Proveniente das atividades de mineração, a drenagem ácida de minas (DAM) é uma solução aquosa caracterizada por valores de pH menores que 3 e diversidade de metais dissolvidos com concentrações que variam de 100 a 300mg.L-1, representa riscos ambientais, em especial, impactos hídricos, em conseqüência da solubilização e mobilização de metais pesados. A pesquisa por novos processos de tratamento de efluentes contaminados com metais tem focado sua atenção na capacidade que certos materiais biológicos têm de fixar íons metálicos. A biossorção é um processo vantajoso quando comparado aos tratamentos convencionais porque não requer custos de investimento e operação, é um processo rápido e pode ser seletivo, além disso, o metal pode ser recuperado e o biossorvente reutilizado. Rhodococcus opacus é uma bactéria, gram-positiva, não patogênica, de fácil aquisição que apresenta em sua parede celular compostos que lhe conferem hidrofobicidade, características que tornam esta espécie microbiana um potencial agente de sorção. O objetivo deste trabalho é avaliar a capacidade do Rhodococcus opacus como biossorvente destinado ao tratamento da drenagem ácida de minas proveniente da mineração de carvão. As características da superfície do microrganismo e os possíveis mecanismos de interação envolvidos na sorção dos metais pelo Rhodococcus opacus foram avaliados através da medida de potencial zeta, análise de espectroscopia de infravermelho e análise de imagens obtidas no icroscópio eletrônico de varredura (MEV). A porcentagem de metais presentes na composição das células de Rhodococcus opacus foi obtida através do ensaio de erda ao fogo e é de aproximadamente 1,8%. O equilíbrio do processo biossortivo em sistema multimetálico foi atingido em cerca de 1minuto, captando 48,2mg.g-¹ o que correspondo a aproximadamente 11,7% de remoção. O PIE da Rhodococcus opacus ocorreu em pH próximo a 2,6. / Originating from mining and mineral industry activities, the acid mine drainage (AMD) is an aqueous solution with pH lower than 3 and diversity of dissolved metals, with concentrations about 100 to 300mg.L-1, leads to serious environmental problems, specially on acquatic ecosystems, due to the solubilization of heavy metals. The search for new technologies on the treatment of effluents contaminated with metals is focused on some biological materials capacity of binding metallic ions. Treatment by biosorption is worthwhile when compared with conventional processes because it does not require high investiments, it is faster, metals can be recovered and biosorbent can be regenerated. Rhodococcus opacus is a gram-positive, nonpathogenic bacteria, that is easily obtained. Its hydrophobicity is due to compounds present in its surface. Such characteristics turn these microorganisms into a potential sorption agent. This paper aims to evaluate the Rhodococcus opacus capacity as a biosorbent in AMD treatment by batch experiments. The characteristics of the microorganism surface and the involved interaction mechanisms in the heavy metals sorption by Rhodococcus opacus, was evaluated based in the potential zeta measurements, infrared spectroscopy and electron microscopy scanning analysis. The metals percentage present in the composition of Rhodococcus opacus cells was obtained by loss on ignation technique, and was approximately 1.8%. The equilibrium of biosorptive process in the multi-metallic system was achieved at about 1 minute, uptake 48.2mg.g-1 corresponding to approximately 11.7% of removal. The Rhodococcus opacus IEP occurred at pH around 2.6.

