É possível aplicar com segurança o tratamento passivo usando Soluções Baseadas na Natureza (SBN) mesmo diante da complexidade das águas geradas na mineração? Quais as vantagens e desvantagens destas soluções? Quais as aplicações viáveis? A proposta deste artigo é refletir sobre esta questões.
O tratamento de águas influenciadas pela mineração apresenta características especiais em função da diversidade das assinaturas geoquímica (influenciadas pela geologia da área explorada e das fontes geradoras) e das grandes vazões e sazonalidades, geralmente observadas. Essas especificidades geram inúmeros desafios na gestão das águas: custos operacionais expressivos, complexidade operacional e riscos empresariais e ambientais elevados.
Por essa razão a escolha da tecnologia de tratamento, deve ser antecedida por estudos aprofundados, para análises de tratabilidade e trade-off para validar e comparar as possíveis rotas tecnológicas sob a ótica de aspectos técnicos, econômicos e ambientais. Nesta etapa, caso a assinatura geoquímica das águas seja muito particular, a empresa Wetlands Construídos, projeta, executa e monitora ensaios de bancada e/ou projetos piloto para reproduzir, em condições controladas, as configurações demandadas para um provável sistema em escala plena, testando materiais reativos, configurações de reatores e parâmetros operacionais. Os ensaios de tratabilidade podem ser feitos in site ou off site, com águas reais ou sintéticas (reproduzindo as características da água esperada) conforme as possibilidades e necessidades especificas de cada contexto.
Nestes estudos iniciais, em linhas gerais, se estabelece a divisão das tecnologias de tratamento em dois grandes grupos: tecnologias ATIVAS e PASSIVAS. As tecnologias ativas definem linhas de tratamento que utilizam adição ininterrupta de reagentes químicos, geralmente associados a elementos eletromecânicos para dosagem e mistura. O arranjo comumente empregado em sistemas ativos é composto pelas etapas de clarificação e espessamento, combinando fases de mistura, recirculação de lodo e espessamento, produzindo um overflow clarificado e um lodo químico concentrado, que deve ser removido em ciclos, geralmente, diários, semanais e/ou condicionados à sazonalidade das águas. A dosagem dos produtos químicos é regulada por ensaios de bancada (Jar Test) e devem ser realizados conforme mudanças nas vazões e na qualidade das águas.
Dentre as tecnologias passivas de tratamento de águas de mineração, estão as Soluções Baseadas na Natureza (SBN) das quais fazem parte os sistemas wetlands. Os sistemas passivos são caracterizados por utilizarem reações físico-químicas tipicamente auxiliadas por processos geoquímicos, microbiológicos e plantas, em reatores extensivos, que não requerem a adição de reagentes químicos e a assistência de estruturas eletromecânicas. As tecnologias passivas, tem como condição a demanda por maiores áreas de implantação, quando comparadas às soluções ativas.
Com base na conclusão dos estudos de viabilidade caso seja possível a utilização das rotas passivas de tratamento, é feito o estudo locacional para avaliar o melhor arranjo de implantação, a viabilidade do disciplinamento das águas por gravidade e a análise de interferências com o plano de uso e ocupação do complexo minerário. Conforme supracitado, um dos fatores condicionantes para o uso das tecnologias extensivas e passivas de tratamento é o requisito de área, que dependerá diretamente da vazão e da qualidade das águas. A título de aproximação os sistemas passivos tem área de implantação variando entre 0,5% a 5% da bacia contribuinte (para sistemas de drenagem superficial e/ou drenos de fundo de pilhas de rejeito e estéril) e áreas 10 a 30 vezes superiores aos sistemas ativos para tratamento de águas de processo de beneficiamento (overflow de espessadores).
Um ponto importante a frisar é o fato de os sistemas passivos poderem ser combinados com sistemas ativos de modo a reduzir áreas, garantindo em paralelo maior estabilidade e redução da intensidade e dos custos operacionais do sistema ativo associado.
Como funcionam e quais as vantagens dos sistemas wetlands para tratamento de águas de mineração?
