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Page 1: USO DE SOLO E SEDIMENTOS CONTAMINADOS POR … · Investigações efetuadas indicaram contaminação do solo e sedimento dos lagos e córregos principalmente por chumbo, com concentrações

XXIX CONGRESO DE LA ASOCIACION INTERAMERICANA

DE INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL (AIDIS)

22 al 27 de agosto de 2004 Hotel Caribe Hilton - San Juan, Puerto Rico

USO DE SOLO E SEDIMENTOS CONTAMINADOS POR RESÍDUOS DE INDÚSTRIAS CERÂMICAS COMO MATÉRIA-PRIMA DE MASSAS CERÂMICAS

PARA A INDÚSTRIA DE REVESTIMENTOS – METODOLOGIA APLICADA AO CASO DE SANTA GERTRUDES, BRASIL

Wanda Maria Risso Günther (*) Universidade de São Paulo Engenheiro Civil e Socióloga; Mestre e Doutor em Saúde Pública (FSP/USP); Professora e pesquisadora do Departamento de Saúde Ambiental da Faculdade de Saúde Pública-USP; Coordenadora de Cursos de Especialização; Consultora nas áreas de resíduos sólidos urbanos, industriais e de serviços de saúde; saneamento, gestão e educação ambiental. André Luiz Bonacin Silva Pós-graduação (Doutorado) - Departamento de Saúde Ambiental – Faculdade de Saúde Pública – Universidade de São Paulo (HSA/FSP-USP); Consultor pela Hidrogeoambiental – Projetos, Serviços & Consultoria e pela Cooperativa de Serviços e Pesquisas Tecnológicas e Industriais – CPTI. E-mail: [email protected]

* Endereço: Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo, Avenida Dr. Arnaldo, 715 - Cerqueira César -

CEP 01246-904 – São Paulo, SP – Brasil. Tel: 5511 3082 3842 r.212; Fax: 5511 3066 7732; E-mail: [email protected]

RESUMO Na área conhecida como “Região dos lagos”, situada junto ao pólo cerâmico de Santa Gertrudes, o maior do gênero no Brasil, foram dispostos de forma inadequada resíduos das linhas de esmaltação de indústrias cerâmicas deste pólo, gerando contaminação ambiental. Investigações efetuadas indicaram contaminação do solo e sedimento dos lagos e córregos principalmente por chumbo e, em pequenas concentrações por boro e outros poluentes. Embora a mobilidade do chumbo seja pequena, acentuada pela natureza síltico-argilosa dos solos e sedimentos da região, verificou-se que um processo possível de transporte é através de sedimentos em suspensão e colóides, aos quais pode estar aderido. O boro, devido à elevada solubilidade, apresenta-se com maior mobilidade, sendo também detectável nas águas subterrâneas e superficiais. A paisagem da região tem sofrido significativas modificações, notadamente com o aumento das atividades industriais. Somam-se, ainda, processos da dinâmica superficial (erosão, assoreamento), que devido à ineficiente utilização de práticas conservacionistas, têm amplificado a degradação ambiental. Diversas técnicas têm sido aventadas para remediar as áreas contaminadas, sendo que a presente proposição, a partir de prévia análise de viabilidade técnico-econômica das opções disponíveis, identificou como alternativa mais viável