Proveniente das atividades de mineração, a drenagem ácida de minas (DAM) é uma solução aquosa caracterizada por valores de pH menores que 3 e diversidade de metais dissolvidos com concentrações que variam de 100 a 300mg.L-1, representa riscos ambientais, em especial, impactos hídricos, em conseqüência da solubilização e mobilização de metais pesados. A pesquisa por novos processos de tratamento de efluentes contaminados com metais tem focado sua atenção na capacidade que certos materiais biológicos têm de fixar íons metálicos. A biossorção é um processo vantajoso quando comparado aos tratamentos convencionais porque não requer custos de investimento e operação, é um processo rápido e pode ser seletivo, além disso, o metal pode ser recuperado e o biossorvente reutilizado. Rhodococcus opacus é uma bactéria, gram-positiva, não patogênica, de fácil aquisição que apresenta em sua parede celular compostos que lhe conferem hidrofobicidade, características que tornam esta espécie microbiana um potencial agente de sorção. O objetivo deste trabalho é avaliar a capacidade do Rhodococcus opacus como biossorvente destinado ao tratamento da drenagem ácida de minas proveniente da mineração de carvão. As características da superfície do microrganismo e os possíveis mecanismos de interação envolvidos na sorção dos metais pelo Rhodococcus opacus foram avaliados através da medida de potencial zeta, análise de espectroscopia de infravermelho e análise de imagens obtidas no icroscópio eletrônico de varredura (MEV). A porcentagem de metais presentes na composição das células de Rhodococcus opacus foi obtida através do ensaio de erda ao fogo e é de aproximadamente 1,8%. O equilíbrio do processo biossortivo em sistema multimetálico foi atingido em cerca de 1minuto, captando 48,2mg.g-¹ o que correspondo a aproximadamente 11,7% de remoção. O PIE da Rhodococcus opacus ocorreu em pH próximo a 2,6. / Originating from mining and mineral industry activities, the acid mine drainage (AMD) is an aqueous solution with pH lower than 3 and diversity of dissolved metals, with concentrations about 100 to 300mg.L-1, leads to serious environmental problems, specially on acquatic ecosystems, due to the solubilization of heavy metals. The search for new technologies on the treatment of effluents contaminated with metals is focused on some biological materials capacity of binding metallic ions. Treatment by biosorption is worthwhile when compared with conventional processes because it does not require high investiments, it is faster, metals can be recovered and biosorbent can be regenerated. Rhodococcus opacus is a gram-positive, nonpathogenic bacteria, that is easily obtained. Its hydrophobicity is due to compounds present in its surface. Such characteristics turn these microorganisms into a potential sorption agent. This paper aims to evaluate the Rhodococcus opacus capacity as a biosorbent in AMD treatment by batch experiments. The characteristics of the microorganism surface and the involved interaction mechanisms in the heavy metals sorption by Rhodococcus opacus, was evaluated based in the potential zeta measurements, infrared spectroscopy and electron microscopy scanning analysis. The metals percentage present in the composition of Rhodococcus opacus cells was obtained by loss on ignation technique, and was approximately 1.8%. The equilibrium of biosorptive process in the multi-metallic system was achieved at about 1 minute, uptake 48.2mg.g-1 corresponding to approximately 11.7% of removal. The Rhodococcus opacus IEP occurred at pH around 2.6.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2015-11-30T09:44:43Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2214957 bytes, checksum: d480203cdae51e217b5f0613c6ea4ee7 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-30T09:44:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2214957 bytes, checksum: d480203cdae51e217b5f0613c6ea4ee7 (MD5) Previous issue date: 2014-07-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os elementos terras raras (ETR) têm ganhado destaque atualmente pela diversidade de aplicações na indústria de alta tecnologia. O grande desafio é o tratamento dos efluentes gerados pela mineração de jazidas contendo ETR, o que leva à mobilização destes elementos no ambiente. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a viabilidade de uso de óxidos de ferro sintéticos para a remoção de La presente em águas de drenagem ácida, bem como estudar a natureza das fases mineralógicas formadas e sua estabilidade. Soluções de sulfato de ferro, de lantânio e de alumínio foram misturadas de modo a se obter nove relações molares Fe:Al:La (500:0:1, 500:0:5, 500:0:10, 500:0:25, 500:0:50, 500:80:1, 500:80:5, 500:160:1 e 500:160:5). A síntese foi realizada a pH 11,7 e os tratamentos de relação 500:0:50 e 500:160:5 foram conduzidos também a pH 7,5. O período de síntese foi de 60 dias e, semanalmente, o pH da suspensão foi aferido e corrigido, se necessário. Para avaliar a remoção do lantânio da fase aquosa, também foi feita sua quantificação periódica por meio de ICP-OES. A fase sólida foi caracterizada por análises de espectroscopia de reflectância difusa (ERD), difratometria de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS). O potencial de remobilização do lantânio contido na fase sólida foi avaliado por extrações sequenciais em água e por extração das fases redutíveis por Hidroxilamina 0,5 mol L-1. Todos os tratamentos apresentaram alta eficiência de remoção do La da fase aquosa, porém do tratamento 10 (500:0:50), a pH 7,5 apresentou eficiência ligeiramente menor. Os resultados ainda sugerem que parte do La precipitado nos tratamentos a pH 11,7 não está associado aos óxidos de Fe. A formação de magnetita foi favorecida em baixas proporções de Al e La, ao passo que em maiores proporções, a formação de goethita foi favorecida. Além disso, houve formação de carbonatos de La (Lantanita e Bastinasita) à medida que a proporção de La nos tratamentos aumenta. As fases sólidas formadas