaminados, é
fundamental que se conheçam as características físico-químicas do solo e dos
contaminantes, bem como sua distribuição na área impactada.
27
Para que se tenha alta eficiência no processo, é preciso identificar possíveis
fatores que possam intervir negativamente no processo de remediação, a fim de que
esses sejam controlados e minimizados.
Os vegetais que serão empregados na recuperação de áreas contaminadas
devem apresentar características específicas. Conforme citado por Pires (2003) são
pré-requisitos para a aplicação da fitorremediação:
- Alta taxa de crescimento e produção de biomassa, pela fácil aquisição ou
propagação de propágulos, que são orgânulos destinados a multiplicar vegetativamente
as plantas;
- Capacidade de absorção, concentração e/ou metabolização, tolerância ao
contaminante e bom desenvolvimento em ambientes diferenciados; retenção do
contaminante nas raízes, no caso de fitoestabilização, como oposto à transferência para
a parte aérea, evitando-se sua manipulação e disposição, o que ocorre naturalmente em
áreas poluídas (importante na identificação, porém não é pré-requisito);
- Sistema radicular profundo e denso de fácil controle ou erradicação; elevada
taxa de exsudação radicular e resistência a pragas e doenças;
- Fácil colheita, quando necessária a remoção da planta da área contaminada e
capacidade transpiratória elevada, especialmente em árvores e plantas perenes.
São diversas as características a serem observadas no sistema vegetal antes de
aplicá-lo como um fitorremediador. Como é difícil reunir todas as características
desejáveis em uma só planta, a selecionada deve apresentar o maior número delas.
Várias espécies também podem ser utilizadas em um mesmo local ou ao mesmo tempo
para remover mais de um contaminante.
28
2.2.3 Custos
A fitorremediação é em geral, economicamente mais vantajosa que as
alternativas concorrentes como fixação, disposição em aterro, bombeamento para
tratamento, extração por lixiviação do solo.
Além dos custos inesperados durante a implantação da vegetação na área, um
projeto de fitorremediação em escala de campo envolve despesas de planejamento,
preparação da área, relatórios, monitoramento, operação e manutenção (KAMATH et
al., 2005). Em outras palavras é uma tecnologia barata com capacidade de atender uma
maior demanda com desenvolvimento que tende a obter maior sucesso no futuro.
Existindo a possibilidade de aplicação, a fitorremediação pode destacar-se
pelo baixo custo em relação a outras tecnologias alternativas (Tabelas 1 e 2), sendo
este um dos motivos que justificam sua crescente adesão (ANDRADE et al., 2007).
Os Estados Unidos e a Europa estão investindo em inúmeras companhias que
exploram a fitorremediação para fins lucrativos, como a norte americana Phytotech e a
alemã BioPlanta, e as multinacionais, como Union Carbide, Monsanto e RhonePoulanc, que utilizam a fitorremediação em seus próprios sítios contaminados
(GLASS, 1998).
Com interesse na área, universidades em todo o mundo desenvolvem projetos.
No Brasil, algumas empresas estatais e privadas, como instituições acadêmicas,
pesquisam e exploram métodos de biorremediação através da fitorremediação
(MAZZUCO, 2008).
29
TABELA 1 – FITORREMEDIAÇÃO X TECNOLOGIAS ALTERNATIVAS
Tempo
Tipo de
Custo por
Fatores adicionais que
requerido
Subprodutos
Tratamento
m³ (dólares)
aumentam o custo
(meses)
Escavação/Transporte
Fixação
90 – 200
6–9
Lixiviado
Monitoramento
Disposição em
100 – 400
6–9
Monitoramento
Lixiviado
aterro
Extração por
No mínimo 5.000 m³/ha Resíduos a
lixiviação do
250 – 500
8 – 12
a serem quimicamente
serem
solo
reciclados
dispostos
Resíduos a
Fitorremediação
Tempo em que o solo
15 – 40
18 – 60
serem
(Fitoextração)
terá de ficar sem uso
dispostos
FONTE: Schnoor (1997).
TABELA 2 – COMPARATIVO DE CUSTOS
Custo variável por
Tipo de Tratamento
tonelada (dólares)
Fitorremediação
10 – 35
Biorremediação no local
50 – 150
Ventilação do solo
20 – 220
Tratamento térmico indireto
120 – 300
Lavagem do solo
80 – 200
Solidificação / Estabilização
240 – 340
Extração por solvente
360 – 440
Incineração
200 – 1.500
FONTE: Schnoor (1997).
Sua viabilidade econômica e eficácia dependem da composição de preços no
processo, variando de acordo com o custo local de insumos agrícolas (subsidiados em
alguns países) e com a mão de obra, além das condições climáticas pontuais.
30
2.2.4 Vantagens e Desvantagens do Processo
A técnica da fitorremediação apresenta alguns aspectos considerados
negativos, como a dificuldade na seleção de plantas, o longo tempo de obtenção de
uma despoluição satisfatória, o contaminante deve estar dentro da zona de alcance do
sistema radicular, o clima pode restringir o crescimento das plantas, elevados níveis do
contaminante no solo podem impedir a introdução de plantas no sítio contaminado, o
processo pode causar a contaminação da cadeia alimentar, necessita de disposição da
biomassa vegetal, existe a possibilidade da planta fitorremediadora tornar-se planta
daninha e pode-se necessitar de melhoria nas condições do solo, incluindo a quelação
do contaminante para facilitar sua absorção pelas plantas, causado pela quebra de
pontes de ligação com partículas do solo.
As plantas são seletivas ao metal a ser remediado, pode ocasionalmente
remediar mais que um metal. Pouca informação se tem sobre o cultivo, a genética, a
reprodução e as doenças das plantas fitorremediadoras. A área a ser remediada deve
ser suficiente para permitir a aplicação de técnicas de cultivo (suficiente para colocar
um trator, por exemplo).
Porém, mesmo com as limitações, os benefícios apresentados pela
fitorremediação a tornam uma técnica promissora: baixo custo, redução de impacto
ambiental, fornecimento de cobertura para a vida animal, boa aceitação do público, útil
onde a quantidade de solo a ser descontaminado é muito elevada, redução da dispersão
aérea de contaminantes e poeiras, pois são presos a vegetação, redução do escoamento
superficial, redução dos lixiviados e do transporte dos contaminantes no solo, o
31
produto final (a planta) pode ser valorizado economicamente, possibilidade de
reciclagem dos metais extraídos, útil na remediação de solos contaminados com
misturas heterogêneas (orgânicos e metais), a colheita das plantas que acumularam os
metais pesados é fácil de realizar com a tecnologia existente, processo mais facilmente
controlado do que com microrganismos e ainda fornece a sua própria energia (através
da fotossíntese).
2.2.5 Questões Regulatórias
O atendimento às exigências regulatórias é um fator crítico ao se considerar a
remediação de uma área. A aceitação governamental e federal da tecnologia tem sido
lenta. Mas é o resultado de contribuições do Grupo de Trabalho Interestadual de
Cooperação Tecnológica e Regulatória (Interstate Technology and Regulatory
Cooperation Work Group – ITRC), do programa de Avaliação de Tecnologia
Inovadora do Superfund (Superfund Innovate Technology Evaluation – SITE) e do
programa “Fórum de Demonstração de Tecnologias de Pesquisa” (Research
Technologies Demonstration Fórum – RTDF), da EPA. O Grupo de Trabalho de
Fitotecnologias parte do ITRC publicou uma Árvore de Decisão em 1999 e um
Documento de Orientação (2001) como estimativa inicial da conveniência da
fitorremediação numa determinada área. Este documento de orientação, juntamente
com o documento publicado pela EPA e intitulado “Introduction to Phytoremediation”
(EPA 600-R-99-107) poderá ser útil na orientação de gerentes e áreas industriais.
32
Além do ITRC, os programas SITE e TRDF também contemplam a avaliação
do potencial de fitorremediação para objetivos em escala de campo. A fitorremediação
foi objeto de seis investigações pelo programa SITE e mais 25 experimentos de campo
pelo RTDF. O SITE é um programa formal criado pela Secretaria de Resíduos Sólidos
e Resposta a Emergência (Office of Solid Waste and Emergency Response – OWER)
da EPA e pela Secretaria de Pesquisa e Desenvolvimento (Office of Research and
Development – ORD) em resposta à Portaria Decreto de Emendas ao Superfund e
Reautorização (Superfund Amendments and Reauthorization Act – SARA), de 1986. A
EPA é responsável pelo planejamento do projeto, coleta e análise de amostras, garantia
e controle de qualidade, preparação de relatórios, disseminação das informações,
transporte e disposição dos materiais residuais tratados.
Conforme as leis do Superfund, a EPA (2000) cita-se nove critérios para
consideração:

Proteção íntegra da saúde humana e do ambiente;

Atendimento às exigências aplicáveis, relevantes e apropriadas;

Eficácia e permanência em longo prazo;

Redução da toxicidade, mobilidade ou volume de contaminante;

Eficácia em curto prazo (incluindo o tempo necessário para implantação
e os riscos associados a trabalhadores e o ambiente durante o período);

Implementabilidade (incluindo disponibilidade de bens e serviços);

Custo, incluindo capital, operação, manutenção e monitoramento;

Aceitação estadual e federal da tecnologia e de sua avaliação de
desempenho;
33

Aceitação pela comunidade, devidamente documentada no anexo
Registro da Decisão (Record of Decision – ROD), incluindo o resumo da
receptividade, apresentando os comentários feitos pelo público e as respostas àqueles
comentários.
Dentre estes critérios, a fitorremediação trata de questões relativas à estética,
custo, facilidade de implementação e aceitação pela comunidade. A fitorremediação
também tem uma vantagem sobre outras tecnologias em longo prazo. Sua eficiência
aumenta com o passar do tempo, até que o sistema atinja seu rendimento máximo.
Além disso, como é possível monitorar os efeitos da fitorremediação na mitigação da
percolação vertical de contaminantes, bem como da erosão, ela preenche os critérios
exigidos pela “Ação Corretiva Baseada no Risco” e pela “Atenuação Natural
Monitorada”, constante nas normas. Para a maioria das outras ações, geralmente é
suficiente demonstrar que a cobertura vegetal é exuberante e viçosa, e que a
fitorremediação atende às exigências de monitoramento do lençol (trimestral ou
anual). (SCHNOOR, 1997).
Existem algumas limitações regulatórias à aplicação da fitorremediação em
determinadas áreas. Por ser uma tecnologia passiva, o atendimento de metas de
descontaminação poderá ser difícil e exigir tempo, sem a garantia de que padrões
específicos de desempenho sejam atingidos. Além disso, se a fitorremediação tem que
ser utilizada em conjunto com a Atenuação Natural Monitorada é necessário
demonstrar que a pluma (zona contaminada) está estável ou diminuindo, e que não está
causando riscos ao ser humano e ao ambiente. Exige-se ainda a comprovação de que
os contaminantes não correm o risco de se moverem para fora da área, e o
34
conhecimento do mecanismo de degradação (metabólitos, trajetos, produtos) e / ou
imobilização / seqüestro.
A lista a seguir apresenta exigências de monitoramento ambiental geralmente
adequado a um projeto de fitorremediação:

Taxas de sobrevivência das árvores e necessidades de replantio;

Densidades de planta (índice de área foliar) ou de raízes e necessidades
de substituição;

Níveis de contaminantes medidos nas folhas ou gramíneas;

Monitoramento trimestral do lençol freático para atender às exigências
aplicáveis, relevantes ou apropriadas;

Cálculos de fluxo de seiva ou evapotranspiração para cálculo do volume
de água tratada;

Medição de gases do solo e perfis de oxigênio com profundidade do solo,
para demonstrar a degradação aeróbica dos componentes aromáticos ou melhora
gradual;

Amostras de solo para demonstrar que o tratamento está ocorrendo na
área (a heterogeneidade torna esta exigência de monitoramento imprecisa, às vezes
induzindo a erro).
No entanto, o destino dos contaminantes absorvidos pela planta ou
transformados na rizosfera não é bem conhecido, e pode ser difícil
demonstrar que a tecnologia reduz a toxicidade dos contaminantes, previne a
transferência dos poluentes entre os meios, e/ou reduz os riscos aos
receptores humanos e ecológicos. (SCHNOOR, 1997).
35
2.3 O SOLO
Sua definição depende do “uso que dele se faz”. (LEPSCH, 1977) Assim:
[...] para alguns, solo vem a ser sinônimo de qualquer parte da superfície da
Terra e mesmo outros planetas [...] Para o engenheiro de minas, ele é o
material solto que cobre os minérios e que necessita ser removido. O
engenheiro de obras considera-o matéria-prima para construções de aterros,
estradas, barragens e de açudes. [...] O pedólogo e o edafólogo encaram as
características do solo com maior atenção e o definem de maneira precisa,
empregando método científico (LEPSCH, 1977).
Segundo Costa, Ribeiro e Olszevski (2001) o solo é o suporte físico-químico
para os seres vivos da biosfera e, ao mesmo tempo, o meio mais eficiente de
reciclagem de resíduos, como os advindos da própria natureza e da atividade antrópica.
A origem de áreas contaminadas está relacionada à falta de conhecimento, em
épocas passadas, de procedimentos seguros para o manejo de substâncias perigosas, ao
desrespeito a esses procedimentos e à ocorrência de acidentes ou vazamentos durante o
desenvolvimento dos processos produtivos, de transporte ou de armazenamento de
matérias primas e produtos.
Como afirma Pavanelli, Pires e Silva (2004) a contaminação do solo é um
fator de preocupação ambiental e de saúde pública, uma vez que ele tem a capacidade
de depuração e imobilização de grande parte das impurezas nele depositadas. Contudo,
essa capacidade é limitada, podendo ocorrer alteração da qualidade do solo, devido ao
efeito cumulativo da deposição de poluentes atmosféricos, aplicação de defensivos
agrícolas, fertilizantes, disposição de resíduos sólidos industriais, urbanos, materiais
tóxicos e radioativos.
36
Durante processos degradativos, o solo sofre profundas modificações quanto
às suas composições química, biológica e estrutural, sendo a perda de matéria orgânica
a principal conseqüência da degradação. (REIS et al., 2003).
Em função das características do solo, a água se infiltra e atravessa os diversos
substratos horizontais, classificados de acordo com seu nível de saturação de água, em
zonas saturadas e zonas não saturadas. A água subterrânea propriamente dita encontrase nas zonas saturadas, onde os poros, fraturas ou espaços vazios da matriz sólida estão
completamente preenchidos por água. Desta forma, como fazem parte do mesmo
contexto, o que ocorrer com o solo repercutirá nas águas subterrâneas podendo resultar
em alterações de sua qualidade. Assim, a migração dos poluentes através do solo, para
as águas superficiais e subterrâneas, constitui uma ameaça para a qualidade dos
recursos hídricos utilizados em abastecimento público, industrial, agrícola, comercial,
lazer e serviços.
No solo, os metais tendem a ligar-se fortemente às argilas e outras partículas,
concentrando-se e acumulando nas camadas superiores. No entanto, se estes elementos
se tornarem mais móveis, podem ser “lavados”, acumulando-se nas águas
subterrâneas. E nesse caso, sua qualidade pode piorar. O risco para a Saúde Pública
ocorre se os metais forem assimilados pelas raízes das plantas ou pelos organismos
presentes no solo, propagando-se ao longo da cadeia alimentar.
O solo possui uma grande capacidade de retenção de metais pesados, porém
se essa capacidade for ultrapassada, os metais em disponibilidade no meio
penetram na cadeia alimentar dos organismos vivos ou são lixiviados,
colocando em risco a qualidade do sistema de água subterrânea. A retenção
desses metais no solo pode se dar de diferente formas, já que os
argilominerais possuem sítios negativos onde os metais são adsorvidos por
forças eletrostáticas. (DUARTE & PASQUAL, 2000).
37
Uma proposta para atender a crescente tendência mundial é o estabelecimento
de uma lista de valores referência de qualidade, que contemple análises de amostras de
solo e de águas subterrâneas, valores de limite com caráter preventivo e valores de
intervenção, que resultariam de modelos matemáticos de avaliação de risco. Assim
utilizando-se diferentes cenários de uso e ocupação do solo previamente definidos, e
considerando-se diferentes vias de exposição e quantificariam-se as variáveis
toxicológicas.
2.3.1 Nutrientes
Um fator determinante para o sucesso da germinação, crescimento e saúde das
plantas a serem utilizadas no processo de fitorremediação é a qualidade do solo.
Cada solo possui características diferenciadas. Solos contaminados tendem a
um condicionamento físico pobre, impróprio ao crescimento da vegetação e de
bactérias na rizosfera, sendo necessário o emprego de correções para melhorar a
qualidade do solo antes do plantio. Em alguns solos as limitações mais comuns são a
baixa capacidade de retenção de umidade, aeração insuficiente, baixa permeabilidade e
deficiência em nutrientes.
Como o solo é um compartimento natural constituído por componentes
minerais e orgânicos, com suas propriedades físicas, químicas e biológicas, sua
composição é extremamente diversa, heterogênea e governada por muitos fatores. Os
elementos metálicos encontrados no solo com maior freqüência são: Cd, Pb, Co, Cu,
38
Cr, Fe, Mn, Ni e Zn. Dessa forma um solo pode ser considerado isento de
contaminação de um elemento ou substância de interesse ambiental se for menor ou
igual ao valor de ocorrência natural. (PAVANELLI, PIRES e SILVA, 2004).
A Tabela 3 ilustra o intervalo de concentração de metais pesados ocorrentes
naturalmente em solos.
TABELA 3 – CONCENTRAÇÕES TOTAIS DE METAIS EM SOLOS
Cádmio
CONCENTRAÇÕES TOTAIS
(µg g-1)
0,06 – 1,10
Chumbo
10 – 84
Cobalto
1,6 – 21,5
ELEMENTO
Cobre
6,0 – 80
Cromo
7,0 - 220
Ferro
Manganês
80 – 1.300
Níquel
4,0 – 55
Zinco
17 - 125
FONTE: Santos, Lenzi e Coelho (2008).
2.3.2 Potássio
Malavolta et al. (2000) afirma que o Potássio (K) é tão importante para a
planta quanto o Nitrogênio (N) em muitas funções pois cinqüenta por cento de
enzimas somente funcionam se o K estiver presente. É um elemento muito abundante
na crosta terrestre, mas nem sempre disponível para as plantas, pois geralmente se
apresenta em sua forma mineral.
39
O potássio além de ativar enzimas e desempenhar um no equilíbrio hídrico da
planta é necessário para a formação dos açúcares nas folhas e para seu transporte a
outros órgãos da planta como as raízes. Plantas bem provida de K apresentam uma
maior resistência a seca, ao frio, a pragas e moléstias. Seus produtos conservam-se
melhor durante o armazenamento e transporte. Havendo falta de K as folhas amarelam
e ficam secas nas pontas e margens.
2.3.3 Banco de Sementes
O termo banco de sementes é utilizado para designar as reservas de sementes
viáveis no solo, em profundidade e na superfície (ROBERTS, 1981).
Para Baker (1989) este reservatório é uma agregação de sementes não
germinadas, mas potencialmente capazes de substituir plantas adultas anuais que
desaparecem por causa natural ou não, ou perenes, suscetíveis a doenças, distúrbios ou
consumo por animais.
O sucesso de um banco de semente depende da densidade de sementes prontas