Os sistemas Wetlands, qualificados como uma solução baseada na natureza (SBN) e como solução passiva para tratamento de águas de mineração, funcionam como reatores extensivos que garantem ambiente biogeoquímico adequado para sedimentação, filtração, adsorção, precipitação e absorção das espécies metálicas em suspensão ou solubilizadas nas águas de mineração.
Existe vasta literatura internacional e cases ao redor do mundo validando o uso de sistemas passivos, dentre eles os sistemas wetlands, para tratamento de águas complexas e de mineração. Clique aqui para conhecer estes cases ao redor do mundo.
Conforme as janelas de remoção de cada elemento alvo, são combinados arranjos e tipo de wetlands diferentes. Os mais comuns para esta aplicação são os wetlands superficiais e subsuperficiais. No fluxograma do processo podem ainda serem associados à outras estruturas passivas, tais quais bacias de sedimentação, escada e/ou rampas de aeração, filtros, caixas e/ou drenos alcalinos, etc.
O wetland superficial consiste em uma zona reativa rasa de tratamento aeróbio plantado e com lâmina d’água aparente, cujo objetivo é remover metais por meio da sedimentação, filtração, adsorção de espécies metálicas aquosas, precipitação de hidróxidos e imobilização através da vegetação. A vegetação desta zona é composta por espécies hidrófitas, plantadas no meio suporte raso de fundo, composto, geralmente por associação entre meio suporte orgânico e inorgânico (inerte e/ou reativo). Os metais são precipitados sob a forma de óxidos/hidróxido ou carbonatos ou por co-precipitação e ficam retidos no meio suporte na forma insolúvel. Os principais tipos de metais removidos nos wetlands superficiais aeróbios são: Ferro, Manganês, Alumínio e Arsênio. A vegetação nesta zona funciona como barreira física coalescente para favorecimento da precipitação dos óxidos metálicos. As plantas também contribuem, no longo prazo, para retroalimentar o sistema com matéria orgânica, de modo a manter a atividade e diversidade microbiológica do reator.
Já nos Wetlands subsuperficiais para tratamento de águas de mineração o efluente escoa subsuperficialmente (lâmina d’água não aparente) por uma barreira reativa composta pela associação de elementos orgânicos (de rápida e lenta degradação) e inorgânicos (inertes e/o reativos) na qual se estabelece um ambiente anaeróbio favorável ao desenvolvimento de microbiota especifica, especialmente bactérias sulfatorredutoras, com consequente decaimento dos metais alvo removidos em ambiente redutor: Alumínio, Arsênio, Cádmio, Cobre, Ferro, Chumbo, Zinco e outros. Nesta tipologia de Wetlands, a vegetação é plantada diretamente no meio suporte e ao percolar pelo meio filtrante o efluente é submetido a vários processos de tratamento como filtração, sedimentação e atividade microbiana. Os processos bioquímicos que ocorrem nesta zona, promovem a redução de sulfato com posterior produção de íons sulfeto, que permitem a precipitação de sulfetos metálicos. Os metais precipitados ficam retidos no meio suporte, em sua forma insolúvel.
Outro ponto de destaque, é que, apesar da rusticidade, a solução Wetlands Mineração pode ser associada com instrumentação de ponta, com sondas multiparâmetros e medidores de vazão automáticos (entrada e saída) de modo a garantir monitoramento operacional telemetrizado em tempo real. Isso garante previsibilidade e tranquilidade na operação do sistema, que pode contar ainda com estruturas hidráulicas flexíveis (comportas) capazes de armazenar água, controlar nível e esvaziar o sistema de acordo com as demandas de operação.
Em resumo, as principais vantagens dos Wetlands como Solução Baseada na Natureza e tecnologia passiva de tratamento de águas de mineração são:
baixo custo operacional e operação simples;
sem consumo energético e sem produtos químicos;
baixa manutenção, e baixo risco de vandalismo;
baixíssima geração de subprodutos;
estabilidade de desempenho e de atendimento da legislação: possibilidade de reúso industrial;
harmonia com a natureza: integração paisagística e baixo impacto ambiental;
ciclo de vida longo: pode ser condicionado para funcionamento mesmo após o fechamento da mina.
Quais tipologias de águas podem ser tratadas a partir de sistemas passivos e quais as eficiências?
