Estudo analisa tratamento de solo com cimento Portland para sorção de chumbo, cádmio, cromo e arsênio no contexto de áreas contaminadas

A existência de áreas contaminadas, causada principalmente pelo crescimento populacional urbano, tem diversas origens. Entre elas, a constante exploração de recursos naturais e a produção industrial em larga escala. Essas atividades geram grandes volumes de resíduos, na maioria das vezes líquidos, perigosos e dispostos inadequadamente nos solos e nas águas. Tais resíduos, quando deixados no solo de maneira indevida, podem alcançar as águas subterrâneas, formando plumas de contaminação, que, se não forem interceptadas e/ou remediadas, podem atingir fontes importantes de água potável. 

Como os autores de artigo publicado na revista Engenharia Sanitária e Ambiental constatam, diversos são os métodos que podem ser utilizados, in situ e ex situ, para a remediação de áreas contaminadas, normalmente divididos em térmicos, físico-químicos e biológicos. Uma dessas soluções consiste em isolar a região contaminada com barreiras, de forma a interceptar o movimento da pluma contaminante, reduzindo a continuação da sua migração. 

O termo barreira pode passar a ideia de que a migração de contaminantes fica impedida. No entanto, as barreiras reativas permeáveis (BRPs) são idealizadas para serem mais permeáveis do que o aquífero em análise, a fim de que as águas subterrâneas possam fluir facilmente pela estrutura sem alterar significativamente a hidrologia. Uma BRP é uma zona de tratamento in situ, composta de materiais reativos hidraulicamente permeáveis que interagem quimicamente com os solutos contaminantes presentes nas águas subterrâneas, por mecanismos de sorção, a fim de formar produtos mais estáveis nessas áreas contaminadas.

Solos tropicais compactados têm sido amplamente utilizados em barreiras de proteção ambiental, aliados ou não a geomembranas. No Brasil, o uso dessas geomembranas ainda é limitado, uma vez que o custo do material é elevado e há a necessidade de mão de obra especializada. Com isso, o desenvolvimento de barreiras de solo misturado a outros materiais apresenta-se como uma alternativa interessante aos materiais sintéticos. Dessa forma, destacam os pesquisadores, é fundamental o estudo de novos materiais que atuem aumentando a capacidade de retenção e reduzindo a mobilidade dos metais, além de controlar a permeabilidade do solo. Um dos materiais utilizados para esse fim é o cimento Portland, misturado ao solo. 

Nesse contexto, o trabalho objetivou avaliar a capacidade de retenção de chumbo (Pb²⁺), cádmio (Cd²⁺), cromo (Cr³⁺) e arsênio (As⁵⁺) e a permeabilidade de dois solos, um com granulometria argilosa e outro arenosa, com doses crescentes de cimento Portland de alta resistência inicial (Holcim), por ser considerado o mais reativo, nas doses de 1, 2 e 4% em relação à massa de solo seco, com vistas ao tratamento de áreas contaminadas.

Os solos utilizados neste estudo foram um latossolo vermelho-amarelo – representativo do manto superior maduro, com 65% de argila, coletado no horizonte C de um talude de corte no município de Viçosa (MG), denominado solo argiloso – e um solo residual de gnaisse jovem (rocha metamórfica pouco intemperizada) – com 3,5% de argila e coloração acinzentada, coletado também no horizonte C de um talude de corte no município de Viçosa, denominado solo arenoso. 

O efeito das doses de cimento foi avaliado por meio da análise de regressão, sendo possível identificar a dose de cimento que possibilitava a maior adsorção máxima para cada tipo de solo. Desse modo, foi possível estabelecer qual solo apresentava maior poder de adsorção em relação a cada metal analisado, comparando-se a dose ideal de cada um. 

Na adsorção de arsênio, uma comparação entre os valores de adsorção máxima, na dose ideal de 2% de cimento, mostrou maior capacidade de adsorção do solo arenoso (2.525,169 mg g^-1) em relação ao solo argiloso (6,419 mg g^-1). 

Para o chumbo, foi necessário comparar a dose ideal de 2% de cimento no solo argiloso com a de 1% no solo arenoso. O solo arenoso, com maior capacidade de adsorção do que o argiloso, apresentou capacidade de adsorção máxima de 7.085,59 mg g^-1, enquanto para o argiloso essa capacidade foi de 4.398,476 mg g^-1. 

Para o cádmio, as doses ideais de cimento foram de 1% para o solo argiloso e 2% para o arenoso, este último com capacidade de adsorção máxima de 2,51 mg g^-1, menor do que o valor de 3,543 mg g^-1 determinado para o solo argiloso. 

Para o cromo não foi possível estabelecer a melhor dose de cimento por conta da completa precipitação do metal em todas as doses analisadas. Para esse elemento, o sorvente com melhor sorção foi o solo argiloso, considerados ambos os solos sem a adição de cimento. Apesar disso, foi possível comparar um solo com o outro sem adição de cimento, sendo que o solo argiloso foi o que apresentou maior capacidade de adsorção máxima do que o arenoso, com valores de 0,383 e 0,197 mg g^-1, nessa ordem. 

Inicialmente, esperava-se que o solo argiloso e suas misturas apresentassem maior capacidade de sorção do que o arenoso, tendo em vista o percentual elevado de argila presente em sua composição granulométrica. Entretanto, em razão da predominância do mineral caulinita, que caracteriza a baixa atividade da fração argila, isso não ocorreu. Com isso, apesar de o solo arenoso possuir uma porcentagem menor de argila, esta é de alta atividade e exibe CTC (Capacidade de Troca Catiônica) próxima à do solo argiloso. 

Os estudos mostraram que as misturas dos dois solos estudados com cimento demonstram grande capacidade de retenção de chumbo (Pb²⁺), cádmio (Cd²⁺), cromo (Cr³⁺) e arsênio (As⁵⁺), tendo em vista que a adição de cimento aos solos implica a elevação do pH do meio, em razão, sobretudo, da presença significativa de carbonatos em sua composição química. 

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