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o uso desse solo ou sedimentos contaminados no próprio processo produtivo das indústrias do pólo cerâmico de Santa Gertrudes. Assim, este material contaminado é removido do ambiente e empregado, em pequenas doses, nas massas cerâmicas, consubstanciando uma solução interessante para a região, pois elimina os riscos decorrentes do transporte e da disposição final em aterros industriais e promove o reaproveitamento desses resíduos, dentro da perspectiva da minimização de resíduos. Estes estudos são, outrossim, complementados pela mistura, nas massas cerâmicas, dos resíduos sólidos atualmente gerados pelas indústrias cerâmicas. Esta visão integrada permite interessante paralelismo, com vistas a melhorias ambientais efetivas e à redução dos riscos à saúde pública e ambiental, considerando os diversos passivos ambientais existentes. PALAVRAS CHAVE Reaproveitamento de resíduos industriais, áreas contaminadas, chumbo, cerâmica, Santa Gertrudes. INTRODUÇÃO À preservação e controle da poluição do meio ambiente, acham-se envolvidos estudos de caracterização, gerenciamento, mitigação e recuperação de áreas contaminadas associadas a resíduos industriais, bem como o reaproveitamento destes resíduos visando à minimização de passivos ambientais. Estes estudos, dada a gravidade das conseqüências da contaminação, destacando-se os impactos à saúde humana e ambiental e dada a problemática dos resíduos industriais, têm sido uma das grandes preocupações dos meios científico e tecnológico na atualidade. As elevadas concentrações de algumas substâncias, a possibilidade de biocumulação em organismos e a persistência no ambiente têm ampliado seus efeitos ambientais e toxicológicos, representando danos tanto para os organismos, quanto aos ambientes onde se desenvolvem. Estes agentes químicos provocam alterações na estrutura e função dos organismos expostos, gerando desequilíbrio na dinâmica natural dos ecossistemas e propiciando, em última instância, até o desaparecimento dos mesmos (CPEHS, 1985). Os riscos à saúde humana apresentam-se em dois casos principais: quando a propagação da contaminação atinge, por diferentes vias de exposição, a população localizada dentro de sua área de influência; ou quando a área contaminada é reutilizada, especialmente se o novo proprietário ou usuário não tem conhecimento de sua contaminação anterior (Günther, 1998). Em países em desenvolvimento que possuem áreas industrializadas, como o Brasil, são observados diversos casos de contaminação atrelados a produtos e resíduos industriais, em que o problema se acentua devido à forma desordenada em que se processam a expansão industrial, o crescimento urbano, a ocupação e a transformação dos espaços disponíveis. O setor cerâmico é um importante setor industrial no Brasil, sendo responsável pela geração de empregos e divisas. Dentre seus diversos segmentos, o de cerâmicas ou materiais de revestimento é um dos mais relevantes, sendo representado por mais de 120 unidades industriais, que produzem azulejos, pisos e pastilhas. A produção atinge 492 milhões de m2/ano, o que posiciona o Brasil como o 4o maior produtor mundial, após a China, Itália e Espanha (ABC, 2003). O pólo cerâmico de Santa Gertrudes, localizado na região de Rio Claro, Estado de São Paulo (Figura 1), é o maior do gênero no país, contando com mais de 40 unidades industriais do setor de pisos e revestimentos cerâmicos, sendo responsável por mais da metade da produção nacional. O desenvolvimento deste segmento gera cerca de 5500 empregos diretos e apresenta faturamento anual superior a R$ 500 milhões (CETESB, 2000). Embora este pólo industrial tenha contribuído decisivamente para o crescimento econômico regional, a implantação e operação das indústrias ceramistas trouxeram impactos e efeitos deletérios ao ambiente. Assim, a exploração das jazidas de argila levou ao aparecimento de inúmeras cavas abandonadas e a atividade industrial gerou “áreas de descarte”, com lançamento irregular de efluentes líquidos e disposição inadequada de resíduos sólidos, notadamente das linhas de esmaltação (Bonacin Silva, 2001; Bonacin Silva et al., 2001).

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ESTADO DE SÃO PAULO

SÃO PAULO

SANTAGERTRUDES

(ÁREA DEESTUDOS)

OCEANO ATLÂNTICO

52o 50o 48o

46o

20o

22o

24o

Figura 1 - Localização da área de estudos, em Santa Gertrudes, Estado de São Paulo, Brasil. Uma dessas áreas de descarte, denominada “região dos lagos de Santa Gertrudes”, devido à existência de três conjuntos de lagos (Figura 2), situa-se no curso superior da bacia hidrográfica do córrego Fazenda Itaqui, incluindo suas nascentes. É uma das áreas contaminadas identificadas pela Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo, em seu Cadastro Estadual (CETESB, 2003).