para germinar quando a reposição da planta é necessária e as condições ambientais
para o estabelecimento são favoráveis (CARVALHO e FAVORETTO, 1995).
Segundo SCHIMITZ (1992) a propagação da vegetação em um ambiente
perturbado ocorre principalmente através do banco de sementes no solo, mantendo este
um papel fundamental no equilíbrio dinâmico da área.
Áreas que sofrem perturbações freqüentes apresentam bancos de sementes
adaptados aos tipos de perturbações sofridos.
40
Como se vive em um mundo crescentemente perturbado por atividades
humanas, é inevitável que os bancos de sementes sejam básicos na administração e na
restauração da vegetação, e a administração efetiva das comunidades vegetais depende
do entendimento de sua dinâmica (BAKER, 1989).
2.4 OS CONTAMINANTES METÁLICOS
Os danos ocasionados pelos contaminantes metálicos dependem da natureza
do elemento. A intoxicação por metais pesados provoca um conjunto específico de
sintomas e um quadro clínico próprio devido à ocorrência de dois principais
mecanismos de ação: formação de complexos com os grupos funcionais das enzimas,
que prejudica o perfeito funcionamento do organismo, e combinação com as
membranas celulares, que perturba ou, em alguns casos mais drásticos, impede
completamente o transporte de substâncias essenciais (AGUIAR et al., 2002).
2.4.1 Metais pesados
A expressão metais pesados, mesmo sendo a mais usual possui outros
sinônimos como, metais traço, elementos traço, micronutrientes, microelementos,
entre outros. (DUARTE, PASQUAL, 2000).
Estes metais diferem de outros agentes tóxicos, pois não são sintetizados nem
destruídos pelo organismo humano. A atividade industrial diminui significativamente a
41
permanência desses metais nos minérios, bem como a produção de novos compostos,
além de alterar a distribuição desses elementos no planeta (MAZZUCO, 2008).
São elementos químicos com número atômicos altos que são tóxicos mesmo
em pequenas concentrações. Permanecem no ambiente e podem se acumular em níveis
que interrompem o crescimento das plantas e interferem na vida animal. Os detritos de
atividades mineradoras e industriais e o lodo de esgoto são fontes de concentrações de
metais pesados potencialmente prejudiciais.
Segundo Costa, Ribeiro e Olszevski (2001) a incorporação destes metais na
cadeia alimentar e suas conseqüências para os animais e vegetais merece a atenção de
pesquisadores de áreas multidisciplinares.
Alguns metais pesados são substâncias altamente tóxicas e não são
compatíveis com a maioria dos tratamentos biológicos de efluente existentes.
Sendo assim, efluentes contendo esses metais não devem ser descartados na
rede pública, para tratamento em conjunto com o esgoto doméstico. As
principais fontes de poluição por metais pesados são provenientes dos
efluentes industriais, de mineração e das lavouras. (AGUIAR, NOVAES e
GUARINO, 2002).
Como afirma Pavanelli, Pires e Silva (2004) os metais estão freqüentemente
presentes nas ferramentas que permitem avanços tecnológicos, mas apesar de tanta
conveniência, apresenta ameaças potenciais e reais à saúde humana. Há processos
industriais, como os processos de fundição, que embora sejam essenciais ao avanço da
tecnologia, são motivos de discussão e de diversas pesquisas científicas, devido à
degradação que causam ao meio ambiente e às pessoas que estão diretamente
envolvidas nestes processos.
42
Fertilizantes, pesticidas, combustão de carvão e óleo, emissões provenientes
de veículos movidos a combustíveis fósseis, mineração, fundição, refinamento e
incineração de resíduos urbanos são as fontes mais comuns de metais pesados no
ambiente. A presença de metais pesados no solo se apresenta como um componente
natural ou como um resultado da atividade humana.
Alguns dos elementos inclusos dentro da definição metais pesados são
essenciais às plantas (Cu, Zn, Mn, Co, Mo, S) enquanto outros são dispensáveis como
o Pb, Cd, Hg, Ag, Ti, U e deveriam ser definidos como tóxicos.
De origens diversas, os contaminantes na forma de compostos acumulam-se,
pela deposição de particulados poluídos e, em seguida são carreados pelas águas das
chuvas, afetando vegetais, contaminando águas superficiais e profundas, atingindo
homens e animais.
O uso de resíduos industriais e domésticos utilizados como adubo orgânico é
uma provável fonte de contaminação. A necessidade de adubações de origem mineral
como os agrotóxicos e herbicidas, acrescentam ao solo grandes quantidades de metais.
Em termos de poluição ambiental, os metais podem ser classificados de acordo
com três critérios conforme a Tabela 4, que apresenta alguns elementos de acordo com
a toxicidade na fauna e flora.
TABELA 4 – CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM A TOXICIDADE
TOXIDADE
ELEMENTOS
Não Críticos
Na, K, Mg, Ca, H, O, N, C, P, Fe, S, Cl, Br, F, Li, Rb, Sr, Si
Tóxicos
Ti, Hf, Zr, W, NB, Ta, Re, Ga, La, Os, Rh, Ir, Ru, Ba, Al
Be, Co, Ni, Zn, Cu, Sn, As, Se, Te, Pd, Ag, Cd, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi
Muito tóxicos
FONTE: Baird (2002).
43
2.4.2 Níquel
De acordo com Duarte e Pasqual (2000) o Níquel (Ni) é o vigésimo quarto
(24º) metal em abundância na crosta terrestre, sendo que as mais importantes fontes de
níquel são os minérios na forma de sulfeto de níquel. O processamento de minerais,
bem como a produção e o uso do níquel são os grandes responsáveis pela
contaminação ambiental por este metal.
O principal uso do níquel é na produção de ligas metálicas, na indústria de
galvanoplastia, fabricação de baterias, produtos de petróleo, pigmentos e como
catalisadores na hidrogenação de óleos vegetais. É um sério poluente liberado durante
o processamento de metais e combustão de óleo e carvão. (COSTA, RIBEIRO e
OLSZEVSKI, 2001).
Estudos epidemiológicos demonstram um risco aumentado de cancro nasal e
do pulmão entre os trabalhadores expostos ao metal. Não existe informação sobre os
efeitos carcinogênicos da exposição oral ou cutânea ao níquel no homem. A dermatite
de contato é o efeito mais freqüente de exposição do homem ao níquel, por inalação,
por via oral ou por exposição cutânea. A exposição crônica por inalação resulta em
efeitos respiratórios diretos, nomeadamente asma por irritação primária ou uma
resposta alérgica ou um risco aumentado de infecções crônicas do trato respiratório.
Estudos feitos em animais demonstram efeitos pulmonares, renais e no sistema
imunológico, por inalação e efeitos nos sistemas respiratório e gastrintestinal,
cardíacos, hematológicos, hepáticos, renais e diminuição de peso como conseqüência
de exposição oral (GRANDJEAN, 1998).
44
O níquel é um elemento que ocorre associado a carbonatos, fosfatos e
silicatos, sendo estável em solução, e capaz de migrar por longas distâncias. Sua
distribuição está ligada à matéria orgânica, óxidos amorfos e frações de argila, sendo
que a matéria orgânica possui a capacidade de absorver níquel e torná-lo imóvel.
Entre as fontes que contribuem para a elevação do níquel nos solos, estão os
materiais agrícolas como os fertilizantes fosfatados que possuem uma
pequena porção de níquel, a deposição atmosférica resultante da queima de
combustíveis fósseis e óleos, combustão de carvão, fundição, mineração e
aplicação de lodos de esgoto no solo. (DUARTE e PASQUAL, 2000).
É espontaneamente absorvido do solo pelas plantas, porém, fatores
pedológicos e afetam sua absorção. Este elemento também é influenciado pelo pH do
solo, pois com sua elevação há menor disponibilidade do metal (BERTON, 1992).
2.5 ESPÉCIES EMPREGADAS NA FITORREMEDIAÇÃO
A literatura científica tem demonstrado que espécies vegetais apresentam
comportamento distinto quanto à forma de absorção, distribuição e acúmulo de metais
pesados, podendo ocorrer variações mesmo entre variedades de uma mesma espécie,
quando submetidas a condições similares de contaminação (MARQUES et. al., 2000).
Para que as plantas possam efetivamente ser utilizadas como indicativos para a
seleção, é indispensável que possuam algumas características, tais como:

