Remoção de metais e compostos sulfurosos de drenagem ácida de mina (DAM) em reator anaeróbio de leito fixo-estruturado e fluxo descendente (DFSBR)

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Nogueira, Elis Watanabe
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Bactérias redutoras de sulfato (BRS); Elementos terras raras (ETR); Glicerol; Glycerol; Metal removal; Rare earth elements (REE); Remoção de metais; Sulfate-reducing bacteria (SRB); Vinasse; Vinhaça
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-31032022-152235/

O presente trabalho objetivou avaliar o tratamento biológico da drenagem ácida de mina (DAM), pela avaliação da influência dos doadores de elétrons vinhaça de cana-de-açúcar, glicerol, etanol e sacarose, do pH e dos metais presentes em DAMs sintéticas e real. Foram utilizados duas configurações de reatores anaeróbios, sendo o de leito estruturado e fluxo descendente (DFSBR) e o biorreator anaeróbio sulfetogênico acidofílico (aSRBR) de único estágio. O capítulo 1 apresenta a problemática e os principais tópicos discutidos na tese, enquanto o capítulo 2 apresenta a metodologia geral utilizada ao longo da pesquisa. No capítulo 3, a vinhaça da cana-de-açúcar foi utilizada como fonte de carbono e energia para o tratamento da DAM sintética em que a adição de metais Zn, Mn, Cu, Co, Ni e Fe ocorreu de forma gradual. No capítulo 4, verificou-se a transição da vinhaça para o glicerol e os efeitos para o tratamento após a adição de metais simulando a DAM. No capítulo 5, a DAM da mina de urânio desativada Osamu Utsumi foi tratada biologicamente e a remoção dos metais/metaloides Al, Mn, Si, Fe, incluindo urânio, ítrio e elementos terras raras (ETR) foi avaliada. O capítulo 6 avaliou a possibilidade de tratamento da DAM real sem a adição de alcalinizantes, em pH em torno de 4, utilizando o glicerol como fonte de carbono. O reator aSRBR foi utilizado no capítulo 7, mantido em pH 5 ao longo de toda a operação e as fontes de carbono glicerol, etanol e sacarose testadas. Verificou-se que a adição gradual de metais não prejudicou a eficiência de remoção de sulfato ou matéria orgânica e ocasionou a diminuição de sulfeto no meio, por precipitação de sulfeto metálico. A utilização simultânea do glicerol (substrato simples) e vinhaça (substrato complexo) proporcionou melhores eficiência de redução do sulfato (99%) e DQO (60%). A utilização tanto da vinhaça quanto do glicerol como fonte de carbono para o tratamento da DAM real, permitiu a recuperação de metais entre 25 e 93 %, em pH da ordem de 5, e 20 a 96% em pH 4, sem a utilização de alcalinizantes. Urânio e ETR foram removidos eficientemente. A utilização de sacarose como doador de elétrons não foi promissora para a sulfetogênese, influenciando negativamente na população microbiana. O Domínio Bacteria representou mais de 99% da população presente na biomassa aderida ao material suporte e biomassa suspensa, e poucos gêneros de arqueias associadas à metanogênese que contribuíram minoritariamente para a remoção da matéria orgânica foram identificados. As fontes de carbono vinhaça, glicerol e etanol demonstraram ser adequadas para a sulfetogênese, mas não a sacarose. A configuração do reator DFSBR se mostrou adequada para remoção de metais, possibilitando a recuperação dos metais precipitados.