Figura 2 - Vista geral da região dos lagos de Santa Gertrudes, suas indústrias cerâmicas e três

conjuntos principais de lagos. Foto: CETESB – Agência Ambiental de Piracicaba.

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No passado, na região dos lagos, foram lançados efluentes líquidos e dispostos resíduos sólidos resultantes das linhas de esmaltação das indústrias cerâmicas do pólo regional, contendo elevados teores de chumbo e boro e, em menor quantidade teores de zinco, cádmio, cromo, níquel, bário, cobalto, cobre e zircônio. Como é conhecido, na composição de fritas, vidrados e corantes, empregados na indústria de materiais de revestimento, podem ser utilizadas quantidades expressivas de chumbo, boro e outros destes elementos potencialmente tóxicos ao ambiente. Diversos estudos têm caracterizado as áreas contaminadas da Região de Santa Gertrudes (BONACIN SILVA, 2001; BONACIN SILVA & HYPOLITO, 2001; CETESB, 2002). A partir destes estudos prévios, pesquisas têm sido desenvolvidas visando obter alternativas ambientalmente viáveis e economicamente mais sustentáveis para estes locais, considerados os principais passivos ambientais das indústrias cerâmicas da região. OBJETIVOS A partir do diagnóstico detalhado das áreas contaminadas e da verificação de opções de remediação, este trabalho visa apresentar os resultados parciais da pesquisa que tem por objetivo estudar a hipótese de uso de solos e sedimentos contaminados como parte da matéria-prima de massas cerâmicas das indústrias do pólo cerâmico de Santa Gertrudes. METODOLOGIA Investigações efetuadas indicaram contaminação do solo e sedimento dos lagos e córregos principalmente por chumbo, com concentrações que chegam a superar 20.000 mg/kg. Embora a mobilidade deste metal seja pequena, acentuada pela natureza síltico-argilosa dos solos e sedimentos da região, verificou-se que um processo possível de transporte é por meio de sedimentos em suspensão e colóides, aos quais pode estar aderido. O boro, devido à elevada solubilidade, apresenta-se mais móvel, sendo também detectável nas águas subterrâneas (até 300 mg/L) e superficiais (até 10 mg/L). A paisagem da região tem sofrido intensas modificações, com o avanço de aterros e o aumento das atividades industriais. Somam-se, ainda, processos da dinâmica superficial (erosão, transporte e deposição de sedimentos, assoreamento), que devido à ineficiente utilização de práticas conservacionistas, têm amplificado a degradação ambiental. Além disso, em terrenos recentes, formados por aluviões e áreas aterradas, há contribuição de resíduos industriais dispostos inadequadamente e a presença de pequenos aqüíferos livres rasos locais, os quais também se encontram contaminados. A conformação fisiográfico-topográfica, os processos da dinâmica superficial e a natureza expressivamente argilosa de seus solos e sedimentos (afloramento de pelitos da Formação Corumbataí), indicam que a Região dos lagos de Santa Gertrudes é relativamente confinada, com solos e sedimentos dos lagos como “depositários” dos principais contaminantes e baixa incidência de transporte e dispersão de contaminantes a jusante. Para os estudos propostos, foi escolhida uma das áreas contaminadas, denominada “área de detalhe” por Bonacin Silva (2001), por ser considerada a mais contaminada da região dos lagos de Santa Gertrudes. Os trabalhos investigativos utilizam duas abordagens principais: uma para caracterizar a área contaminada escolhida, incluindo estudos in situ e experimentais; outra de viabilidade de opções de remediação. Os estudos in situ incluem caracterização hidrogeoquímica da área escolhida, com instalação de poços de monitoramento; amostragens de solo, sedimentos dos lagos adjacentes e águas superficiais (pequenos cursos d´água e lagos) e subterrâneas. Inclui também a utilização de técnicas geofísicas, ensaios hidrogeológicos in situ, sondagens do tipo Direct-push (Geoprobe) e apoio de topografia e softwares de cubagem para espacialização dos dados geoquímicos. Os estudos experimentais incluem diversas análises e procedimentos analíticos, com o objetivo não somente da caracterização química, mas principalmente hidrogeoquímico-ambiental dos materiais amostrados. Estes

