O que é drenagem ácida de mina?
Também conhecida como drenagem ácida de rocha, a drenagem ácida de mina é a saída de água ácida causada pela interação da água com rochas abundantes em minerais sulfetados. A drenagem ácida de minas é frequentemente o subproduto de atividades industriais, tais como canteiros de obras, loteamentos, vias de transporte e minas de carvão e metal.
A drenagem ácida de mina pode ter efeitos negativos sobre o meio ambiente e sobre a saúde humana e animal. Macro invertebrados aquáticos e peixes em corpos d’água afetados pela drenagem ácida de minas estão comprometidos em termos de números e biodiversidade. Muito poucas formas de vida orgânica têm uma resistência natural às águas ácidas.
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Qual é a causa da drenagem ácida de mina?
A drenagem ácida de mina normalmente ocorre quando os sulfuretos metálicos entram em contato com o oxigênio na atmosfera e em um corpo de água. Como a mineração desenterra minerais estranhos da superfície, ela pode ser uma importante fonte de drenagem ácida. Certas bactérias podem se tornar um importante catalisador neste processo.
No caso da pirita, um mineral comumente responsável pela drenagem ácida de mina, os dois processos seguintes estão envolvidos na geração de ácido:
- Oxidação de enxofre em sulfato;
- A oxidação do ferro ferroso em ferro férrico, seguida de precipitação de óxido férrico.
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Como se origina a drenagem ácida de minas?
A principal fonte de drenagem ácida de mina é a água de barragens de rejeitos de minas, umidificação frequente de estradas, efluentes de minas e chuvas que trazem água em contato com as rochas ricas em enxofre no local.
Outra fonte é a emissão descontrolada de poeira no ar proveniente de pilhas de estéril, barragem de rejeitos, estradas e britadores. A poeira transportada pelo ar pode alcançar longas distâncias, depositando camadas de sedimentos no solo e em corpos d’água, causando drenagem ácida de mina próxima e contaminando o solo e a água em áreas próximas até alguns quilômetros de distância da fonte.
Uma vez que a água se transforma em drenagem ácida, é necessário tratá-la, implementando um tratamento ativo e passivo apropriado antes de devolvê-la à natureza. A implementação de tratamentos passivos e ativos é viável em fontes localizadas, como a planta de processo ou a barragem de rejeitos.
A drenagem ácida causada pelas emissões de poeira da mineração é difícil de conter, portanto é fundamental estabilizar o material fino de mineração para evitar que ele se torne transportado pelo ar e se instale em diferentes corpos d’água ou entre nas águas subterrâneas com a chuva.
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O que pode conter a drenagem ácida de mina?
A drenagem ácida de mina pode conter grandes quantidades de metais tóxicos. Os minerais mais comuns presentes na drenagem ácida de minas são ferro (Fe), cobre (Cu), zinco (Zn), manganês (Mn), arsênio (As), cádmio (Cd) e chumbo (Pb). Além disso, a drenagem ácida de mina também pode se tornar um terreno fértil para vários tipos de fungos e bactérias.
As águas ácidas que fluem livremente no ambiente reagem químicamente com outros minerais que ocorrem naturalmente nas rochas. Esta reação dissolverá uma série de metais e sais que serão então lavados pela água corrente. Portanto, os efeitos negativos da drenagem ácida de minas tornam-se piores com o tempo se ela não foi tratada adequadamente.
Se a drenagem ácida de mina entrar em contato com água doce ou minerais neutralizantes, íons de ferro solúvel(III) precipitam como hidróxido de ferro(III). Isto cria um sólido amarelo alaranjado que mancha a água, coloquialmente conhecido como menino amarelo.
A recuperação de água potável e de minerais valiosos da drenagem ácida de mina deve ser uma grande preocupação para todos os profissionais da indústria que entram em contato com este fenômeno. A pesquisa sobre métodos de tratamento para a drenagem ácida de mina têm se desenvolvido nas últimas décadas e novas estratégias estão sendo constantemente concebidas para prevenir e resolver o problema.