Alta taxa de crescimento e produção de biomassa;

Sistema radicular profundo e denso;

Capacidade transpiratória elevada (árvores e plantas perenes);
45

Capacidade de absorção (concentração, metabolização e tolerância ao
contaminante);

Retenção do contaminante nas raízes (no caso da fitoestabilização, como
oposto à transferência para a parte aérea, evitando sua manipulação e disposição);

Fácil colheita (se necessária a remoção da planta da área contaminada);

Elevada taxa de exsudação radicular;

Resistência a pragas e doenças;

Fácil aquisição ou multiplicação de propágulos;

Fácil controle ou erradicação;

Capacidade de desenvolver-se bem em ambientes diversos;

Ocorrência natural em áreas poluídas.
No entanto, reunir todas essas características em uma só planta não é fácil,
então aquela que for selecionada deve agrupar o maior número possível destes itens.
Outro aspecto a ser observado é que, embora muitos testes avaliem a planta
de forma isolada, muitas espécies podem ser utilizadas em um mesmo local, ou ao
mesmo tempo ou subseqüentemente, para remoção de mais contaminantes (KAMATH
et al., 2005).
2.6 PLANTAS ACUMULADORAS
Além da descrita resistência de algumas plantas, há as que extrapolam essa
capacidade e podem ser chamadas de hiperacumuladoras. Estas plantas acontecem em
número relativamente pequeno e funcionam como descontaminadoras do solo. É
46
recomendado que as mesmas sejam utilizadas como fitorremediadoras em solos
contaminados de uma maneira mais ampla, por exemplo, como recuperadoras de
metais de alto valor comercial. Na Europa são conhecidas algumas Brássicas com essa
propriedade. As espécies Thlaspi caerulescences e Cochlearia pyrenaica são
conhecidas como hiperacumuladoras de níquel (BAKER, et al, 1994).
Na maioria das vezes essas plantas apresentam flores muito bonitas, atraindo
facilmente um elevado número de predadores potenciais, podendo haver propagação
da contaminação ao longo da cadeia alimentar. O risco pode ser diminuído com a
colocação de uma proteção em rede em volta da cultura, ou se implantação de
refletores metálicos ou instrumentos com ruído que afastem os animais.
A espécie Brassica juncea (L.), também conhecida como mostarda marrom, é
uma Brassicaceae conhecida pelo fato de ser hiperacumuladora de Pb, Cu, Co e Zn. Já
a espécie Canavalia ensiformis (L.) D.C., conhecida vulgarmente como feijão de
porco, além de ser adubo verde foi testada e aprovada como espécie remediadora de
solos contaminados por herbicidas (PIRES et al., 2003).
Plantas hiperacumuladoras não são espécies abundantes, sendo consideradas
raras, existindo em áreas geograficamente remotas ou distribuindo-se em zonas
ameaçadas pela devastação da atividade mineira. Efetivamente, a maioria das plantas
com características hiperacumuladoras de metais, encontram-se nos trópicos e subtrópicos e nas zonas montanhosas como os Alpes e as Montanhas Rochosas. Além
disso, o seu potencial de exploração, como meio de descontaminação dos solos, é
claramente limitado pela baixa produção que apresentam. As com elevadas
47
produtividades acumulam geralmente pequenas quantidades de metais pesados, e se
estes estiverem disponíveis em concentrações moderadas.
2.6.1 Espécie acumuladora utilizada no estudo
O presente estudo utilizou inicialmente como espécie fitoextratora a espécie
Brassica olerace variedade acephala (Figura 2). Segundo Joly (2005) esta espécie
pertence ao gênero Brassicacea, à família Cruciferae ou em algumas classificações
encontra-se esta família com o nome Brassicaceae, à ordem Papaverales, classe
Dicotiledoneae, à divisão Angiospermae e ao reino Plantae.
FIGURA 2 – BRASSICA OLERACEA ACEPHALA
NOTA: Figura extraída do site www.jardineiro.net/br/banco/brassica_oleraceae_acephala.php (2011)
A espécie Brassica oleracea acephala é conhecida popularmente por repolho
ornamental, sendo utilizada como ornamentação de jardins. Teve origem na região
costeira do Mediterrâneo e da Europa, se difundido para a região norte. O repolho
ornamental é uma planta herbácea da espécie Brassica oleracea, a mesma que couve,
48
repolho, brócolis, couve-de-bruxelas e couve-flor. Ela pertence à variedade acephala,
ou seja, não forma cabeça, da mesma forma que a couve-de-folhas.
Esta é uma espécie perene que apresenta caule curto, com folhas dispostas em
roseta densa e de porte baixo, cerca de 20 a 30 cm de altura. As folhas são grandes,
arredondadas, cerosas, franjadas, com margens crespas, sendo que as mais externas
são de cor verde-azulada e as do centro podem ser brancas, róseas ou roxas. As flores
são pequenas e amarelas, dispostas em inflorescências do tipo racimo, terminais e
eretas, e de importância ornamental secundária. O fruto é do tipo síliqua.
O repolho-ornamental é uma folhagem decorativa, que pode ser cultivada em
vasos e jardineiras, adornando interiores bem iluminados. No jardim, forma
bordaduras ou pode ser usada em conjunto com outras plantas.
Deve ser cultivada sob sol pleno ou meia-sombra, em solo drenável,
enriquecido com matéria orgânica e irrigado regularmente. Aprecia o frio de climas
subtropicais e é resistente a geadas. É mais rústica que as couves comestíveis, não
sendo exigente em fertilidade, mas se beneficia com adubações orgânicas,
principalmente antes do plantio. Apesar de perene, necessita ser trocada dos canteiros
em intervalos bienais ou anuais, por perder a beleza com o tempo. Multiplica-se por
sementes, postas a germinar no outono e inverno (TOCA DO VERDE, 2010).
2.7 PLANTAS INVASORAS
São espécies exóticas com alta capacidade de crescimento, proliferação e
dispersão, capazes de modificar a composição, estrutura ou função do ecossistema.
49
Nessa definição, não se consideram as espécies nativas que, por algum desequilíbrio
ecológico, passam a crescer e se multiplicar descontroladamente, comportando-se
como invasoras. A essas espécies pode-se atribuir o termo "superdominantes". É
importante ressaltar que uma espécie pode se tornar invasora ou não, conforme as
condições ecológicas encontradas (MATOS, PIVELLO, 2009).
Para os agricultores, essas espécies são as "pragas" ou "ervas-daninhas" (visão
antropocêntrica); numa abordagem ecológica, são tidas como "colonizadoras" ou
"pioneiras"; adicionando-se a questão biogeográfica, temos que essas espécies podem
ser nativas (originárias da comunidade) ou exóticas (introduzidas a partir de outro
ambiente) (MATOS, PIVELLO, 2009).
Um dos principais mecanismos de sobrevivência das plantas daninhas em
ambientes constantemente perturbados, em especial as anuais, é a alta produção de
sementes (DEUBER, 1992).
2.8 MÉTODOS DE RECUPERAÇÃO
O destino do material vegetal produzido por plantas hiperacumuladoras
depende da possibilidade ou não de aproveitamento dessas plantas, o que é
determinado pela espécie vegetal cultivada, sua capacidade de bioacúmulo e o risco
ambiental representado. Assim, o tecido vegetal pode ser incinerado, depositado em
aterro ou, em caso de aproveitamento, utilizado para a produção de fibras, de móveis
etc. A variabilidade dos possíveis usos está correlacionada ao número de espécies
50
hiperacumuladoras, e até o ano de 2000 eram conhecidas 400 espécies de plantas
hiperacumuladoras pertencentes a 45 diferentes famílias (LASAT, 2000).
Diante de uma política ambiental cada vez mais severa, onde se busca o
estabelecimento de padrões de concentração cada vez menores para os poluentes, as
indústrias têm sido levadas a ajustar os processos existentes visando a menor geração e
remoção de elementos tóxicos de efluentes industriais. Tais ajustes implicam na
utilização de técnicas alternativas, que operam dentro da seqüência do processo de
tratamento como complemento das técnicas tradicionais, que são, em geral,
ineficientes quando trabalham com efluentes contendo metais pesados. (TOREM e
CASQUEIRA, 2003).
Uma alternativa para atender ao objetivo específico proposto, relacionado à
recuperação do metal após a técnica de fitorremediação é a eletrodeposição de metais,
na qual se utiliza uma célula eletrolítica contendo uma solução eletrolítica. Esta
solução contém sais iônicos do metal a ser depositado. Também conhecida como uma
técnica de remediação eletrocinética, processamento eletrocinético, eletromigração,
descontaminação eletrocinética ou eletrocorreção, pode ser usada para extrair metais
pesados e alguns tipos de resíduos orgânicos de solos e sedimentos.
Esta técnica baseia-se na aplicação de uma corrente direta de baixa
intensidade, na ordem de mA/cm², ou de um potencial através de uma solução com o
tecido vegetal entre dois ou mais eletrodos. Os contaminantes são mobilizados na
forma de espécies carregadas ou partículas, a corrente aplicada mobiliza espécies
carregadas eletricamente, partículas e íons.
51
3
METODOLOGIA DA PESQUISA
O experimento foi conduzido no interior da PUCPR em São José dos Pinhais,
uma universidade provida de amplo espaço verde cultivável, possibilitando
implantações de vários experimentos didáticos devido ao campus estar direcionado
para Ciências Ambientais e Agrárias.
As análises foram desenvolvidas e realizadas nos Laboratórios de Análise de
Solos, Química e Nutrição Mineral de Plantas na PUCPR e sua leitura realizada no
Laboratório de Espectrometria da Petrobrás.
3.1 IMPLANTAÇÃO DO EXPERIMENTO
O experimento foi implantado nas dependências externas do Viveiro Florestal,
sob grades metálicas que impossibilitavam o contato direto com o solo.
Os ensaios foram realizados em recipientes de polietileno (vasos) de 10 litros
contendo em média 8 kg de terra, totalizando 20 (vinte) ensaios. O solo utilizado foi
adquirido em uma casa de jardinagem em Curitiba/PR (Arte Botânica Plantas e
Jardins), sendo composto de terra vegetal preta, substrato orgânico, húmus de
minhocas e esterco de aves.
Para cada concentração do experimento e para o branco foram preparadas 5
replicatas, sendo que para contaminação do solo foi empregado porções do
contaminante nas concentrações 20%, 25% e 30% de lodo, agregando como nutriente
cloreto de potássio (KCl) na quantidade 1,5g por vaso.
52
Os vasos foram identificados com placas plásticas, e em cada um deles foram
colocadas 10 sementes da espécie Brassica olerace.
O plantio foi realizado em dezembro de 2010. Os vasos receberam rega diária
e foram mantidos em área descoberta com presença de luz solar.
Durante o período de crescimento destacou-se o grande desenvolvimento de
espécies invasoras, que se tornaram o objeto direto do estudo.
FIGURA 3 – VISÃO GERAL DO EXPERIMENTO
FONTE: Malisak (2011)
3.2 MATERIAIS UTILIZADOS

20 vasos de polietileno com capacidade de 10 litros;

20 placas plásticas para identificação;

12 bandejas plásticas grandes,

160 kg solo preparado;

30 gramas de cloreto de potássio (KCl);

Resíduo industrial com alto teor de níquel incorporado;