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procedimentos operacionais incluem extrações seqüenciais seletivas (Tessier et al., 1979; Kersten & Forstner, 1986; Becket, 1989; Ure et al., 1993; Davidson et al., 1994; Hypolito, 2001); ensaios em colunas de lixiviação e com extrator sohxlet (adaptação de Hypolito, 1972); análises mineralógicas por difratometria de raios X; análises granulométricas; ensaios de física dos solos; entre outras. Diversas técnicas de remediação foram aventadas para tentar resolver a problemática das áreas contaminadas diagnosticadas, necessitando-se de estudos de viabilidade técnico-científica, ambiental e legal. O presente estudo visa, nesta etapa, a análise comparativa, com ênfase à viabilidade econômica, entre as outras opções disponíveis (disposição em aterro industrial de resíduos perigosos, incineração, co-processamento em fornos de clínquer, remediação in situ, entre outras) com a opção aqui aventada, de uso destes solos e sedimentos contaminados, em pequenas doses, nas massas cerâmicas, misturando estes materiais contaminados às matérias-primas tradicionais, ou seja, os pelitos (rochas síltico-argilosas) da Formação Corumbataí, aflorante em toda região. Além da abordagem comparativa em termos de viabilidade ambiental e econômica, os estudos propostos, em andamento, visam testar diferentes misturas de materiais, incluindo massas cerâmicas compostas por: i) pelitos ; ii) pelitos + solos/sedimentos contaminados; iii) pelitos + resíduos sólidos atuais das indústrias cerâmicas; iv) variações das anteriores. Esta visão integrada permite interessante paralelismo, com vistas a melhorias ambientais efetivas e à redução dos riscos à saúde pública e ambiental, vindo a considerar não somente os passivos ambientais atrelados às áreas contaminadas, como também aqueles resultantes da geração de resíduos sólidos atuais. INTEGRAÇÃO DOS RESULTADOS E CONSIDERAÇÕES FINAIS Os resultados parciais obtidos, consubstanciados a uma avaliação técnico-econômica, demonstraram o uso de solos/sedimentos contaminados nas massas cerâmicas como opção viável para a resolução dos problemas ambientais previamente diagnosticados. Em paralelo, estão sendo efetuados estudos para reuso de resíduos industriais atualmente gerados pelas indústrias cerâmicas da região. Ensaios iniciais indicaram que, embora o benecifiamento de solos e sedimentos contaminados, etapa necessária e imprescindível que deve ser executada previamente às misturas para a composição das massas cerâmicas, seja trabalhoso devido à presença de entulhos e outros materiais nas áreas contaminadas, a opção de reaproveitamento do material no processo produtivo cerâmico é bem mais econômica que outras técnicas de tratamento e disposição final consideradas como alternativas para o destino do material removido das áreas contaminadas da região. Na presente etapa da pesquisa, está sendo testada a incorporação de diferentes proporções (% de mistura) do material removido das áreas contaminadas às matérias-primas tradicionais (pelitos) das massas cerâmicas, como também estão sendo analisadas as características das cerâmicas produzidas em termos de qualidade do produto final. Essa etapa tem por finalidade a estimativa das condições das misturas que poderão ser reincorporadas ao processo produtivo cerâmico de modo a não alterar as condições operacionais, mantendo a segurança dos trabalhadores e a qualidade do produto final, ou seja, mantendo-se condições viáveis e adequadas para o reuso industrial, reintroduzindo os materiais removidos dos ambientes contaminados no sistema produtivo do próprio pólo cerâmico gerador, minimizando o passivo ambiental local, ao menor custo e risco sanitário e ambiental. Somando-se, investigações de campo e laboratoriais têm subsidiado a formulação de um modelo hidrogeoquímico-ambiental, com a verificação e caracterização de processos e mecanismos de mobilidade, fixação e transporte dos principais contaminantes, notadamente o chumbo e o boro. Todos estes estudos estão sendo integrados segundo metodologia da Figura 3, no sentido de se propor soluções viáveis e conjuntas tanto para as áreas contaminadas, quanto para o reaproveitamento de resíduos industriais (Interação 1), além da integração com os estudos técnicos que estão sendo efetuados pelas indústrias e pelo Sistema Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB, 2001), no sentido de se solucionar os diversos tipos de passivos e degradações ambientais existentes na região dos lagos de Santa Gertrudes.

