Resumo

O processo de galvanoplastia envolve uma série de banhos galvânicos (químicos e eletroquímicos) pelos quais são submetidas as peças e materiais em tratamento. Cada banho galvânico é seguido por lavagens, originando elevado volume de efluentes, compostos por concentrações significativas de metais pesados como níquel, cromo, cobre, entre outros. Pela toxicidade e potencial poluidor que apresentam, os efluentes galvânicos devem ser adequadamente tratados antes de seu descarte na natureza, proporcionando sempre que possível, a recuperação de metais de alto valor agregado presente nessas águas residuárias. Neste contexto, o presente estudo teve como objetivo investigar a eficiência da combinação dos processos de filtração, ozonização e neutralização na caracterização de um efluente de indústria metalmecânica e dos precipitados obtidos após os tratamentos avaliados, visando a recuperação do níquel contido nesse efluente. Após os tratamentos realizados, observaram-se reduções nas concentrações de níquel (101,02 mg/L), ferro (<0,1 mg/L), cromo (<0,01 mg/L) e de outros metais na amostra líquida de efluente tratado. A amostra sólida obtida após os tratamentos combinados continha teores de 85,06% de NiO e baixa concentração de outros metais pesados, indicando a eficiência das técnicas utilizadas na recuperação de níquel e na redução das concentrações dos metais contaminantes.

Introdução

A galvanoplastia é um processo que consiste no depósito de finas camadas de um metal sobre superfícies de corpos metálicos ou não, por meios químicos ou eletroquímicos, a partir de soluções aquosas que contêm metais, tais como, cromo, níquel, cobre, zinco, cádmio, entre outros, seguidos de enxágues com água para limpeza (Costa, 1998). O objetivo deste processo é garantir a proteção da peça tratada contra agentes corrosivos, aumento da espessura, melhoria da resistência mecânica, preparação para operações de soldagem, isolamento elétrico e aspectos decorativos (Burgess, 1995; Pugas, 2007). Durante a galvanoplastia são consumidos grandes volumes de água, pois, após cada etapa do processo galvânico, as peças passam por uma sequência de banhos químicos (desengraxantes e decapantes, para limpeza das peças) e eletroquímicos (revestimento metálico das peças), seguidos por lavagens (Chepcanoff, 2001). Os efluentes gerados a partir desses banhos são extremamente poluidores, devido à grande quantidade de metais pesados encontrados em sua composição.

Com o intuito de estabelecer padrões e limites para os lançamentos de efluentes nos corpos d’água, o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) criou a Resolução nº 430/2011, especificando as concentrações máximas de compostos orgânicos e inorgânicos permitidos em efluentes tratados. Para os metais níquel e ferro, os valores máximos permitidos são 2,0 mg/L e 15,0 mg/L, respectivamente. Quanto ao cromo, devem ser respeitados os limites máximos de 1,0 mg/L de Cr³⁺ e 0,1 mg/L de Cr⁶⁺ (Brasil, 2011). Considerando-se que as concentrações máximas de metais pesados previstas na legislação são bastantes reduzidas quando comparadas àquelas observadas em efluentes galvânicos brutos, faz-se necessário buscar alternativas de tratamento a essa categoria de efluentes, que sejam eficientes e minimizem a geração de resíduos tóxicos.

A remoção de metais presentes em efluentes galvânicos pode ser efetuada empregando-se técnicas como a precipitação química, adsorção em carvão, troca iônica e osmose reversa (Metcalf & Eddy, 2016). A precipitação química é a tecnologia mais utilizada, devido ao custo reduzido e fácil execução. Esta técnica envolve o ajuste de pH do efluente, com ácido ou álcali, de forma a diminuir a solubilidade de metais dissolvidos e consequentemente precipitar os metais sob a forma de hidróxidos metálicos (Cavalcanti, 2009). Os processos oxidativos avançados (POAs) são também uma alternativa a ser considerada no tratamento de efluentes industriais, inclusive para a remoção de metais. Caracterizam-se pela geração de radicais hidroxila (HO•), altamente oxidantes e capazes de reagir praticamente com todas as classes de compostos orgânicos e inorgânicos (Buxton et al., 1988; Albuquerque, 2005).

O ozônio (O₃) é muito utilizado nos POAs, pois é um gás instável, muito solúvel em água, de alto poder oxidante e com ação desinfetante mais intensa e mais rápida que o cloro (Ritcher & Azevedo Netto, 2000). As equações (1) a (7), propostas por Leme (2014), demonstram a formação e decomposição do ozônio em meio aquoso.

As equações (1), (2) e (3) representam a formação do ozônio. Na equação (3), M representa a molécula de gás utilizado para retirar o excesso de energia da reação para estabilização da molécula de ozônio, podendo ser O₂, N₂, entre outros (Leme, 2014). Na sequência, o ozônio formado reage com água, originando radicais livres (equação (4)), como os radicais HO₂ e HO (equações (5) e (6)), que promovem a oxidação dos metais em solução. Caso seja aplicado com total eficiência, ao final do processo de oxidação há a formação de H₂O e O₂, produtos atóxicos (equação (7)).

A precipitação de metais presentes nos efluentes galvânicos gera grande volume de lodo, classificado como resíduo classe I (perigoso), segundo a NBR 10004 (ABNT, 2004). Este lodo necessita de descarte adequado em centrais de disposição de resíduos industriais, representando um alto custo, pois o valor de disposição soma-se ao valor dispensado para adquirir a grande quantidade de metais descartada no lodo (Benvenuti, 2012). Assim, a recuperação de metais com alto valor agregado contidos no lodo galvânico torna-se uma alternativa interessante tanto ao meio ambiente (diminuindo-se os resíduos sólidos destinados à natureza), quanto às indústrias, que terão ganhos econômicos com a reinserção do metal recuperado ao processo produtivo e com a diminuição do lodo a ser encaminhado para aterros licenciados. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo caracterizar um efluente de indústria metalmecânica após os tratamentos combinados de filtração, ozonização e neutralização. Foram caracterizadas amostras líquidas de efluente e dos precipitados obtidos em cada etapa de tratamento, visando avaliar a recuperação do níquel presente no efluente em concentrações elevadas.

Autores: Ana Carolina Favero; Bruno Matheus Favero; Gelsa Edith Navarro Hidalgo; Silvio Roberto Taffarel e Fernanda Siqueira Souza.