terça-feira, 29 de maio de 2012

Contaminação de águas subterrâneas por nitratos - uma introdução


A contaminação de águas subterrâneas por nitratos é um problema mundial comum. A contaminação ocorre em muitas partes da Europa, incluindo o Reino Unido, França, Holanda, Alemanha e Suíça, muitas regiões dos Estádios Unidos e em Israel. A maior parte da contaminação por nitratos está associada à agricultura e ao uso de fertilizantes contendo nitrogênio, e ocasionalmente pode estar relacionada a fontes naturais de nitrogênio ou à contaminação  por águas residuais. O excesso de nitrato em águas representa um potencial risco para a saúde, pois NO3- pode ser reduzido a NO2-, o qual se combina com a hemoglobina do sangue, o que causa meta-hemoglobinemia (síndrome do bebê-azul) em recém-nascidos e mesmo em adultos com particular deficiência enzimática. A quantidade de nitrito deve também ser controlada devido à possível formação de nitrosaminas carcinogênicas, pela sua reação com aminas secundárias presentes no estômago de mamíferos.
No Brasil, as águas subterrâneas constituem uma fonte importante de abastecimento, sendo que apenas no Estado de São Paulo mais de 20.000 poços profundos e uma quantidade imensurável de poços escavados rasos fornecem águas para abastecimento público, uso industrial e irrigação. Em Natal (RN), 65% da água distribuída pela Companhia de Saneamento e Esgoto do Rio Grande do Norte são provenientes de águas subterrâneas e a qualidade destas águas vem se deteriorando em decorrência de crescentes atividades urbanas. Dentre as atividades mais impactantes destaca-se a infiltração no solo de águas servidas das fossas e sumidoros. Desta forma, o manancial subterrâneo da cidade apresenta níveis de nitrato, bem acima do padrão de potabilidade do Ministério da Saúde, que é de 10 mg/L de nitrato (como N).
Diferentes tecnologias estão disponíveis para a redução da concentração de nitratos em água potável:
-       Denitrificação Biológica;
-       Troca iônica;
-       Osmose Reversa;
-       Eletrodiálise.

O tratamento convencional para remoção de compostos nitrogenados em efluentes industriais é o tratamento biológico, entretanto este processo é muito influenciado pela temperatura e carga orgânica. Para o tratamento de águas subterrâneas para abastecimento público o uso de tratamento biológico para remoção de compostos nitrogenados requer a adição de compostos contendo carbono, devido à baixa concentração de matéria orgânica nestas águas. Assim, para águas naturais a denitrificação biológica deve ser realizada com adição de metanol ou etanol.
Outras tecnologias têm sido avaliadas para a redução da concentração de nitratos em águas, como troca iônica com resinas aniônicas fortes e regeneração com NaCl. Este processo apresenta o inconveniente de adicionar cloretos às águas e de não remover outros sólidos dissolvidos na forma de cátions.
Neste contexto, os processos que aplicam membranas como agente de separação, como a osmose reversa (OR) e a eletrodiálise (ED) surgem como alternativas. Estes processos removem outros íons além de nitratos, o que resulta na diminuição dos níveis de sódio, cloretos, dureza, etc. Para águas com alta salinidade isso representa um grande aumento na qualidade da água tratada. Para águas com concentrações moderadas de nitrato o produto da OR ou da ED pode ser misturado à água de alimentação para alcançar o nível desejando de nitratos com maiores níveis de recuperação e produção.
Entre as técnicas de membrana, a eletrodiálise se destaca por suas características peculiares. Quando aplicada ao tratamento de águas, a ED apresenta a vantagem de que em seu processo íons são removidos através da membrana, enquanto que em processos como OR a água é que é recuperada através da membrana. Desta forma a taxa de recuperação de água é maior em sistema de ED do que em sistemas de OR (o volume de rejeito em sistemas de OR é maior).  Além disso, as reações que ocorrerão no eletrodo da célula de eletrodiálise poderão transformar nitratos em nitrogênio

Referencias:
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