Produção de concentrados zeolíticos a partir de lodos de ETA

Resumo

Este projeto terá como objetivo principal definir as condições necessárias para síntese de concentrados zeolíticos utilizando lodos selecionados de ETAs como material de partida. Inicialmente, serão solicitados junto à SABESP amostras representativas de lodos de ETAs, coletadas em períodos diferentes do ano e em estações consideradas modelo pela empresa, para avaliação da variabilidade do resíduo. Até 10 amostras deverão ser selecionadas em contato com a SABESP, buscando limitar o universo composicional em um range representativo que possa, futuramente, facilitar o escalonamento da produção dos concentrados. Para correção da estequiometria favorável para precipitação de zeólitas (1:1 mol Si:Al) poderão ser feitas misturas entre lodos de diferentes fontes ou correções com fonte de Si comum (areia quartzosa). Caso a razão Si:Al seja maior que 1 (excesso de Si), não será feita correção considerando-se que todo Al deverá precipitar, restando quartzo residual. O residual de Fe (sais e óxidos) não será considerado na síntese, supondo-se que no meio alcalino estes deverão precipitar como hematita (Fe2O3), menos crítica para imobilização de fosfatos que sais e compostos de alumínio (e.g. bohemita, AlOOH ou outras aluminas de transição). A partir destas amostras, serão sintetizados concentrados zeolíticos pelo método de digestão direta do rejeito com estequiometria ajustada em KOH 3 a 5 mol.L-1, em agitação lenta em temperaturas entre 70 e 90oC e períodos de 24 a 48 h de envelhecimento. A adição de zeólitas finamente moídas (chabazita ou clinoptilolita) poderá ser feita para atuar como gérmen de cristalização. Dada a limitação de custo da aplicação, não serão feitas etapas subsequentes de cristalização (hidrotermalização), porém, dependendo da eficiência do processo, será testada laboratorialmente a cristalização em autoclave em temperaturas de 100 a 150oC/24 durante 24 a 48 horas para avaliação do ganho potencial no tempo total de síntese. Essas condições já foram testadas na Embrapa Instrumentação para síntese de zeólitafaujasita1e ZSM-5.2. É importante enfatizar que a atividade buscará a rota de produção com menor número de operações unitárias, sendo desnecessária a lavagem do gel precipitado, já que o KOH excedente terá função fertilizante. A concentração de KOH será otimizada durante o processo de síntese para a minimização de consumo, visando o controle da basicidade do produto final.O produto final deverá ser uma mistura de zeólitas e outras fases minerais, que será avaliada por técnicas de caracterização padrão (análise mineralógica por difração de raios X, análise química por absorção em chama, avaliação morfológica por microscopia eletrônica de varredura, análise da área superficial e volume de poros por fisisorção de N2, capacidade de troca de cátions por titulação, entre outras técnicas disponíveis na Embrapa Instrumentação). Um aspecto importante é a efetiva imobilização de Al na estrutura zeolítica, que será avaliada pela análise química do meio reacional após centrifugação e por teste de incubação em solos. Os materiais serão homogeneizados em um solo (a escolher) em mistura com um fertilizante fosfatado solúvel (e.g. MAP), mantendo a mistura em incubação em temperatura e umidade controlada por períodos de até 48 dias. A análise do fósforo trocável por resina, após este período, indicará se de fato o processo de produção do concentrado zeolítico reduziu a capacidade de imobilização de fósforo, a partir da comparação com controle negativo (sem fertilizante e sem concentrado) e positivo (com fertilizante e sem concentrado). Variações no ensaio poderão ser feitas, para evidenciar que o lodo de ETA após tratamento não tem efeitos de imobilização de fósforo apreciáveis. (AU)