Sementes de Repolho Ornamental (Brassica oleraceae L. var. acephala).
53
3.3 AMOSTRAGEM E IDENTIFICAÇÃO
Após cinco meses do plantio foram realizadas coletas de todas as plantas
sobreviventes (cultura e invasoras), separando-as por concentração, vaso e espécie.
As amostras de solo foram coletadas manualmente, retirando-se de cada vaso
uma quantidade de aproximadamente 200 gramas, reservando-as em sacos de papel.
Todas as amostras foram identificadas de forma numérica sendo de 01 a 20
amostras de solo e 21 a 52 amostras de plantas.
FIGURA 4 – ACONDICIONAMENTO DE AMOSTRAS
FONTE: Malisak (2011)
3.4 COLETA E ANÁLISES LABORATORIAIS
O solo coletado foi seco em estufa de circulação de ar forçada a 65ºC por 72
horas, triturado e peneirado em peneira de 3 mm de malha, homogeneizado e
acondicionado em pacotes de papel para posterior análise.
As plantas foram retiradas dos vasos com as raízes, lavadas e enxaguadas em
água corrente e água deionizada. Em seguida foram colocadas em sacos de papel e
secas em estufa com circulação de ar forçada à temperatura a 65°C por 72 horas.
54
Posteriormente, as amostras foram moídas em moinho tipo Willye, marca
Tecnal, modelo TE-650, homogeneizadas e acondicionadas em sacos plásticos. Todas
as amostras (massas dos vegetais) foram pesadas.
FIGURA 5 – SOLO TRITURADO E PENEIRADO
FONTE: Malisak (2011)
3.4.1 Amostras de Solo
Para determinação de pH, separou-se uma alíquota de 10g (cachimbo de
10cm3) de cada amostra, colocadas em frascos de polietileno de capacidade de 80mL,
acrescentado volumetricamente 25mL de solução de CaCl2 0,01M deixadas em
repouso por 15 minutos, levadas a mesa giratória por 30 minutos e novamente em
repouso por 30 minutos, estando assim prontas para leitura no pHmetro devidamente
calibrado, conforme metodologia da EMBRAPA (1997).
FIGURA 6 – LEITURA DE PH
FONTE: Malisak (2011)
55
A determinação de metais em sedimentos e solo seguiu a metodologia da
CETESB (2004), sendo realizada a digestão via úmida, onde o solo foi seco em estufa
a temperatura de 65ºC, peneirada em peneira de malha 80 Tyler/Mesh (250 tyler/Mesh
= 63 mm/μm = 230 USS/ ASTM).
Pesou-se 1g da amostra e adicionando 5 mL de água deionizada e 5 mL HNO3
concentrado, aquecidos em refluxo por 15 minutos. Após este tempo, foi resfriado,
acrescentado 5 mL de HNO3 concentrado e aquecido por mais 30 minutos, em refluxo
até total oxidação da amostra. Após adicionou-se H2O2, até efervescência e em seguida
foi acrescentado 5 mL de HCl concentrado e 10 mL de água deionizada, novamente
aquecendo em refluxo, sem ebulição, até o volume chegar a 10 mL. A solução foi
transferida para balão volumétrico de 100 mL e avolumada.
Uma alíquota de aproximadamente 25 mL foi filtrada em filtro PVDF de 0,45
μm, transferida para tubo tipo falcon e levadas para leitura.
As amostras foram lidas em Espectrofotômetro de Emissão Óptica com fonte
de plasma indutivamente acoplado (ICP – OES), marca Perkin Elmer, modelo Optima
2100DV. Foi preparada uma curva de calibração de níquel para a quantificação da
amostra.
FIGURA 7 – PREPARO E DIGESTÃO AMOSTRAS DE SOLO
FONTE: Malisak (2011)
56
3.4.2 Amostras de Plantas
A marcha analítica seguiu a metodologia de Carneiro et al. (2006), utilizando
a digestão via úmida Nitro – Perclórica, adaptada de ZASOSKI e BURAU (1977).
Pesou-se aproximadamente 0,4g (± 0,001) de material seco moído diretamente
em tubos digestores. A cada tubo, adicionou-se 7 mL de HNO3 PA, sob temperatura
ambiente. Após repouso por uma noite, os tubos foram aquecidos em bloco digestor
(80 - 100°C) por 3 horas e 30 minutos, para evaporar o ácido nítrico. Em seguida, foi
adicionado 1 mL de HClO4 PA concentrado (72%) e a temperatura foi gradativamente
aumentada até atingir 200°C, procedendo-se a digestão até a dissipação de vapores
emanados do tubo. Posteriormente, foram adicionados 20 mL de água deionizada.
Uma alíquota de aproximadamente 25 mL foi filtrada em filtro PVDF de 0,45
μm, transferida para tubo falcon e levadas para leitura em ICP. Foi preparada uma
curva de calibração de níquel para a quantificação da amostra. A concentração do
metal presente nas plantas foi determinada através da técnica de espectrofotometria
Emissão Óptica com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP – OES), marca
Perkin Elmer, modelo Optima 2100DV.
FIGURA 8 – AMOSTRAS DIGERIDAS DE PLANTAS
FONTE: Malisak (2011)
57
3.5 EXPERIMENTO DE ELETRODEPOSIÇÃO
Uma célula eletrolítica é um dispositivo, onde ocorre uma transformação
química, que não aconteceria sem a interveniência da energia elétrica. A figura 9
apresenta o esquema de uma eletrólise.
Os componentes essenciais da célula eletrolítica são o gerador de corrente
contínua, o banho eletrolítico e os elétrodos. O gerador circula os elétrons, e polariza
os elétrodos. Conforme o banho eletrolítico, a eletrólise pode ser ígnea (eletrólito
fundido) ou aquosa (eletrólito dissolvido). Os elétrodos podem ser inertes (não
reagem) ou ativos (reagem durante o processo).
FIGURA 9 – ESQUEMA DE ELETRÓLISE
FONTE: Figura extraída do site www.brasilescola.com (2011)
O rendimento e a qualidade da eletrodeposição catódica dependem da limpeza
mecânica e química da superfície, da densidade de corrente utilizada, da agitação do
eletrólito, da concentração e da natureza do eletrólito, da natureza do metal-base, da
temperatura etc.
58
3.6 MATERIAIS

05 béqueres de 1000ml

01 pinça metálica

01 balança analítica

01 agitador magnético

01 fonte de corrente contínua

02 fios conectores com pinças
 80 mL de HCl a 0,5 mol/L;
 200 mL de NiSO2  7 H2O a 0,4 mol/L.

Lâminas de latão e níquel
3.7 MÉTODOS
Realizou-se a limpeza das duas lâminas deixando-as separadamente em banho
de ácido clorídrico por 2 minutos para decapagem, enxaguando e secando-as.
Pesou-se a lâmina de latão e a de níquel, anotando a massa inicial. Utilizando
a pinça metálica pegou-se as lâminas para a eletrodeposição.
Ligou-se a fonte de corrente contínua ajustando ambos os reguladores de
corrente grosso e fino a cerca de 1/3 da escala. Regulou-se a tensão para 1,5 V e a
corrente para 0,3A (eletrodeposição de níquel), prendeu-se a lâmina de latão com a
pinça do fio conector do pólo negativo mergulhando-a no banho eletrolítico
(deposição: banho de Ni2+);
59
Prendeu-se a lâmina de níquel com a pinça do fio conector do pólo positivo.
Simultaneamente, mergulhou-se a lâmina no banho.
Transcorridos 5 minutos, desligou-se a fonte. A lâmina que recebeu
eletrodeposição foi limpa, seca e pesada, anotando-se sua massa final.
FIGURA 10 – EXPERIMENTO DE ELETRODEPOSIÇÃO
FONTE: Malisak (2011)
Em béqueres separados pesou aproximadamente 50 gramas de plantas secas e
moídas de cada uma das concentrações em análise (0%, 20%, 25% e 30%).
Com o auxílio de um agitador magnético, preparou-se uma solução
adicionando 900 mL de água, repetindo o procedimento de eletrodeposição nas quatro
soluções.
FIGURA 11 – SOLUÇÕES PARA ANÁLISE DE ELETRODEPOSIÇÃO
FONTE: Malisak (2011)
60
4
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados das análises realizadas serão demonstrados por meio de tabelas e
gráficos, discutindo os valores obtidos e relacionando a teoria com a prática, para o
alcance dos objetivos propostos, de forma a caracterizar a eficiência da técnica da
fitorremediação.
4.1 ANÁLISE DO SOLO IN NATURA
Uma amostra do solo in natura foi analisada conforme parâmetros físicoquímicos constantes no Tabela 5, com a finalidade de se conhecer sua composição.
O solo utilizado no experimento apresentou as características abaixo (Tabela
5), destacando-se pelo alto teor dos elementos químicos disponíveis.
TABELA 5 – COMPOSIÇÃO DO SOLO IN NATURA
PARÂMETROS
RESULTADOS
pH (em CaCl2)
3,43
Carbono
92,98 g/dm-3
Fósforo
25,26mg/ dm-3
Potássio
0,37 cmolc/ dm-3
Cálcio
4,66 cmolc/ dm-3
Magnésio
1,73 cmolc/ dm-3
Alumínio
3,82 cmolc/ dm-3
Acidez potencial (Al + H)
Densidade
T (Capacidade de cátions trocáveis (CTC) a pH 7.0)
V (Porcentagem de saturação de bases da CTC a pH 7,0)
m (Porcentagem de saturação de alumínio.)
17,60 cmolc/ dm-3
1,12 g/L
24,36
27,80%
36,10%
FONTE: Laboratório de Análise de Solos PUCPR (2010).
61
4.2 CRESCIMENTO DA ESPÉCIE SEMEADA
Na tabela abaixo, observa-se como foi o desenvolvimento quantitativo da
cultura Brassica oleraceae L. var. acephala (repolho ornamental):
TABELA 6 – NÚMERO DE PLANTAS BRASSICAS
CONCENTRAÇÃO DE LODO
CONTAMINADO
VASO
0%
20%
25%
30%
1
4
5
1
2
3
4
1
3
2
5
3
4
2
4
1
5
3
5
1
Total
0
14
23
7
NOTA: Contagem realizada no mês de fevereiro de 2011.
A concentração que apresentou melhor desenvolvimento em número de
plântulas germinando foi a de 25% de lodo misturado ao solo, com um total de 23
plantas, seguida da concentração de 20% com 14 plantas e 30% com 7 plantas. A
concentração de 30% de lodo obteve em seus vasos as plantas mais altas e com folhas
maiores, evidenciando o caráter hiperacumulador das invasoras e da cultura semeada.
FIGURA 12 – EXEMPLOS DA CULTURA NO EXPERIMENTO
FONTE: Malisak (2011)
62
4.3 DESENVOLVIMENTO DE ESPÉCIES INVASORAS
No decorrer do estudo o banco de sementes presente no solo, demonstrou
grande expressão de espécies consideradas invasoras, que sobreviveram às
concentrações do lodo e se desenvolveram de forma rápida e substancial. Passaram
então a ser o foco principal da pesquisa, para avaliação do potencial destas espécies de
desenvolvimento espontâneo na fitoextração.
As que mais se destacaram em quantidade, foram classificadas segundo
Lorenzi (2006) como:

Braquiária;
Nomes populares: Capim-braquiária, braquiária.
Nome científico: Brachiaria decumbens Stapf.
Família: Gramineae.

Capim-pé-de-galinha;
Nomes populares: Capim-pé-de-galinha, pé-de-galina, capim-de-coroa-d’ouro,
capim-de-pomar, capim-d’ouro, pata-de-galinha, capim-da-cidade, capim-de-burro,
grama-de-couadouro, grama-sapo, pé-de-papagaio, capim-fubá, flor-de-grama.
Nome científico: Eleusine Indica (L.) Gaertn.
Família: Gramineae.
63

Junquinho;
Nomes populares: junquinho, capim-de-cheiro, chufa, pelo-de-sapo.
Nome científico: Cyperus ferax L.C. Rich.
Família: Cyperaceae.

Maria-pretinha;
Nomes populares: maria-pretinha, erva-moura, caraxixá, pimenta-de-galinha,
aguarágua, pimenta-de-cachorro, pimenta-de-rato, aguaraquiá, caraxixu, erva-debicho, erva-mocó, pimenta.
Nome científico: Solanum americanum Mill.
Família: Solanaceae.

Poaia;
Nomes populares: poaia branca, poaia, poaia-do-campo.
Nome científico: Richardia brasiliensis Gomez.
Família: Rubiaceae.