revelaram- se estáveis às extrações com água; porém, a remobilização de La foi elevada frente à extração com hidroxilamina. / The rare earth elements (REE) have gained prominence due to the diversity of applications in the high tech industry. The challenge is the treatment of wastewater generated by the mining of deposits containing REE, which leads to the mobilization of these elements into the environment. The aims of this study were to evaluate the viability of using synthetic iron oxides to remove La from acid mine drainage and to study the nature and stability of the mineralogical phases formed. Ferrous sulfate, lanthanum sulfate and aluminum sulfate solutions were mixed to obtain nine Fe:Al:La molar ratios (500:0:1, 500:0:5, 500:0:10, 500:0:25, 500:0:50, 500:80:1, 500:80:5, 500:160:1 e 500:160:5). The synthesis was carried out at pH 11.7 and the treatments with 500:0:50 and 500:160:5 molar ratio were also conducted at pH 7.5. The synthesis lasted 60 days, and the pH of the suspensions was checked weekly and corrected, when necessary. In order to evaluate the removal of La from the aqueous solution, a periodic measurement was made by ICP-OES. The solid phase was characterized by diffuse reflectance spectroscopy (DRS), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM/ EDS) analysis. The potential for remobilization of La contained in the solid phase was evaluated by sequential extractions with water and reducible phase extraction by Hydroxylamine 0.5 mol L-1. All treatments showed high removal efficiency of La from the aqueous solution, but the treatment 10 (500:0:50), at pH 7.5, showed slightly lower efficiency. The results also suggest that part of La precipitated in the treatments at pH 11.7 is not associated with Fe oxides. Magnetite formation was favored by lower proportions of Al and La, whereas in larger ones the formation of goethite was favored. Moreover, the formation of La carbonates (Lanthanite and Bastnasite) was favored as the La proportion increased in the treatments. The solid phase formed proved to be stable to water extractions; however, La remobilization was high in extraction with hydroxylamine.

Nenhuma / Esta tese apresenta uma avaliação da qualidade das águas superficiais no entorno de uma instalação minero-industrial para produção de urânio, a Unidade de Tratamento de Minérios de Caldas (UTM-Caldas). O objetivo é verificar se os corpos dágua dessa instalação foram impactados por efluentes provenientes da pilha de rocha estéril n 4 (BF4) e da Bacia de Rejeitos (BR). O principal problema ambiental da UTM-Caldas, atualmente em processo de descomissionamento, é a geração de drenagem ácida de mina (DAM). Para o desenvolvimento do trabalho foram implantadas doze estações de amostragem nas bacias que drenam a área da UTM-Caldas: rio Taquari, córrego da Consulta e ribeirão Soberbo. Duas das estações foram posicionadas respectivamente no interior da Bacia Nestor Figueiredo (BNF), bacia de retenção dos efluentes do BF4, e do tanque de deposição do rádio, denominado D2, para onde vertem os efluentes da BR. O monitoramento se desenvolveu em 2010 e 2011, com a determinação de quarenta e dois parâmetros físico-químicos, biológicos e radioativos. Os dados obtidos foram tratados por diferentes abordagens metodológicas, incluindo a distribuição espacial das medianas das determinações, diagramas hidrogeoquímicos, estudo de isótopos estáveis e do cálculo do background geoquímico, além da aplicação de índices de qualidade das águas. De maior relevância, os resultados mostraram que efluentes provenientes da BNF contribuíram para que os corpos dágua a jusante, principalmente o córrego da Consulta, apresentassem contaminação para flúor, cádmio, urânio, zinco, alumínio, manganês e acidez, assim como foram responsáveis para o enriquecimento em sulfato, cálcio, arsênio, magnésio, 238U, 226Ra, 232Th e 228Ra. Os resultados indicaram que efluentes advindos do D2 causaram um enriquecimento em cálcio, flúor, sulfato e molibdênio nas águas do ribeirão Soberbo. As águas do córrego da Consulta, imediatamente a jusante da BNF, receberam a pior classificação do índice WQI/CCME, ou seja, pobre. / This thesis presents an evaluation of the quality of surface waters in the surroundings of the industrial-mineral facilities for the production of uranium owned by the Caldas Ore Treatment Unit (UTM-Caldas), aiming to verify whether the water bodies downstream the plant, were impacted by effluents from the Waste Rock Pile 4 (BF4), and from the Tailings Dam (BR). The main environmental problem of UTM-Caldas, currently in decommissioning process, is the generation of Acid Mine Drainage (AMD). In order to perform the research, twelve sampling stations were established in the watersheds around UTC: the Soberbo and Consulta creeks, and the Taquari river. One of the stations was located, inside the BNF (retention pond that receives effluents from BF4), and another at D2 (a settling tank for radium, which receives the effluents from BR). A monitoring plan has been developed, comprising four sampling campaigns in 2010 and 2011. It involved the measurement of forty-two physical, chemical, biological and radioactive parameters. The data obtained were processed by different methodological approaches, including the spatial distribution of medians of the recorded results, hydrogeochemical diagrams, stable isotopes measurements and evaluation of the geochemical background, besides the use of indexes for water quality. Of greater relevance, the results indicated that the effluents from the BNF contributed to the contamination, mainly of the Consulta creek, by F-, Cd, U, Zn, Al, Mn, besides increased acidity and enrichment of SO42-, Ca, As, 238U, 226Ra, 232Th, and 228Ra. The results indicated that the effluents discharged at D2 caused the waters of the Soberbo creek to be enriched in Ca, F-, Mo and SO42-. The stretch of the Consulta creek immediately downstream the BNF received the worst classification according with the WQI/CCME Index, i.e. "poor".