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Este tipo de estudo integrado, que em última análise visa dar solução ao passivo decorrente de área contaminada, pode ser considerado como atual e até mesmo inovador dentro da engenharia sanitária e ambiental, pois avança além dos aspectos da remediação de áreas contaminadas, para a questão da minimização ou reuso de resíduos, neste caso de eliminação de passivo, incorporando a questão da saúde ambiental e o reuso de materiais, antes descartados, no próprio processo produtivo. A saúde ambiental pode ser evidenciada na remediação das áreas contaminadas do pólo cerâmico de Santa Gertrudes mediante a remoção do solo e sedimentos contaminados e sua não transferência para aterros industriais, o que mesmo em condições aceitas como tecnicamente adequadas, representaria, do ponto de vista ambiental e sanitário, a transferência de passivo, neste caso representado por 2.000 toneladas de resíduos removidos somente na etapa inicial de intervenções. Atualmente, dentro da perspectiva de riscos ambientais, os aterros sanitários ou industriais mesmo tecnicamente projetados para o recebimento de resíduos sólidos estão sendo considerados, potencialmente, como áreas degradadas, passivos deixados às gerações futuras, sobre os quais ainda há carência de estudos quanto ao seu comportamento e efeitos à saúde humana e ambiental. Figura 3 - Fluxograma de interação entre as diversas etapas metodológicas propostas por esta

pesquisa e sua integração com os demais estudos técnicos em andamento na região. Da mesma forma, a remediação in situ, embora considerada como alternativa indicada para a não alteração da paisagem e quando há remoção de grandes volumes de solo contaminado, como é o caso, não foi a solução adotada, em função dos custos e processos envolvidos, com a desvantagem de não promover o reaproveitamento do material removido e dos resíduos do processo produtivo e limitar o uso futuro da área remediada. Quanto às alternativas de incineração ou de co-processamento em fornos de clínquer, além de não possibilitar a recuperação do material e dos resíduos industriais, há desvantagens com relação ao custo elevado desses tipos de tratamento, risco de contaminação das emissões gasosas devido à presença de metais e a necessidade de remoção e transporte do material e dos resíduos, o que representa custo adicional e risco ambiental. REFERÊNCIAS Associação Brasileira de Cerâmica - ABC (2003) Terminologia e panorama do setor cerâmico no Brasil. Artigo de web. Obtida no site: www.abceram.org.br

Caracterização das condições atuais das áreas contaminadas

Caracterização dos resíduos sólidos

industriais

Estudos in situ e experimentos/análises em amostras de áreas

contaminadas

Experimentos e análises em amostras de resíduos

sólidos industriais

Caracterização de materiais contaminados e verificação de alternativas de recuperação de áreas

contaminadas

Caracterização de resíduos sólidos

industriais e obtenção de alternativas de

reaproveitamento

Comparação e integração

dos resultados

da pesquisa

Interação 2

Ações de recuperação ambiental do projeto temático “Corumbataí – Cerâmicas” (Sistema Ambiental do Estado de São Paulo)