10 dicas de especialistas para acabar com a drenagem ácida
1. Controle de poeira e estabilização do solo na área de trabalho da mina
O controle de poeira e a estabilização do solo podem reduzir até 95% a suspensão de material particulado e sedimentos nos corpos de água e no solo. Portanto, para prevenir efetivamente a drenagem ácida, é importante tratar os rejeitos de minas, pilhas de resíduos, estradas de arraste e trituradores.
2. Reabilitação de terras contaminadas
A reabilitação é o processo de restauração de solos e vegetação dentro e ao redor do local da mina. Um método de recuperação muito eficaz é o uso de cal e outros materiais capazes de neutralizar a acidez. Além disso, o crescimento da vegetação é promovido pela adição de uma cobertura de solo superior ou outra solução que estimule o crescimento das plantas.
Ao alterar a composição química das superfícies e promover o crescimento da vegetação, o material do solo pode ser estabilizado. Além disso, este processo ajuda a prevenir a erosão e a infiltração de águas superficiais. Uma boa abordagem de integração pode ser replicada em muitos ambientes e leva em conta muitas variáveis, como o clima local e a precipitação pluviométrica.
Embora este método seja muito eficaz para lidar com a drenagem ácida de mina, os custos de implementação até mesmo das mais simples soluções de reabilitação podem ser bastante elevados. Atualmente estão em andamento pesquisas para criar estratégias de recuperação mais econômicas, incluindo a integração de plantas resistentes a materiais geradores de ácido e o desenvolvimento de biossólidos especializados.
3. Tratamento de solo contaminado
Além da ameaça de produzir água ácida, os solos contaminados também podem ser diretamente prejudiciais às plantas, animais e pessoas. Devido à falta de conhecimento prévio sobre o impacto dos metais pesados na qualidade do ambiente, o solo pode ser comprometido e perigoso. Uma abordagem simples para lidar com o solo comprometido é transferi-lo para um novo local.
A transferência do solo é um procedimento muito caro e controverso, e às vezes é necessário evitar maiores danos ambientais. A medida que mais pesquisas forem feitas sobre como tratar o solo, futuras abordagens serão capazes de gerenciar melhor os solos contaminados em sua localização original.
4. Tratamento direto de água ácida
A água que é ácida ou contaminada por resíduos metálicos de minas pode ter sua acidez reduzida por tratamento com um material neutralizante, como a cal. Ao interagir com o material, os metais dissolvidos que causam poluição da água são precipitados a partir dele. Este é um processo de tratamento ativo que requer o estabelecimento de uma instalação de tratamento para sua aplicação.
As estações de tratamento de água têm a desvantagem de produzir grandes quantidades de lodo como subproduto. Por sua vez, este lodo deve ser descartado adequadamente, o que traz seus próprios custos e desafios. Para evitar este problema, podem ser aplicadas medidas de tratamento de água passivas ao invés de ativas.
5. Zonas úmidas, tratamento passivo
Os sistemas de tratamento passivo de zonas úmidas podem ser usados para tratar água com conteúdo metálico. Esta abordagem incentiva o desenvolvimento de um habitat natural desejável e é, portanto, altamente benéfica para a vida selvagem local. Entretanto, a criação de zonas úmidas perderá sua eficácia se o volume e a acidez da água excederem um determinado limite.
Algumas zonas úmidas, conhecidas como zonas úmidas aeróbicas, são criadas pela escavação de lagoas rasas, com menos de um metro de profundidade. Alguns são preenchidos até certo ponto com cascalho calcário ou terra e podem ou não ser revestidos. Estas zonas úmidas aceleram a oxidação natural e a precipitação de metais na água. As zonas úmidas aeróbicas incentivam a geração de metais sulfetados, um processo que reduz a acidez ao consumir H+.
As zonas úmidas anaeróbicas, por outro lado, são encontradas sob cascalho calcário e são preenchidas com matéria orgânica. Os micro-organismos que se espalham através da água consomem oxigênio. Combinado com a percolação da água através da matéria orgânica, este processo impulsiona a precipitação de minerais de sulfeto. Este método de tratamento de drenagem de minas depende de o ambiente ter as condições adequadas para o crescimento e manutenção de micro-organismos.