Tiririca-do-brejo;
Nomes populares: tiririca-do-brejo
Nome científico: Cyperus iria L.
Família: Cyperaceae.
64
FIGURA 13 – EXEMPLOS DE INVASORAS NO EXPERIMENTO
FONTE: Malisak (2011)
Em todos os vasos predominaram basicamente as mesmas espécies de plantas
invasoras sendo as principais: braquiária e a tiririca-do-brejo;
TABELA 7 – NÚMERO DE ESPÉCIES DE PLANTAS INVASORAS
CONCENTRAÇÃO DE LODO
CONTAMINADO
VASO
0%
20%
25%
30%
1
2
2
2
1
2
2
1
2
1
3
2
1
1
2
4
2
2
3
2
5
2
2
3
2
NOTA: Contagem realizada no mês de fevereiro de 2011
Nos vasos de concentração 0% de lodo, as espécies invasoras que se
desenvolveram foram duas, tiririca e braquiária. As mesmas apareceram em todos os
outros vasos, comprovando que estas espécies já estavam presentes no banco de
sementes do solo, porém o que as diferenciou dos vasos com concentração de lodo
20%, 25% e 30% foi o desenvolvimento das plantas, tanto em altura quanto em
quantidade.
65
As outras espécies invasoras sobreviventes (poaia, maria-pretinha, junquinho,
capim-pé-de-galinha) podem ter crescido espontaneamente devido à maior tolerância e
capacidade de absorção do metal níquel.
A concentração na qual se desenvolveu maior quantidade de plantas
infestantes foi a de 25%.
Todas as plantas invasoras do estudo são bastante freqüentes, principalmente
na região sul do país. Infestam em geral cultivos anuais e perenes. São características
de regiões frias e úmidas. Possuem uma média de altura entre 30-60 cm, sendo a maior
a de espécie Brachiaria decumbens Stapf chegando a até 90 cm de altura e a menor a
Richardia brasiliensis Gomez com no máximo 50 cm de altura.
4.4 INTERAÇÃO COM O NUTRIENTE APLICADO
Todas as características avaliadas foram influenciadas pelo adubo inorgânico
utilizado. As plantas cultivadas apresentaram boa altura e bom número de folhas, o
qual foram em média respectivamente 15 cm e 10 folhas.
As Brassicaceas apresentam em suas folhas grande concentração de potássio
quando cultivadas com adubo contendo este elemento. O que leva a concluir que as
folhas utilizam e absorvem bem o potássio e que o mesmo é importante em seu
crescimento bem como no seu desenvolvimento foliar.
As plantas invasoras apresentaram em média 70 centímetros e nenhum tipo de
amarelamento nas margens e nas pontas, nem ressecamento o que segundo Malavolta
(2000) é devido à falta de potássio.
66
FIGURA 14 – ASPECTOS EXTERNOS DA PLANTA
FONTE: Malisak (2011).
4.5 ANÁLISE DE pH
Para Malavolta (2000), o pH é um fator de grande importância no controle da
disponibilidade do metal níquel para as plantas, havendo relação inversa entre pH e
disponibilidade.
Observa-se na Tabela 8 o caráter ácido do solo sem a adição de lodo
industrial. A gradual adição do mesmo tende a neutralidade da mistura, evidenciando a
alcalinidade do lodo. Com isto, quanto maior o pH menor será a disponibilidade do
níquel no solo, convergindo para a maior absorção do metal nas plantas com o
aumento da concentração.
Porém, observa-se que existe um limite nesta absorção, pois a superdosagem
de níquel na absorção de nutrientes, retarda o desenvolvimento da raiz e o
metabolismo da planta. Em geral, a toxidez do metal níquel se expressa quando sua
concentração na matéria seca das plantas é maior que 50 mg/kg (MALAVOLTA,
2000).
67
TABELA 8 – ANÁLISE DE pH DO SOLO
LODO
AMOSTRA PESO (g) IDENTIFICAÇÃO
pH
(%)
1
10
Vaso 1
7,06
2
10
Vaso 2
7,55
3
10
Vaso 3
20 %
8,02
4
10
Vaso 4
7,09
5
10
Vaso 5
6,94
6
10
Vaso 1
7,09
7
10
Vaso 2
8,23
8
10
Vaso 3
25 %
6,88
9
10
Vaso 4
7,12
10
10
Vaso 5
8,16
11
10
Vaso 1
7,12
12
10
Vaso 2
7,42
13
10
Vaso 3
30 %
8,34
14
10
Vaso 4
7,21
15
10
Vaso 5
7,65
16
10
Vaso 1
3,02
17
10
Vaso 2
3,14
18
10
Vaso 3
0%
3,29
19
10
Vaso 4
3,52
20
10
Vaso 5
2,81
FIGURA 15 – LEITURA DE pH
FONTE: Malisak (2011).
Média
pH
7,332
7,496
7,548
3,156
68
4.6 ANÁLISE DE CONCENTRAÇÃO
Na Tabela 9, foram compilados os dados obtidos no experimento, para a
obtenção da concentração do metal níquel proveniente do lodo, no solo e na Tabela 10,
foram reunidas as informações de todas as espécies encontradas nos vasos e suas
respectivas concentrações fitoextraídas:
TABELA 9 – QUANTIDADE RESIDUAL DE NÍQUEL NO SOLO
LODO
PESO
Conc. Ni
Conc. Ni
AMOSTRA IDENTIF.
(%)
(g)
(mg/L)
(mg/Kg)
1
Vaso 1
1,0098
2,028
1,811
2
Vaso 2
1,0089
2,048
1,829
20
3
Vaso 3
1,0120
2,021
1,804
4
Vaso 4
1,0112
2,092
1,868
5
Vaso 5
1,0098
1,956
1,746
6
Vaso 1
1,0198
2,911
2,599
7
Vaso 2
1,0099
2,634
2,352
25
8
Vaso 3
1,0024
2,681
2,394
9
Vaso 4
1,0012
2,812
2,511
10
Vaso 5
1,0021
2,978
2,659
11
Vaso 1
1,0188
3,053
2,726
12
Vaso 2
1,0008
3,059
2,731
30
13
Vaso 3
1,0053
3,093
2,762
14
Vaso 4
1,0788
3,313
2,958
15
Vaso 5
1,0007
3,305
2,951
16
Vaso 1
1,0019
0,144
0,129
17
Vaso 2
1,0023
0,218
0,195
0
18
Vaso 3
1,0096
0,127
0,113
19
Vaso 4
1,0091
0,114
0,102
20
Vaso 5
1,0073
0,121
0,108
Na Tabela 10, constata-se que a concentração de níquel nas plantas aumentou
com a concentração de lodo, porém não houve um aumento linear. Se observa que a
maior concentração nas plantas foi nos vasos com 25% de lodo, fato este que pode
69
estar relacionado hipoteticamente com a tolerância das plantas do estudo ao metal
níquel e sua toxicidade.
TABELA 10 – QUANTIDADE DE NÍQUEL FITOEXTRAÍDO
Conc.
Conc.
LODO PESO
AMOSTRA IDENTIF.
ESPÈCIES
Níquel
Níquel
(%)
(g)
(mg/L) (mg/Kg)
21
0,4035 Repolho ornamental
0,797
0,712
Vaso 1
22
0,4007
Tiririca-do-brejo
0,647
0,578
23
0,4031 Repolho ornamental
0,932
0,832
Vaso 2
24
0,4028
Braquiaria
0,937
0,837
25
Vaso 3
0,4051 Capim pé de galinha
0,602
0,538
20
26
0,4050
Braquiaria
1,442
1,288
Vaso 4
27
0,4008 Repolho ornamental
0,410
0,366
28
0,4029
Junquinho
0,298
0,266
29
Vaso 5
0,4016
Tiririca-do-brejo
0,410
0,366
30
0,4024 Repolho ornamental
0,663
0,592
31
0,4021 Repolho ornamental
0,944
0,843
Vaso 1
32
0,4000
Poaia Branca
1,921
1,715
33
Vaso 2
0,4018
Junquinho
0,896
0,800
34
Vaso 3
0,4009
Tiririca-do-brejo
1,788
1,596
35
25
0,4002
Braquiaria
1,440
1,286
36
Vaso 4
0,4005
Tiririca-do-brejo
2,451
2,188
37
0,4004 Repolho ornamental
1,344
1,200
38
0,4037 Repolho ornamental
0,631
0,563
Vaso 5
39
0,4019 Tiririca-do-brejo rica
1,735
1,549
40
Vaso 1
0,4118
Junquinho
1,921
1,715
41
Vaso 2
0,4081
Tiririca-do-brejo
2,113
1,887
42
0,4062 Repolho ornamental
1,376
1,229
Vaso 3
43
0,4022
Tiririca-do-brejo
2,019
1,803
30
44
0,4282 Repolho ornamental
0,989
0,883
Vaso 4
45
0,4012
Maria pretinha
1,262
1,127
46
0,4039 Repolho ornamental
0,908
0,811
Vaso 5
47
0,4003
Tiririca-do-brejo
0,490
0,438
48
Vaso 1
0,4013 Tiririca, braquiaria
0,078
0,070
49
Vaso 2
0,4004 Tiririca, braquiaria
0,138
0,123
50
Vaso 3
0
0,4016 Tiririca, braquiaria
0,119
0,106
51
Vaso 4
0,4046 Tiririca, braquiaria
0,074
0,066
52
Vaso 5
0,4080 Tiririca, braquiaria
0,081
0,072
70
Para analisar o níquel fitoextraído, utilizaram-se apenas as plantas que
expressaram maior representatividade em volume de cada vaso. Sendo assim, as
amostras foram analisadas de forma independente.
Após análises observou-se que realmente o níquel foi incorporado ao solo, e as
amostras 16 a 20, que não receberam concentração de lodo, apresentaram apenas um
resíduo natural de níquel. Nota-se que com o aumento da dosagem de lodo aumentou
também a concentração de níquel na mesma proporção sendo seus valores médios para
a concentração de 20%, 25% e 30% respectivamente 1,8, 2,5 e 2,8 mg/kg.
As plantas invasoras que obtiveram melhores resultados de fitoextração nas
concentrações propostas foram as invasoras: braquiária e tiririca-do-brejo, e estão
ilustradas na Tabela 11, onde se faz um comparativo de absorção em mg/kg das
espécies invasoras com a cultura do repolho ornamental:
TABELA 11 – ABSORÇÃO CULTURA X INVASORAS
CONC.
CONC. DE
ESPÉCIE
(mg/kg)
LODO (%)
Repolho ornamental (cultura)
0,832
20
25
30
Braquiária (invasora)
1,288
Repolho ornamental (cultura)
1,200
Tiririca-do-brejo (invasora)
2,188
Repolho ornamental (cultura)
1,229
Tiririca-do-brejo (invasora)
1,887
71
4.7 QUANTIDADE REMOVIDA DO SOLO