A primeira mineração de urânio do Brasil está localizada nas dependências da Unidade de Tratamento de Minérios das Indústrias Nucleares do Brasil. Atualmente, essa área mineradora encontra-se em fase de descomissionamento e a drenagem ácida de mina constitui o principal passivo ambiental, devido ao volume de efluentes radioativos gerados, os quais após tratamento são lançados na represa das Antas (RA). Os resultados indicaram que amostras do efluente in natura e tratado apresentaram maiores concentrações de espécies químicas, sendo consideradas agudamente tóxicas para os dafinídeos, indicando que que o sistema de tratamento realizado pela mineradora foi impróprio e ineficiente. Valores de dureza extremamente elevados indicaram efeito protetor para os dafinídeos, quando maiores concentrações de metais tais como F-, U, Mn e Al foram registradas. O metal Mn apresentou potencial de causar toxicidade para C. silvestrii, CE50 (5,93 mg L-1). Para U, mudanças no pH nos ensaios de D.magna, estiveram associadas a alterações nas concentrações das espécies potencialmente tóxicas UO22+ e UO2OH+. A espécie nativa C. silvestrii mostrou ser muito mais sensível a U, quando comparada a D. magna, de acordo com a CE50 (0,07 e 0,56 mg L-1, respectivamente). / The first uranium mining in Brazil is located on the Ore Treatment Unit of Nuclear Industries of Brazil. Currently, this mining area is in process of decommissioning and the acid mine drainage is the main environmental liability due to the volume of radioactive effluents produced, which after treatment are discharged into the Antas reservoir (AR). The results indicated that samples of the in natura and treated effluent presented higher concentrations of chemical species, being considered acutely toxic to the daphnids, indicating that the treatment carried out by the mining company (UTM/INB) was improper and inefficient. Extremely high hardness values indicated protective effect for the daphnids, when higher concentrations of metals such as F-, U, Mn and Al were recorded. The Mn metal presented potential toxicity for C. silvestrii, EC50 (5.93 mg L-1). For U, changes in pH in the D.magna assays were associated with changes in concentrations of the toxic potentially species UO22+ and UO2OH+. The native species C. silvestrii showed to be much more sensitive to U, than D. magna, according to EC50 (0.07 and 0.56 mg L-1, respectively).