6. Medidas preventivas em minas abandonadas
De preferência, durante a fase de exploração da construção da mina, foram levadas em conta as águas ácidas. Medidas preventivas podem ser tomadas para o acúmulo de drenagem ácida de mina antes do início das operações de mineração. A mesma atenção também pode ser dada às minas abandonadas, que podem causar grandes danos ao meio ambiente se não forem devidamente tratadas.
Abordagens de tratamento eficazes para minas abandonadas são baseadas no preenchimento das mesmas com um material que minimiza significativamente as chances de desenvolvimento de drenagem ácida de minas. Uma mina subterrânea, por exemplo, pode ser preenchida com água, o que impede que o oxigênio entre em contato com os metais e os faça oxidar. As minas também podem ser preenchidas com um material alcalino.
7. Relocalização de resíduos de mineração
Este método de tratamento de drenagem ácida de mina consiste em separar os materiais que causam a poluição da água da mesma. Devem ser tomadas medidas para garantir que o material residual não entre em contato com as águas subterrâneas ou de superfície. A interação entre os resíduos e as fontes de água pode ser evitada através do tratamento e cobertura dos resíduos com uma camada de material impermeável.
8. Controle de bactérias
A drenagem ácida da mina tem um pH aproximadamente constante. Este ambiente é suficientemente estável para a formação de bactérias eucarióticas, fungos, leveduras e algas. Alguns desses organismos podem ter um impacto positivo no tratamento da água, enquanto outros podem agravar os danos causados aos habitats naturais. Bactérias como o Ferroplasma acidiphilum, por exemplo, podem facilmente oxidar o ferro ferroso, permitindo que ele sobreviva em ambientes de pH muito baixo.
Bactérias importantes para águas ácidas são conhecidas como acidófilas. Estes organismos podem ser encontrados na natureza em respiros hidrotermais, tais como no Parque Nacional de Yellowstone. Eles também podem prosperar em habitats benéficos para sua biologia, tais como tubos de esgoto e outros lugares onde os metais e a água interagem. Ao promover a oxidação da pirita e a formação de ácido sulfúrico, os acidófilos são uma das principais causas da drenagem ácida de mina.
A aplicação de bactericidas para controlar o crescimento destas bactérias é uma das principais soluções para a drenagem ácida de minas. Outra abordagem é utilizar o acidófilo adicionando matéria orgânica para fornecer uma fonte alternativa de energia. Um processo conhecido como biolixiviação, que utiliza organismos para melhorar as operações de mineração, está sendo desenvolvido.
9. Desvio de fontes de água
O desvio dos fluxos de água é um método amplamente aceito pelos engenheiros para controlar a erosão, sedimentação e outros problemas resultantes do contato entre corpos de água naturais e metais pesados. As barragens transversais, por exemplo, podem ser construídas usando uma combinação de salvados e argila altamente compactada ou sedimentos. Os diques e outras estruturas de desvio de fluxo podem não só impedir a drenagem ácida de mina, mas também podem servir para coletar o excesso de água para uso posterior.
O custo de implementação de um dique, açude, barragem, coletor ou estrutura similar depende em grande parte do tamanho do corpo de água a ser desviado. As pequenas barragens podem custar menos de US$ 10.000, enquanto as grandes barragens requerem milhões de dólares para serem construídas.
10. Eliminação de resíduos subaquáticos
Como a drenagem ácida de mina requer oxigênio para ser produzida, restringir o fluxo de oxigênio a áreas de risco pode efetivamente impedir seu desenvolvimento. A neutralização dos resíduos ácidos através do corte da fonte de oxigênio pode ser obtida pela remoção do material ácido sob a água. A concentração de oxigênio na água é aproximadamente 25000 vezes menor do que no ar (fonte). A matéria orgânica e os compostos reduzidos consomem uma grande parte do oxigênio concentrado sob a água.
Como a água cria uma barreira natural entre os metais e o oxigênio, o desenvolvimento de condições ácidas é retardado. Naturalmente, o descarte de materiais residuais sob a água deve ser feito com as devidas precauções.
Soluções para o controle de poeira e estabilização do solo
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