Emprego da nanoargila na remoção de ortofosfato em ensaios de bancada: contribuição para a mitigação do processo de eutrofização

Autores

  • Márcio Yukihiro Kohatsu Universidade Federal ABC - UFABC
  • Gabriel Machado Universidade de São Paulo
  • Julio Harada Universidade Federal do ABC
  • Tatiane Araujo de Jesus Universidade Federal ABC - UFABC

DOI:

https://doi.org/10.18554/rbcti.v5i1.4023

Palavras-chave:

controle da eutrofização, nanotecnologia, remediação ambiental

Resumo

Estima-se que, até 2058, pelo menos 55% dos corpos d’água da América do Sul estarão eutrofizados. Este fenômeno é desencadeado pelo enriquecimento das águas com nutrientes (nitrogênio e fósforo) e acarreta na produção exagerada de algas e plantas aquáticas, redução dos níveis de oxigênio dissolvido e, como consequência, aumento dos custos do tratamento das águas. O fósforo (P), em especial, vem sendo apontado como o principal elemento para o controle da eutrofização. Embora existam tecnologias para remoção de fósforo in situ (ex.: Phoslock®) sua aplicação em larga escala costuma ser bastante onerosa. Uma alternativa é a nanoargila, que tem baixo custo, é considerada inerte e possui alta reatividade com o fósforo. Assim, o presente estudo teve como objetivo avaliar a eficiência de remoção de ortofosfato utilizando nanoargila em ensaios em batelada com diferentes condições: (I) variação do pH (7, 8, 9 e 10); (II) variação da massa (0,02, 0,03 e 0,04 g); (III) variação do tempo de contato (1 e 48 horas). Foi utilizada uma amostra sintética composta de ortofosfato (14 mg L-1), simulando o teor de fósforo encontrado na Represa Billings (SP). Foram realizados bioensaios com sementes de mostarda a fim de avaliar a fitotoxicidade da nanoargila. A remoção de ortofosfato variou de 71 a 80%, sendo maior com pH = 8, massa de 0,04 g e tempo de contato de 48 horas. Os bioensaios mostraram que a nanoargila não é fitotóxica (IG = 92%). Assim, o emprego da nanoargila apresenta cenário promissor na remediação in situ de ambientes aquáticos eutrofizados.

Biografia do Autor

Márcio Yukihiro Kohatsu, Universidade Federal ABC - UFABC

Bacharel em Ciência e Tecnologia e Engenheiro Ambiental e Urbano pela Universidade Federal do ABC. Graduação sanduíche na University of South Australia financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico. Concluiu projeto de Iniciação Científica financiado pela Fundação de Amparo de Pesquisa do Estado de São Paulo analisando a fitotoxicidade das águas do Braço Rio Grande da Represa Billings. Certificado de Destaque pelo trabalho "Avaliação da fitotoxicidade da água da Represa Billings e do Córrego Ribeirão Pires (RMSP) utilizando sementes de mostarda (Sinapis alba) e suas relações com a condutividade elétrica e sólidos totais dissolvidos" apresentado na 8a Reunião de Estudos Ambientais em 2018. Prêmio Instituto de Engenharia como melhor aluno da turma de Engenharia Ambiental e Urbana de 2018 da Universidade Federal do ABC. Atualmente está cursando a pós-graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental pela Universidade Federal do ABC.

Referências

APHA. American Public Health Association. Standard Methods for the examination of water and wastewater. Método 4500 P.E. - Método do ácido ascórbico. Washington, 2012.

ARGILOS. Eco-friendly specialty minerals for Mining Solutions. Proposta: Pitch Sabesp, 2018. 15 p.

BALDOVI, A. A.; AGUIAR, A. R. B.; BENASSI, R. F.; VYMAZAL, J.; JESUS, T. A. Phosphorus removal in a pilot scale free water surface constructed wetland: hydraulic retention time… Chemosphere, v. 266, p. 128939, 2021.

BELO, S. R. Avaliação de fitotoxicidade através de Lepidium sativum no âmbito de processos de compostagem. 2011. 79 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade de Coimbra, Portugal, 2011.

BENASSI, R. F.; MATHEUS, D. R.; SUBTIL, E. L.; COELHO, L. H. G.; OLIVEIRA, L. H. S.; MORETTO, M. R. D. et al. Manual de sistemas de wetlands construídas para o tratamento de esgotos sanitários. Santo André: Editora Copiart, 2018. 55 p.

BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Regras para análises de sementes. Secretaria de Defesa Agropecuária. Brasília: Mapa/ACS, 2009. 399 p.

CAPOBIANCO, R. P. J; WHATELY, M. Billings 2000: ameaças e perspectivas para o maior reservatório de água da região metropolitana de São Paulo. São Paulo: Instituto Socioambiental de São Paulo, 2002. 59 p.

CETESB. Companhia Ambiental do Estado de São Paulo. Relatório da qualidade das águas interiores no estado de São Paulo em 2016. Disponível em: http://cetesb.sp.gov.br/aguas-interiores/wp-content/uploads/sites/12/2013/11/Cetesb_QualidadeAguasInteriores_2016_corre%C3%A7%C3%A3o02-11.pdf. Acesso em: 13 de janeiro de 2019.

CORDELL, D. Global Phosphorus scarcity: A food secure future? Journal of Nutrition & Intermediary Metabolism, v. 8, p. 61-62, 2017.

FINLAY, J. C.; SMALL, G. E.; STERNER, R. W. Human influences on nitrogen removal in lakes. Science, v. 342, n. 6155, p. 247-250, 2013.

GROSS, M. Where is all the phosphorus? Current Biology, v. 27, n. 21, p. 1141-1155, 2017.

HAMMER, Ø.; HARPER, D. A. T.; RYAN, P. D. PAST: Paleontological statistics software package for education and data analysis. Palaeontologia Electronica, v. 4, n. 1, p. 1-9, 2001.

JEPPESEN, E.; SONDERGAARD, M.; LIU, Z. Lake Restoration and Management in a Climate Change Perspective: An Introduction. Water, v. 9, n. 2, 2017.

KOHATSU, M. Y.; JESUS, T. A.; COELHO, L. H. G.; PEIXOTO, D. C.; POCCIA, G. T.; HUNTER, C. Fitotoxicidade de água superficial da Região Metropolitana de São Paulo utilizando bioensaio com Sinapis alba. Acta Brasiliensis, v. 2, n. 2, p. 58-62, 2018.

KONG, L.; TIAN, Y.; LI, N.; LIU, Y.; ZHANG, J.; ZHANG, J. et al. Highly-effective phosphate removal from aqueous solutions by calcined nano-porous palygorskite matrix with embedded lanthanum hydroxide. Applied Clay Science, v. 162, p. 507-517, 2018.

LURLING, M.; VAN OOSTERHOUT, F. Controlling eutrophication by combined bloom precipitation and sediment phosphorus inactivation. Water Research, v. 47, p. 6527-6537, 2013.

NISHIMURA, P. Y. A comunidade fitoplanctônica nas Represas Billings e Guarapiranga (Região Metropolitana de São Paulo). 2012. 149 f. Tese (Doutorado em Ecologia). Instituto de Biociências. Universidade de São Paulo, 2012.

NYENJE P. M.; FOPPEN J. W.; UHLENBROOK S.; KULABAKO R.; MUWANGA A. Eutrophication and nutrient release in urban areas of sub-Saharan Africa - A review. Science of the Total Environment, v. 408, n. 3, p. 447-455, 2010.

OECD. Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico. Test n. 202: Daphnia sp. Acute Immobilisation Test, OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 2. Paris: OECD Publishing, 2004. Disponível em: <https://doi.org/10.1787/9789264069947-en&gt. Acesso em: 10 jul. 2019.

PHOSLOCK WATER SOLUTIONS. Recuperação da Lagoa da Pampulha, Belo Horizonte (SUDECAP/PBH). Disponível em: http://phoslock.com.br/casos-de-uso/recuperacao-da-lagoa-da-pampulha-belo-horizonte-sudecappbh/. Acesso em: 11 mar. 2019.

POMPÊO, M.; PADIAL, P. R.; MARIANI, C. F.; CARDOSO-SILVA, S.; MOSCHINI-CARLOS, V.; SILVA, D. C. V. R. et al. Biodisponibilidade de metais no sedimento de um reservatório tropical urbano (reservatório Guarapiranga – São Paulo (SP), Brasil). Geochimica Brasiliensis, v. 27, n. 2, p. 104-119, 2013.

RAMANAYAKA, S.; SARKAR, B.; COORAY, A.T.; OK, Y.S. Halloysite nanoclay supported adsorptive removal of oxytetracycline antibiotic from aqueous media. Journal of Hazardous Materials, v. 384, p. 121301, 2020.