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:50:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGCS15DA030.pdf: 2083078 bytes, checksum: 528b429a722bc87e38f8d6cc54d5dbbe (MD5) Previous issue date: 2015-04-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Catarinense Carboniferous Basin exploration of coal left deep marks degradation of the local ecosystem, restricting future use of areas affected by the activity. The process of mining and the improper disposal and uncontrolled waste (waste-pyritic and sterile) practiced in the past, led to the formation of any significance deposits in the open modifying the landscape. These tailings contain high concentrations of pyrite (FeS2), in the presence of air and water, it oxidizes, promoting the formation of acid mine drainage (AMD), a leading environmental impacts of the mining sector. The DAM is an aqueous solution, strongly acidic and rich in sulfate and iron, and other trace elements associated, which prevents water resources and soil extinct fauna and flora, causing social and economic impact. Thus, the study aimed to provide information about the chemical and the total content of trace elements (Cd, Pb, Ni, Zn) in waste and barren of 23 deposits of Carboniferous Basin Santa Catarina and to survey the species of ferns and lycophytes naturally occurring in these deposits, assessing its possible potential for colonization of areas degraded by mining coal. The study was conducted in 23 deposits of tailings and sterile in six municipalities, Criciuma, Forquilhinha, Lauro Müller, Siderópolis, Treviso and Urussanga. Tailings samples were collected and sterile and species of ferns and lycophytes at each location. It performed a characterization of chemical properties, pH in water and pH in KCl, Ca, Mg, P, K, Na, Mn, Fe, Al, clay and OM content and the determination of total content of trace elements Cd, Pb, Ni and Zn in the waste and barren. The collection of ferns and lycophytes was performed by means of traversal along the length of the deposits, being cataloged and incorporated them in the Herbarium LUSC UDESC / CAV and herbal CRI of UNESC. The mining tailings and sterile are chemically poor, probably due to the DAM process. The total concentration of trace elements Cd, Ni and Zn were below the values of prevention established by Resolution CONAMA 420/2006 and the total contents of Pb were above the value of prevention in deposits A7, A9, A18 and A2. 16 species of ferns and 1 kind of licófita, belonging to 14 genera and 11 botanical families were found. The preference for environments the predominant form was open spot. For the biological forms, hemicryptophytes ferns were more frequent while heliophytic stood out on environmental adaptations. The species of ferns and licófita, found in deposits of tailings and sterile demonstrate resistance to degraded environments, being an alternative to restoration projects and environmental monitoring in areas impacted by coal mining in the open / Na Bacia Carbonífera Catarinense a exploração do carvão mineral deixou marcas profundas de degradação no ecossistema local, restringindo o uso futuro das áreas atingidas pela atividade. O processo de mineração e a disposição inadequada e sem controle dos resíduos (rejeito-piritoso e estéreis) praticados no passado, culminou na formação de vultuosos depósitos a céu aberto modificando a paisagem. Esses rejeitos contém alta concentração de pirita (FeS2), que na presença de ar e água, oxida-se, promovendo a formação da drenagem ácida de mina (DAM), um dos maiores impactos ambientais do setor mineral. A DAM é uma solução aquosa, fortemente ácida e rica em sulfato e ferro, além de outros elementos-traço associados, que inviabiliza os recursos hídricos e o solo extinguindo a fauna e a flora, ocasionando impacto social e econômico. Diante disso, o trabalho teve como objetivo fornecer informações a respeito da caracterização química e do teor total de elementos traços (Cd, Pb, Ni, Zn) no rejeito e estéreis de 23 depósitos da Bacia Carbonífera Catarinense e realizar um levantamento das espécies de samambaias e licófitas que ocorrem naturalmente nesses depósitos, avaliando seu possível potencial na colonização das áreas degradadas pela mineração de carvão. O trabalho foi realizado em 23 depósitos de rejeito e estéreis distribuídos em seis municípios, Criciúma, Forquilhinha, Lauro Müller, Siderópolis, Treviso e Urussanga. Foram coletadas amostras de rejeito e estéril e das espécies de samambaias e licófitas existentes em cada local. Realizou-se uma caracterização dos atributos químicos, pH em água e pH em KCl, teores de Ca, Mg, P, K, Na, Mn, Fe, Al, argila e teores de M.O e a determinação dos teores totais dos elementos-traço Cd, Pb, Ni e Zn, no rejeito e estéreis. A coleta das samambaias e licófitas foi realizada por meio de caminhamento por toda a extensão dos depósitos, sendo as mesmas catalogadas e incorporadas no Herbário LUSC da UDESC/CAV e no herbário CRI da UNESC. O rejeito e os estéreis da mineração são pobres quimicamente, provavelmente devido ao processo de DAM. Os teores totais dos elementos-traço Cd, Ni e Zn ficaram abaixo dos valores de prevenção estabelecidos pela resolução do CONAMA 420/2006 e os teores totais de Pb ficaram acima do valor de prevenção nos depósitos A7, A9, A2 e A18. Foram encontradas 16 espécies de samambaias e 1 espécie de licófita, pertencentes a 14 gêneros e 11 famílias botânicas. Na preferência por ambientes a forma predominante foi local aberto. Para às formas biológicas, as samambaias hemicriptófitas foram mais frequentes enquanto as heliófitas sobressaíram-se quanto às adaptações ambientais. As espécies de samambaias e licófita, encontradas nos depósitos de rejeito e estéreis demostram resistência a ambientes degradados, sendo uma alternativa para projetos de recuperação e monitoramento ambiental, em áreas impactadas pela mineração de carvão a céu aberto