Os sistemas passivos de águas de mineração podem tratar várias tipologias de águas no contexto da atividade minerária:
águas de desaguamento e afloramento de minas subterrâneas;
águas de drenagem de pátios de minérios brutos (ROM);
águas de drenagem do complexo minerário (áreas administrativas, oficinas e produção);
águas do processo de beneficiamento;
águas de drenos de fundo de barragens e pilhas;
águas de escoamento superficial ou de drenos de pilhas de estéril e/ou rejeitos.
Quanto às eficiências, os sistemas passivos podem alcançar eficiências compatíveis com a CONAMA 357 e 430 e/ou mesmo atender padrões internos de reúso em processo. O objetivo de tratamento é também um dos fatores para condicionar os estudos iniciais de definição das rotas tecnológicos.
Quais as rotinas operacionais e qual o ciclo de vida de um sistema Wetlands para tratamento de águas de mineração?
Como dito, a principal vantagem das tecnologias passivas de tratamento é a simplicidade e a baixa intensidade operacional. As rotinas de operação variam de acordo com a tipologia das águas e com o arranjo proposto, mas em linhas gerais consistem basicamente em:
inspeção da integridade das estruturas componentes do sistema (obras de terra, estruturas hidráulicas de entrada e saída, drenagem superficial de entorno, etc)
acompanhamento do desenvolvimento da vegetação: não é necessária a poda regular para fins de processo, apenas com objetivos estéticos/ambientais (crescimento excessivo e/ou retirada de espécies indesejadas) e sanitários (acometimento de pragas);
monitoramento de processo: análises da qualidade de águas de entrada e saída, com frequência quinzenal, no primeiro ano de operação, para avaliar o comportamento do sistema.
Quanto às rotinas de remoção de sólidos precipitados e sedimentados no sistema variam conforme a tipologia e assinatura de águas e a rota de tratamento utilizada. Quando o arranjo contempla o uso de bacias de sedimentação, para águas com altas cargas de sólidos suspensos e/ou solubilizados, prevê-se a limpeza semestral ou anual, conforme taxas de geração e volume útil da bacia, a ser monitorado em campo. Já para condições nas quais não há sólidos sedimentáveis e as concentrações de metais solúveis são baixas (condições típicas de águas de drenos de fundo de barragens e pilhas), a precipitação/imobilização dos metais ocorre no próprio reator dos Wetlands, em sua forma insolúvel. Neste caso o material fica estocado no próprio reator e os ciclos de limpeza são longos, podendo variar de 20 a 50 anos, ou mesmo sem necessidade de remoção. Essa análise de longevidade é feita no monitoramento de longo prazo e poderá ser indicada pela ocorrência de curtos-circuitos hidráulicos nos wetlands e/ou pela redução nas eficiências do sistema. Tais circunstâncias podem indicar a necessidade de intervenções pontuais em alguns trechos ou a recomposição do meio suporte (lavagem e ou substituição total ou parcial) para continuidade da operação.
Como a empresa Wetlands Construídos pode te ajudar a aplicar sistemas passivos para tratamento de águas de mineração usando as Soluções Baseadas na Natureza?
Como citado acima, por serem águas complexas, as águas de mineração exigem uma análise sempre cuidadosa e aprofundada para escolha da melhor tecnologia de tratamento. A empresa Wetlands Construídos conta com diversos cases (clique aqui) para soluções na área de tratamento passivo e/ou combinados de águas de mineração e atua em todas as etapas do processo:
Consultoria técnica e operacional para sistemas existentes;
Elaboração de estudos de viabilidade para seleção de tecnologias (Trade-off);
Ensaios de tratabilidade e pesquisa aplicada: aparatos de pesquisa para ensaios de bancada e montagens em escala piloto;
Elaboração dos projetos executivos/detalhados;
Acompanhamento técnico de obra;
Operação e/ou operação assistida;
Fornecimento de insumos (vegetação, equipamentos para monitoramento ambiental, etc).
Entre em contato com nosso time e vamos explorar juntos o potencial das soluções baseadas na natureza para promoção da mineração mais sustentável e alinhada com o futuro do planeta!
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