Fairness Definitions and Metrics

Com o objetivo de verificar a eficiência do processo de extração de As, Cr e Cu na madeira tratada com CCA, foi feito balanço de massa, avaliando-se os fluxos de entrada e saída de madeira, água e concentração dos elementos em cada ciclo de extração e lavagem. Para tanto, em cada um dos ciclos envolvidos foram medidos os volumes de efluente gerado, a massa resultante e as concentrações de Cu, Cr e As nos extratos e nos filtros empregados durante a filtração. O balanço de massa também é um indicativo da precisão envolvida nas análises e na quantificação das massas e volumes de todas as correntes envolvidas no processo. Os resultados deste estudo são apresentados na Figura 5.8.

Figura 5.8. Balanço de massa, utilizando-se o reator 2. Condições de extração: razão sólido/liquido: 15%; extrator: H2SO4 0,1 M; temperatura de extração 75 0C;

De acordo com a Figura 5.8, observa-se que o teor de água na madeira aumentou de 11 para 152% e, conseqüentemente, o peso da madeira passou de 45 para 90 g. Observa-se ainda que, como nos estudos anteriores, as maiores concentrações de Cu, Cr e As foram obtidas no primeiro ciclo de extração, representando uma remoção percentual superior a 50% para os três analitos neste ciclo. Nos ciclos subseqüentes, houve uma redução na concentração dos mesmos, de, aproximadamente, 40% no segundo ciclo e 7% no terceiro. Em relação às etapas de lavagem, observa-se que apesar de serem removidas quantidades pequenas dos analitos na segunda e na terceira etapa, as mesmas são necessárias para garantir que o resíduo seja considerado não perigoso. A remoção nessa etapa chega a aproximadamente 2% para os três elementos. Após o processo de extração, a madeira descontaminada contem 41, 482 e 63 mg kg-1 de As, Cr e Cu, respectivamente. Em comparação com a amostra de madeira inicial, estes valores representam extrações de 98, 85 e 97% para As, Cr e Cu a partir da madeira tratada, respectivamente.

Com relação ao balanço de massa para As, Cr e Cu, as razões entre as quantidades encontradas mediante análises químicas (extratos e parte fina retida nos filtros) e pelo balanço (entrada – saída), foram de 1,07, 1,27 e 1,09 para As, Cr e Cu, respectivamente. Esses valores correspondem a diferenças percentuais de 7, 27 e 9% para os mesmos elementos. Esses resultados indicam que foi recuperado mais material pelas análises químicas do que pelo balanço de massa. Em termos do balanço feito para a madeira e para a água, as razões encontradas para as mesmas foram de 0,97e 0,96, respectivamente. Janin et al (2009) fizeram um estudo semelhante e as razões encontradas pelos autores para As, Cr, Cu, para madeira e água, foram 1,22, 1,18, 1,20, 0,94 e 1,00, respectivamente. A comparação entre os resultados indica que, com exceção de Cr e água, os valores obtidos neste estudo foram melhores que os obtidos pelos autores citados. Em relação ao fluxo de madeira, os autores não consideraram a quantidade retida nos filtros que, nesse estudo representa, aproximadamente, 8% da massa de madeira que entrou, ou seja, durante a etapa da filtração 8% da madeira deixa de ir para o efluente. Em relação ao fluxo de água, tem-se uma perda aproximada de 4%.

As diferenças encontradas entre balanço de massa e análise química, possivelmente, estão associadas às incertezas nas medidas, erros nas medições de volume, massa, quantificação dos elementos, pesagens e umidade, além da possível heterogeneidade da amostra, discutida anteriormente. Cabe ressaltar que os autores mencionados no parágrafo anterior, não apresentam nenhuma explicação pelas diferenças encontradas no balanço de massa obtido.

De maneira geral, o esquema ilustrado pela Figura 5.9 mostra, finalmente, os parâmetros propostos para a extração ácida da madeira tratada com CCA, levando em consideração o balanço de massa feito.

Figura 5.9. Esquema ilustrativo do método de descontaminação de madeira tratada com CCA proposto.

Resíduos de madeira tratada com CCA (cavacos, 9,5 mm) (45 g) Resíduos de madeira tratada + Madeira descontaminada (35,71 g) Efluente (782 mL – ciclos + 900 mL – águas de lavagens) Extrator H2SO4 0,1 M (900 mL) águas de lavagens (900 mL) 75 ºC 500 rpm 6 horas (3 ciclos de 2 h + 3 lavagens por 1 h) Reuso Aterro Sanitário

5.11. Remoção de Cu, Cr e As de Resíduos de Madeira Tratada com CCA – Reator 3 (Reator de Vidro/Agitação Mecânica – 450 g para 3 L)

Com a melhor condição definida no estudo anterior (razão sólido/líquido de 15%), investigou-se a possibilidade de ampliar a escala de trabalho para uma escala piloto, ou seja, a massa de madeira passou de 45 g para 450 g e a quantidade de extrator passou de 300 mL para 3 L. Os resultados obtidos neste novo estudo são apresentados na Tabela 5.23.

Tabela 5.23. Extração de Cu, Cr e As de amostra de um poste retirado de serviço empregando-se o reator 3. Temperatura de extração: 75 °C; extrator: H2SO4 0,1 M,

agitação mecânica: 500 rpm.

Cobre Cromo Arsênio Remoção Remoçãoa Remoção Etapa (ug g-1) (%) (ug g-1) (%) (ug g-1) (%) 10 ciclo 1469,4 71,2 2060,6 62,7 1811,3 65,7 20 ciclo 464,9 22,5 936,9 28,5 766,5 27,8 30 ciclo 103,2 5,0 415,3 12,6 104,0 3,8 1a Lavagemb 26,6 1,3 80,7 2,5 21,2 0,8 2a Lavagem 1,5 0,1 11,0 0,3 3,1 0,1 3a Lavagem 0,1 0,0 2,8 0,1 0,8 0,0 Remoção % 100 106 98

a _{a remoção foi calculada tomando-se como base valores inicias (Cu, 2063 µg g}-1_{; Cr, 3285} µg g-1 e As, 2757 µg g-1) obtidos através de decomposição da amostra em forno microondas e determinação dos elementos por ICP-MS, b as etapas de lavagem foram realizadas a temperatura ambiente sob agitação.

Na Tabela 5.23 pode ser observado que a mudança de escala e reator não proporcionaram mudanças significativas nos resultados, ou seja, há bastante semelhança nos percentuais de remoção de Cu, Cr e As, comparando-se com a escala menor, reator 2 (Tabela 5.21). Estes resultados indicam que ao se passar para uma escala semi-industrial, possivelmente, a metodologia de extração proposta será também eficiente na remoção dos três elementos de madeiras tratadas com CCA.

A lixiviação da amostra após a extração, nesta escala ampliada, foi realizada e os resultados mostraram, como já esperado, que o resíduo deixou de ser considerado perigoso, ou seja, os valores de concentrações obtidas para As e Cr ficaram abaixo dos limites estipulados pela ABNT NBR 10004.