Interação 1

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Beckett, P.H.T. (1989) The use of extractants in studies on trace metals in soils, sewage sludges and sludge-treated soils. Advances in soil Science, 9 p. 143-176. Bonacin Silva, A.L. (2001) Caracterização ambiental e estudo do comportamento do chumbo, zinco e boro em área degradada por indústrias cerâmicas – região dos lagos de Santa Gertrudes, SP. Dissertação de Mestrado, Instituto de Geociências (IGc), Universidade de São Paulo (USP), inédito, 230p. Bonacin Silva, A.L. & Hypolito, R. (2001) Hydrogeochemical investigation of the influence of ceramic industry wastes on the Fazenda Itaqui basin, Brazil. Reed Book Series IAHS Publ. no. 269, 2001, pp. 361-366. Special Issue: VI Scientific Assembly of the Int’l. Association of Hydrological Sciences (IAHS), Maastricht, The Netherlands. ISBN 1-901502-56-2. Bonacin Silva, A.L.; Hypolito, R.; Assis, J.F.; Oliveira, M.G. (2001) Management of contaminated areas - the case of Fazenda de Itaqui drainage basin, surrounded by glazed ceramics industries in Santa Gertrudes, Brazil - preliminary results. In: XXXI Congress of IIAH, München, Germany. Proceedings... IAH/Balkema Publ., vol. 2, pp. 1135-1137. ISBN 90 2651 850 1. Centro Panamericano de Ecologia Humana y Salud – CPEHS (1985) Evaluation epidemiológica de riesgos causados por agentes químicos ambientales: generalidades. Toluca, 1985. ECO-Centro Panamericano de Ecologia Humana y Salud, 1. Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo - CETESB (2000) Projeto de prevenção à poluição em indústrias de pisos e revestimentos cerâmicos. Artigo de web. Obtido no site: www.cetesb.sp.gov.br Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo - CETESB (2001) Plano de Intervenção para a recuperação ambiental da região dos lagos de Santa Gertrudes. Elaborado pelo grupo técnico do projeto Corumbataí-Cerâmicas. CETESB, São Paulo/Piracicaba,17p. Acesso restrito. Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo - CETESB (2002) Análises químicas de sedimentos de fundo, solo e águas na “Região dos lagos” de Santa Gertrudes, SP. Relatório Técnico, acesso restrito. Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo - CETESB (2003) Relação de áreas contaminadas cadastradas do Estado de São Paulo. Obtido no site: www.cetesb.sp.gov.br. Davidson, C. M., Thomas, R. P., Mcvey, S.E., Perala, R., Littlejohn, D., Ure, A. M. (1994) Evaluation of a sequencial extraction procedure for the speciation of heavy metals in sediments. Analytica Chimica Acta, 291, p. 277-286. Günther, W.M.R. (1998) Contaminação por disposição inadequada de resíduos industriais contendo metais pesados – estudo de caso. Tese (Doutorado) – Faculdade de Saúde Pública – Universidade de São Paulo. Hypolito, R. (1972) Estudo experimental de alteração intempérica de diabásios. São Carlos, SP. 102 p. Tese (Doutorado) – Instituto de Geociências – Universidade de São Paulo. Hypolito, R. (2001) Metodologia de extração seqüencial seletiva. CEPAS, Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo. Inédito. Kersten, M. & Forstner, U. (1986). Methodology of sequential extraction of metals. Wat. Sci. Techn., 18:121. Tessier, A., Campbell, P.G.C., Bisson, M. (1979) Sequencial extraction procedure for the speciation of particulate trace metals. Analytical chemistry, v.51, n.7, p. 844-850. Ure, A.M.; Quevauller, P.H.; Muntau, H. & Griepink, B. (1993) Speciation of heavy metals in soils and sediments. An account of the improvement and harmonization of extraction techniques undertaken under the auspices oh the BCR of The Commission of the European Communities. Intern. J. Environ. Analytical Chemistry, vol. 51, pp. 135-151. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à CETESB (Agências Ambientais de Piracicaba e São Paulo); à Hidrogeoambiental – Projetos, Serviços & Consultoria; ao QUIMLAB – Química & Metrologia; à Cooperativa de Serviços e Pesquisas Tecnológicas e Industriais – CPTI; às cerâmicas CEDASA e MAJOPAR; e à Associação Paulista de Cerâmica de Revestimento – ASPACER.