De acordo com a hipótese sugerida no item 4.5, a Tabela 12 e a Figura 16
constatam que as amostras submetidas na concentração de 25%, obtiveram melhor
desempenho fitoextrator que as demais concentrações. Acima desta concentração, que
é o caso dos vasos 30% a toxicidade do metal para as plantas pode começar a ser
evidenciada pelo decréscimo da fitoextração de níquel nas plantas.
TABELA 12 – PORCENTAGEM DE REMOÇÃO DE NÍQUEL
Remoção
%
Amostras por
Total de Ni
Total de Ni
Remoção
Conc Lodo
(mg/kg)
(mg/kg)
de Ni
0%
0,646
0,438
67,68%
20%
9,058
6,373
70,36%
25%
12,514
11,741
93,82%
30%
14,128
9,891
70,01%
FIGURA 16 – PORCENTAGEM DE REMOÇÃO DE NÍQUEL
% Remoção de Ni
0,9162
0,0586
0,9528
0
0,2
0,25
0,3
1,7462
72
4.8 RENDIMENTO DA ELETRODEPOSIÇÃO DE NÍQUEL
Para concluir o objetivo principal deste trabalho, que foi propor um tratamento
dos resíduos gerados (massa vegetal), de forma sustentável e economicamente viável
utilizando a própria biomassa das plantas do estudo, optou-se pela metodologia de
eletrodeposição para a tentativa de recuperação do metal níquel.
Analisaram-se misturas de água com 50g de plantas na seguinte ordem:
Branco, 20% de lodo, 25% de lodo e 30% de lodo.
Após a montagem do aparato experimental, iniciou-se o processo de
eletrodeposição, utilizando os materiais já descritos. Previamente foram pesados os
eletrodos de Latão e de Níquel conforme mostrado na Tabela 13 e 14. Para iniciar o
experimento, com a finalidade de controle do processo fez-se uma eletrodeposição
com uma solução de Sulfato de Níquel 0,4 mol/L, que foi utilizada como Padrão. Após
cada eletrodeposição nova decapagem com HCl era realizada, bem como nova
pesagem dos dois eletrodos.
TABELA 13 – MASSA DEPOSITADA DE NÍQUEL NO LATÃO
MASSA
MASSA
MASSA DEPOSITADA
CONC.
LATÃO
LATÃO
DE NÍQUEL
AMOSTRA DE LODO
INICIAL
FINAL
(FINAL - INICIAL)
(%)
(g)
(g)
(g)
NiSO4
Padrão
7,3969
7,4087
0,0118
0%
7,3948
7,3949
0,0001
48-52
20%
7,3941
7,3963
0,0022
21-30
25%
7,3942
7,3991
0,0049
31-39
30%
7,3946
7,4024
0,0078
40-47
73
Após a realização dos ensaios por diferença de massa se obteve a massa (em
gramas) do metal níquel depositada na lâmina de Latão.
FIGURA 17 – GRÁFICO DE RECUPERAÇÃO DE NÍQUEL
RECUPERAÇÃO DE NÍQUEL
0,0120
0,0100
0,0080
Massa de níquel
depositada (g)
0,0060
0,0040
0,0020
0,0000
Padrão
0
20%
25%
30%
Concentração de lodo nos vasos (% )
Analisando a Tabela 14, observa-se uma perda de massa da lâmina de níquel,
que pode estar relacionada ao tempo da eletrodeposição, pois após a deposição do
níquel em solução, pode haver uma perda do eletrodo. Para fins de cálculo estes
valores não foram considerados.
TABELA 14 – MASSA PERDIDA DE NÍQUEL NO ELETRODO DE NÍQUEL
MASSA
MASSA
MASSA PERDIDA
CONC. DE NÍQUEL
NÍQUEL
DE NÍQUEL
AMOSTRA
LODO (%) INICIAL
FINAL
(INICIAL - FINAL)
(g)
(g)
(g)
NiSO4
Padrão
2,6370
2,6361
0,0009
0%
2,5541
2,5529
0,0012
48-52
20%
2,5793
2,5784
0,0009
21-30
25%
2,6050
2,6047
0,0003
31-39
30%
2,6347
2,6345
0,0002
40-47
74
Na Tabela 15, demonstra-se em µg/g a concentração
de níquel
eletrodepositado, calculado pela concentração de níquel depositado pelas amostra
analisada.
TABELA 15 – CONCENTRAÇÃO DE NÍQUEL ELETRODEPOSITADO
MASSA
CONCENTRAÇÃO DE
CONC. DE
DEPOSITADA
NÍQUEL
AMOSTRA
LODO
DE NI (FINAL ELETRODEPOSITADO
(%)
INICIAL)
(µg/g)
(g)
NiSO4
Padrão
236
0,0118
0%
0,0001
48-52
2
20%
0,0022
21-30
44
25%
0,0049
31-39
98
30%
0,0078
40-47
156
A partir dos dados obtidos no experimento, foi calculado o rendimento da
eletrodeposição com relação ao Padrão de Controle (NiSO4) conforme Tabela 16:
TABELA 16 – RENDIMENTO DA ELETRODEPOSIÇÃO
RENDIMENTO
CONC. DE LODO
AMOSTRA
RELACIONADO AO
(%)
PADRÃO
NiSO4
Padrão
100%
48-52
21-30
31-39
40-47
0%
20%
25%
30%
1%
19%
42%
66%
Um rendimento de 66% ficou evidenciado para a concentração de lodo igual a
30%, o que se torna plausível tal valor, pelo fato que este ponto tem uma maior
concentração de níquel.
75
5
CONCLUSÃO
Tendo em vista a poluição ambiental causada pela industrialização acelerada e
despreocupada com o meio ambiente, percebe-se que a situação tende a piorar. A
presença de contaminantes de origem metálica no solo, tem se apresentado elevada,
tornando a quantidade de micronutrientes disponível tão elevada a ponto de se tornar
tóxica. Frente a esta realidade, tem se buscado a utilização de técnicas para remediar
este problema e /ou diminuí-los a níveis menos críticos e possíveis soluções para a
redução do passivo ambiental gerado, utilizando da própria biomassa do processo.
No presente estudo, em solo acrescido de níquel proveniente de lodo
industrial, com concentrações conhecidas de 20, 25 e 30%, analisou-se por meio de
plantas de crescimento espontâneo (invasoras) seu potencial fitoextrator, visto que as
mesmas se desenvolveram em quantidade e qualidade frente à cultura implantada no
início do experimento (Brassicacea oleracea).
As plantas invasoras foram identificadas e analisadas, demonstrando eficácia
na fitoextração do metal níquel através de sua grande tolerância ao solo contaminado.
Apresentaram o melhor desempenho de absorção em todas as concentrações que foram
submetidas, demonstrando seu provável limite de tolerância. O residual médio de
níquel no solo do experimento foi da ordem de 40%, sendo que na concentração de
25% de lodo incorporado, chegou próximo a 10%.
O tratamento do resíduo vegetal do processo de fitorremediação, proposto
através da eletrólise demonstrou eficiência podendo ser aplicado mediante estudo de
viabilidade econômica e sustentabilidade do processo. Estudos relacionados aos
76
mecanismos de absorção de níquel bem como, aspectos anatômicos das plantas
submetidas à fitoextração, pode ser uma nova linha de pesquisa promissora para
trabalhos futuros.
Sendo assim, com os objetivos propostos pelo trabalho atingidos, conclui-se
que para uma completa remediação, há necessidade de multidisciplinaridade de
processos, bem como a busca constante pelo desenvolvimento de alternativas cada vez
mais equiparadas com o avanço tecnológico.
77
6
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ACCIOLY, A. M. A.; SIQUEIRA, J. O. Contaminação química e biorremediação do
solo. In: NOVAIS, R. F.; ALVAREZ V.; V. H.; SCHAEFER, C. E. G. R. Tópicos em
ciência do solo. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo. v. 1. p. 299-352.
2000.
AGUIAR, Mônica Regina Marques Palermo de; NOVAES, Amanda Cardoso;
GUARINO, Alcides Wagner Serpa. Remoção de Metais Pesados de Efluentes
Industriais por Aluminossilicatos. Rio de Janeiro, Scielo, 2002.
ANDRADE, J.C.M; TAVARES, S.R.L.; MAHLER, C.F. Fitorremediação: o uso de
plantas na melhoria da qualidade ambiental. 1ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2007.
BAIRD, COLIN. Química Ambiental. 2 ed. Editora: Bookman. São Paulo, 2002.
BAKER, A.J.M. et al. The possibility of in situ heavy metal decontamination of
polluted soils using crops of metal-accumulating plants. Resources. Conservation and
Recycling, Amsterdam, v. 11, p. 41-49, 1994.
BAKER, H.G. Some aspects of natural history of seed banks. In: LECK, M.A.;
PARKER, V.T.; SIMPSON, R.L. (Eds.). Ecology of soil seed banks. London:
Academic Press, 1989. Cap. 1, p.5-19
BERTON, R.S. Fertilizantes e Poluição. In: Reunião brasileira de fertilidade do solo e
nutrição de plantas. Campinas: Fundação Cargil, 1992. p. 299 – 103.
BRASIL ESCOLA. Disponível em: http://www.brasilescola.com/quimica/purificacaometais-atraves-eletrolise.htm. Acesso em 27 mai. 2011.
CARNEIRO, C.; REISSMANN, C.B.; MARQUES B., Comparação de Métodos de
Química de K, Mg, Al em folha de erva –mate (Ilex paraguariensis St Hill). Cerne,
Lavras, v. 12, n. 2, p. 113-122, abr/jun. 2006.
CARVALHO, P.C. de F.; FAVORETTO, V. 1995. Impacto das reservas de sementes
no solo sobre a dinâmica populacional das pastagens. Informativo Abrates, v.5, n.1,
p. 87-108.
CETESB - Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental. Procedimento para