SCHINDLER, D. W. S. R.; CARPENTER, S. C.; CHAPRA, R. E.; HECKY, D. M.; ORIHEL. Reducing phosphorus to curb lake eutrophication is a success. Environmental Science & Technology, v. 50, n.17, p. 8923–8929, 2016.

SCHINDLER, D. W.; HECKY, R. E.; FINDLAY, D. L.; STAINTON, M. P.; PARKER, B. R.; PATERSON, M. J. et al. Eutrophication of lakes cannot be controlled by reducing nitrogen inputs: Results of a 37-years whole-ecosystem experiment. PNAS, v. 105, n. 32, p. 11254-11258, 2008.

SONDERGAARD, M.; LAURIDSEN, T., L.; JOHANSON, L. S.; JEPPESEN, E. Nitrogen or phosphorus limitation in lakes and its impact on phytoplankton biomass and submerged macrophyte cover. Hydrobiologia, v. 795, n. 1, p. 35-48, 2017.

SPRINGER, N. P. Physical, technical, and economic accessibility of resources and reserves need to be distinguished by grade: Application to the case of phosphorus. Science of the Total Environment, v. 577, p. 319-328, 2017.

VIEIRA, B.; COELHO, L H. G.; JESUS, T. A. Phosphate Sorption in Shellfish Shell (Venerupis pulastra) Substrates: Development of Green and Low-Cost Technology for Tertiary Treatment of Effluents. Journal of Environmental Engineering, v.145, n. 2, 2019.

VOKŘÁL, I.; MICHAELA, S.; RADKA, P.; JIŘÍ, L.; LUKÁŠ, P.; DOMINIKA, S. et al. Ivermectin environmental impact: Excretion profile in sheep and phytotoxic effect in Sinapis alba. Ecotoxicology and Environmental Safety, v. 169, p. 944-949, 2019.

VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. v. 1. 4. ed. Belo Horizonte: Universidade Federal de Minas Gerais, 2017. 452 p.

VYMAZAL, J. Removal of nutrients in various types of constructed wetlands. Science of the Total Environment, v. 380, p. 48-65, 2007.

VYMAZAL, J. Constructed wetlands for wastewater treatment: five decades of experience. Environmental Science and Technology, v. 45, p. 61-69, 2011.

WANG, S.; LI, J.; ZHANG, B.; SPYRAKOS, E.; SHEN, Q.; LEHMANN, K. et al. Trophic state assessment of global inland waters using a MODIS-derived Forel-Ule index. Remote Sensing of Environment, v. 217, p. 444-460, 2018.

WELCH, E. B. Should nitrogen be reduced to manage eutrophication if it is growth limiting? Evidence from Moses Lake. Lake Reservoir Manage, v. 25, n. 4, p. 401−409, 2009.

YAMADA-FERRAZ, T. M.; SUEITT, A. P. E.; OLIVEIRA, A. F.; BOTTA, C. M. R.; FADINI, P. S.; NASCIMENTO, M. R. L. et al. Assessment of Phoslock application in a tropical eutrophic reservoir: An integrated evaluation from laboratory to field experiments. Environmental Technology & Innovation, v. 4, p. 194–205, 2015.

YANG, S.; DING, D.; ZHAO, Y.; HUANG, W.; ZHANG, Z.; LEI, Z. et al. Investigation of phosphate adsorption from aqueous solution using Kanuma mud: Behaviors and mechanisms. Journal of Environmental Chemical Engineering, v. 1, n. 3, p. 355–362, 2013.

YUAN, G. Natural and modified nanomaterials as sorbents of environmental contaminants, Journal of Environmental Science Health, part A, v. 39, p. 2661–2670, 2004.

YUAN, G.; WU, L. Allophane nanoclay for the removal of phosphorus in water and wastewater. Science and Technology of Advanced Materials, v. 8, p. 60-62, 2007.

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Publicado

2021-02-19

Como Citar

Kohatsu, M. Y., Machado, G., Harada, J., & Jesus, T. A. de. (2021). Emprego da nanoargila na remoção de ortofosfato em ensaios de bancada: contribuição para a mitigação do processo de eutrofização. Revista Brasileira De Ciência, Tecnologia E Inovação, 5(1), 46–56. https://doi.org/10.18554/rbcti.v5i1.4023

Edição

Seção

Artigos