A contaminação do arsênio

O arsênio é um dos mais abundantes oligoelementos metalóides encontrados naturalmente na crosta terrestre e é introduzido nos cursos de água pela dissolução de minerais, rochas, minérios e efluentes industriais. Na água, o arsênio existe como parte de compostos orgânicos (organoarsenic) ou espécies inorgânicas (oxianions). As espécies inorgânicas primárias representam os dois estados de oxidação do arsênio: arsênio trivalente como arsenito e arsênio pentavalente como arseniato. 

O arsênico foi identificado pela Organização Mundial da Saúde (OMS) como um dos dez produtos químicos tóxicos ou grupos de substâncias químicas de grande preocupação para a saúde pública. O arsênico e o arsênico inorgânico foram estabelecidos como um carcinógeno humano de Classe 1 pela Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer. A principal rota para a exposição humana é a água potável contaminada . A exposição crônica pode causar lesões na pele, diabetes, doenças cardiovasculares e outras doenças. A exposição aguda a altas concentrações pode levar a cãibras musculares e até a morte. O câncer causado pelo arsênico é difícil de detectar, pois os sintomas podem levar de 10 a 20 anos para se manifestarem. A toxicidade do arsênico difere entre as espécies de arsênio. 

Em 2000, a OMS diminuiu seu limite de arsênico na água potável de 200 ppb para 10 ppb. Pouco depois, outras organizações reguladoras também ajustaram seus limites, incluindo a EPA dos EUA, o Bureau of Indian Standards, a Comissão Européia e o National Health and Medical Research Council, na Austrália. Alguns países ainda têm limites mais altos, como o México, que tem um limite de 25 ppb. 

A contaminação por arsênico na água potável é um problema em muitos países, incluindo Índia, China, México, Argentina, Brasil, Tailândia e EUA. Estima-se que mais de 150 milhões de pessoas em todo o mundo estejam expostas à água potável com concentração de arsênico acima da diretriz da OMS de 10 ppb. De acordo com os dados mais recentes do Ministério da Água Potável e Saneamento da Índia, uma população de 14,7 milhões está em risco de ingerir água potável contaminada, com a Bengala Ocidental liderando o número de áreas afetadas pela contaminação por arsênico. Milhões de pessoas em Bangladesh ainda estão bebendo água contaminada com arsênico. O tratamento efetivo da água contaminada com arsênico é crucial para a saúde pública e a segurança. 

 

Tecnologias de exploração

Há uma série de tecnologias de tratamento disponíveis para reduzir o arsênico abaixo dos níveis regulatórios. Estas tecnologias incluem, mas não se limitam a, oxidação, floculação por coagulação, precipitação, adsorção, troca iónica, electrólise e técnicas de membrana. Em comunidades que usam poços para remover o arsênico das águas subterrâneas, a coagulação-floculação é o método mais amplamente utilizado. No entanto, este método gera uma quantidade significativa de resíduos perigosos de lama.

Tecnologias de membrana, como osmose reversa e nanofiltração , são cada vez mais usadas para a remoção de arsênico. Estas técnicas têm alta eficiência de remoção, fácil operação e formação mínima de lodo. No entanto, os custos são relativamente altos e esses métodos podem não ser adequados para processos de grande escala. O efluente concentrado no rejeito deixa um fluxo de resíduos que pode ser liberado no meio ambiente. 

A adsorção é frequentemente um método preferido para o tratamento de águas contaminadas com arsênico devido ao seu baixo custo geral, baixa energia, alta eficiência, facilidade de operação e desperdício gerenciável. Nos últimos 10 anos, os avanços na ciência dos materiais e na química forneceram novos e inovadores adsorventes com propriedades únicas de tamanho e superfície ativa que seletivamente removem o arsênico de fontes aquosas. Esses materiais incluem óxidos metálicos, zeólitos, carbonos ativados e solventes à base de titânio, entre outros.

Carbonos modificados. Entre vários materiais adsorventes, a adsorção de arsênico sobre carvão ativado modificado na superfície está ganhando mais atenção. A principal vantagem do uso de carvão ativado é sua alta área de superfície, estrutura super-microporosa bem desenvolvida, custo relativamente baixo e a presença de uma gama de metades funcionais de superfície. A superfície do carvão ativado é predominantemente hidrofóbica por natureza, mas também pode conter quantidades apreciáveis ​​de heteroátomos formados durante o processo de ativação e pode influenciar significativamente as propriedades de adsorção do carvão ativado.

A adsorção de arsênio por carvão ativado é um processo de transferência de massa no qual o arsênio solúvel é transferido da fase líquida para a superfície do carvão ativado e se torna ligado por interações físicas ou químicas. A capacidade de adsorção depende das propriedades do carvão ativado, das propriedades químicas do adsorbato, da temperatura, da força iônica, do pH e muito mais. Tanto o carbono ativado granular como o carvão ativado em pó removem o arsênico, no entanto, nenhuma das formas de carbono ativado possui alta seletividade ao arsênico quando na presença de competidores. Existe uma necessidade de melhorar a afinidade e a seletividade da adsorção de arsênio, efetuando a modificação de superfície apropriada do carvão ativado puro. 

Modificações de superfície resultam em uma mudança na reatividade da superfície, propriedades químicas, físicas e estruturais do carvão ativado. Superfícies de carvão ativado positivamente carregadas têm uma melhor afinidade com a adsorção de arsênico. O carvão ativado mais comumente utilizado na purificação de água é o carbono à base de carvão e casca de coco. Os carvões ativados à base de casca de coco são altamente microporosos e duros, o que os torna ideais para a purificação da água.

Carvões ativados tratados com soluções de sal de ferro foram explorados e mostraram melhorar a adsorção de arsênio em correntes de resíduos aquosos. Estes carbonos modificados na superfície mostraram maior remoção devido à formação de um complexo estável de ferro-arsenato. Quando usado, deve-se tomar cuidado para garantir que as modificações de carbono não penetrem na água, evitando a contaminação secundária. 

Adsorventes à base de titânio. Os adsorventes à base de titânio foram avaliados para remoção de arsênico na última década. Vários relatórios determinaram que esses materiais têm alta capacidade de arsênico e baixa lixiviabilidade. Isso significa que eles podem efetivamente remover o arsênico dos fluxos de resíduos em uma variedade de condições e podem ser descartados com segurança. Embora o custo da mídia como um consumível seja um pouco mais alto do que outras tecnologias, o uso de absorventes baseados em titânio pode ser mais econômico porque a mídia dura mais tempo, não precisa de pós-tratamento adicional e é considerada segura para descarte.

Leia também
O musgo que limpa água com arsênio
Arsênio
Novo material limpa e divide a água
A contaminação por arsênio
A contaminação ambiental e a saúde das crianças
Fonte: Talking Tech