Gerenciamento de águas contaminadas. São Paulo 2007. Disponível em:
www.cetesb.sp.gov.br. Acesso em: 24 abr. 2011.
COSTA, Liovando Marciano; RIBEIRO, Antonio Carlos; OLSZEVSKI, Nelci. O Solo
como Grande Substrato do Universo e a Poluição por Metais Pesados. Boletim
Informativo – Sociedade de Ciência do Solo, 2001.
78
CUNNINGHAM, S. D.; ANDERSON, T. A.; SCHWAB, A. P. Phytoremediation of
soils contaminated with organic pollutants. Adv. Agronômica., v. 56, p. 55-114, 1996.
CIB-CONSELHOS DE INFORMAÇÔES SOBRE BIOTECNOLOGIA. Biotecnologia
pode Contribuir para a Recuperação de Áreas Poluídas. Junho 2004. Disponível em
www.cib.org.br. Acesso em: 24 abr. 2011.
CURY, J. C. Atividade Microbiana e Diversidades Metabólica e Genética em Solo de
Mangue Contaminado com Petróleo. 2002. 95f. Tese (Mestrado em Agronomia).
Universidade de São Paulo, São Paulo.
DEUBER, R. Ciência das plantas daninhas: Editora: Fundamentos. Jaboticabal:
FUNEP, 1992, 431p.
DINARDI, Ana Lígia; FORMAGI, V. M; PELEGRINI, R.; Fitorremediação. III
Fórum de Estudos Contábeis. Limeira, 2003.
DUARTE, Rogéria P. Saez; PASQUAL, Antenor. Avaliação do Cádmio (Cd),
Chumbo (Pb), Níquel (Ni) e Zinco (Zn) em Solos, Plantas e Cabelo. Energia na
Agricultura, 2000.
EMBRAPA - Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de Métodos de análise de
solo. 2 ed. Rio de Janeiro: EMBRAPA-CNPS, 1997. 212p. (Série Documentos, 1).
EPA – UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY.
Introduction to phytoremediation. Cincinnatti, Ohio, 2000.
FURTADO, M., Petrobrás descontamina vazamento com micróbios. Química e
Derivados. 404 ed. 2003. Disponível em: http://www.química.com.br/revista. Acesso
em: 20 mar. 2011.
GLASS, D. J The United States Market for Phytoremediation, D. Glass Associates,
Needham, p.139 (1998)
GRANDJEAN P. Health significance of metal exposures. Em Public Health &
Preventive Medicine, editores Wallace R. B., Doebbeling B.N. e Last J. M.,. 14th Ed.,
Appleton & Lange, Stamford, Connecticut, 1998.
GRATÃO, P.L. et al. Phytoremediation: green technology for the clean up of toxic
metals in the environment. Brazilian Journal of Plant Physiology, Brasília, v.17, n.1,
p.53-64, 2005.
JARDINEIRO.NET. Informações Botânicas, Jardinagem e Paisagismo. Disponível
em: http://www.jardineiro.net/br/banco/brassica_oleraceae_acephala. php. Acesso em.
23 mai. 2011
79
JOLY, Aylthon Brandão. Botânica: Introdução à Taxonomia Vegetal. São paulo,
Editora Companhia Nacional, 13ª edição, 2005.
KAMATH, R; RENTZ, J.A.; SCHNOOR, J.L.; ALVAREZ P.J.J. Fitorremediação de
solos contaminados por hidrocarbonetos: princípios e aplicações. Áreas
contaminadas Remediação e Redesenvolvimento. São Paulo. Editora Signus, 2005.
LAGREGA, M. D.; BUCKINGHAM P. L.; EVANS, J. C. Hazardous waste
management and environmental resources management. 2ed. 1157p. 2001.
LASAT, M.M. Phytoextraction of metals from contaminated soil: a review of plant,
soil and metal interaction assessment of pertinent agronomic issues. Journal of
Hazardores Substance Research, v. 2, 25 p., 2000.
LEPSCH, I. F. Solos, formação e conservação. 2 ed. Editora: Melhoramentos. São
Paulo, 1977.
LORENZI, Harri. Manual de identificação e controle de plantas daninhas - Plantio
direto e convencional. 6 ed. 362p. Editora: Plantarum. Nova Odessa, 2006.
MALAVOLTA, Eurípedes; PIMENTEL, Gomes; ALCARDE, J.L. Adubos e
Adubações: Adubo Minerais e Orgânicos. Editora: Nobel. São Paulo, 2000.
MARANHO, L. T; O efeito da poluição por petróleo na estrutura da folha e no lenho
de Podocarpus lamberli. 200f. (Doutorado em Ciências Florestais) Setor de ciências
Agrárias, Universidade federal do Paraná. Curitiba, 2004.
MARQUES, T. C. L. L. de S. e M.; MOREIRA, F. M. de S.; SIQUEIRA, J. O.
Crescimento e teor de metais de mudas de espécies arbóreas cultivadas em solo
contaminado com metais pesados. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 35, n.
1, p. 121-132, jan. 2000.
MATOS, Dalva M. Silva; PIVELLO, Vânia R.. O impacto das plantas invasoras nos
recursos naturais de ambientes terrestre alguns casos brasileiros. Revista Ciência e
Cultura, São Paulo: Sociedade Brasileira para Progresso da Ciência, v. 61, n. 1, p. 2729, Jan./Mar. 2009.
MAZZUCO, Katia Terezinha Mateus. Uso da canavalia eusiformis como
fitorremediadora de solos contaminados por chumbo. (Tese de Pós Graduação em
Engenharia Química). Dpto. Eng. Química e Eng. Alimentos. UFSC. Florianópolis.
2008.
NASCIMENTO, C.W.A.; BARROS, D.A.S.; MELO, E.E.C.; OLIVEIRA, A.B.
Alterações químicas em solos e crescimento de milho e feijoeiro após aplicação de
lodo de esgoto. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 28, n. 2, p. 385-392,
mar./abr. 2004.
80
NOGUEIRA, T.A.R.; SAMPAIO, R.A.; FERREIRA, C.S.; FONSECA, I.M.
Produtividade de milho e de feijao consorciados adubados com diferentes formas de
lodo de esgoto. Revista de Biologia e Ciências da Terra, Campina Grande, v. 6, n. 1, p.
122-131, jan./jun. 2006.
PAVANELLI, Luciana da Conceição; PIRES, Maria Aparecida Faustino; SILVA,
Carlos Sérgio. Avaliação Preliminar da Contaminação no Solo por Metais Cádmio
(Cd), Chumbo (Pb), Níquel (Ni) e Manganês (Mn) no Pólo Industrial de Fundição em
Loanda, Paraná. ICTR, Congresso Brasileiro de Ciência e Tecnologia em Resíduos e
Desenvolvimento Sustentável, 2004.
PIRES, F.R.; SOUZA, C.M.; SILVA, A.A.; PROCÓPIO, S. O.; FERREIRA, L.R.
Fitorremediação de Solos Contaminados com Herbicidas. Revista Planta Daninha, v.
21, n º 2, p. 335-341, 2003.
PLETSCH, M.; CHARLWOOD, B.V.; ARAÚJO, B.S. de. Fitorremediação de águas
e solos poluídos. Biotecnologia, Ciência & Desenvolvimento, Brasília, v.2, n.11, p.2629, 1999.
PROVIDENTI, M. A., LEE, H. e TREVORS, J. T. (1993). Selected Factors Limiting
the Microbial Degradation of Recalcitrant Compounds. Journal of Industrial
Microbiology, 12:379-395 (1993).
RANGEL, O.J.P. Disponibilidade de Cu, Mn, Ni, Pb e Zn em Latossolo cultivado com
milho após a aplicação de lodo de esgoto. Dissertação (Mestrado em Solos e Nutrição
de Plantas) Universidade Federal de Lavras. Lavras, 2003.
REIS, A.; BECHARA, F.C.; ESPÍNDOLA, M.B.; VIEIRA, N.K.; SOUZA, L.L.
Restauração de áreas degradadas: a nucleação como base para incrementar os
processos sucessionais. Natureza & Conservação, v.1, n 1, 2003.
ROBERTS, H.A. 1981. Seed banks in the soil. Advances in Applied Biology,
Cambridge, Academic Press, v.6, 55 p.
SANTOS, Manoel Luiz, LENZI, Ervim, COELHO, Adilson Rodrigues. Ocorrência de
metais pesados no curso inferior do rio Ivaí, em decorrência do uso do solo em sua
bacia hidrográfica. Maringá, PR
SCHIMTZ, M.C. 1992. Banco de sementes no solo em áreas do reservatório da UHE
Paraibuna. In:KAGEYAMA, P.Y. Recomposição da vegetação com espécies arbóreas
nativas em reservatórios de usinas hidrelétricas da CESP. Série IPEF 25:7-8.
SCHNOOR, J.L. Phytoremediation Technology evalution report TE – 98 – 01. Iowa:
Gwrtac Ground Water Remediation Technologies Analyses Center, 1997.
81
SCRAMIN, S.; SKORUPA, L. A.; MELO, I. S. Utilização de plantas na remediação
de solos contaminados por herbicidas – levantamento da flora existente em áreas de
cultivo de cana-de-açúcar. In: MELO, I. S. et al. Biodegradação. Jaguariúna, SP:
EMBRAPA Meio Ambiente, 2001. p. 369-371.
SURSALA, S.; MEDINA, V.F.; McCUTCHEON,S.C. Phytoremediation: an
ecological solution to organic chemical contamination. Ecol. Engin.,148:647658,2002.
TOCA DO VERDE. Disponível em: http://www.tocadoverde.com.br/couveornamental-sortida.html. Acesso em 23 mai. 2011.
TOREM, Maurício Leonardo; CASQUEIRA, Rui de Góes. Flotação aplicada a
Remoção de Metais Pesados. CETEM – Centro de Tecnologia Mineral. 75 p. (Série
Tecnologia Mineral, 28) 3o Congresso Brasileiro de P&D em Petróleo e Gás Rio de
Janeiro. 2003
ZASOSKI, R. J.; BURAU, R. G. A rapid nitric-perchloric acid digestion method for
multi-element tissue analysis. Communications in Soil Science and Plant Analysis,
New York, v. 8, n. 5, p. 425-436, 1977.