A mineração de carvão gera grandes volumes de rejeitos que podem ser responsáveis por graves danos ambientais. A oxidação da pirita (FeS2), na presença de ar e água, promove a formação da drenagem ácida de mina (DAM), uma solução aquosa fortemente ácida e rica em sulfato e ferro (nas formas Fe²+ e Fe³+), além de outros metais associados. Atualmente, poucos estudos têm considerado a possibilidade da produção de materiais de valor econômico agregado a partir da água de percolação em rejeitos de carvão. Neste trabalho, o objetivo foi o desenvolvimento de uma rota hidrometalúrgica para a produção de sulfato ferroso (FeSO4). O trabalho experimental consistiu inicialmente na coleta de amostra de rejeitos de carvão rico em pirita e a sua caracterização. Realizou-se, em laboratório, a lixiviação do material em colunas de percolação em ambiente oxidante, adequado para proporcionar a oxidação da pirita em meio aquoso. A recirculação da lixívia permitiu a obtenção de um extrato rico em ferro. A seguir, procedeu-se a conversão do Fe³+ em Fe²+ para obtenção do sulfato ferroso, utilizandose radiação ultravioleta. O lixiviado, rico em Fe+², foi evaporado para cristalização do sulfato ferroso e purificado com álcool etílico. Os cristais foram caracterizados por análise química elementar, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. A recuperação de Fe na forma melanterita (FeSO4.7H2O) em relação ao Fe pirítico existente na coluna (0,30 kg de Fe pirítico por kg de rejeito de carvão) variou de 7,5 a 9,0 %. Os resultados demonstraram que é possível produzir sulfato ferroso n-hidratado tendo como matéria-prima o rejeito rico em pirita resultante da mineração de carvão mineral. / The coal mining generates large volumes of tailings that may be responsible for serious environmental damages. The oxidation of pyrite (FeS2), in the presence of air and water, promotes the formation of acid mine drainage (AMD), an aqueous and highly acid solution rich in sulfate and iron (in the form Fe³+ and Fe²+), along with other associated metals. Currently, few studies have considered the possibility of production of materials with agregated economic value from the percolation of water in coal mining tailings. In this study, the objective was the development of a hydrometallurgical route for its production. The experimental work consisted initially in the collection of samples of coal waste rich in pyrite and its characterization. In the laboratory was performed the leaching of the material in percolation collums in an oxidizing environment, appropriate to provide the pyrite oxidation in aqueous medium. The recirculation of liquor allowed to obtain an extract rich in the iron. Then, the conversion of Fe³+ to Fe²+ for obtaining ferrous sulfate was performed using ultraviolet irradiation. The leached liquor, rich in Fe+², was evaporated for ferrous sulphate crystallization and purified with ethanol. The ferrous sulphate crystals were characterized by x ray diffraction and scanning electron microscopy. The recovery of Fe in the form melanterite (FeSO4.7H2O ) on pyrite Fe existing in the column (0,30 kg of Fe per kg of pyrite tailings and coal) ranged from 7,5 to 9,0 %. The results demonstrated that it is possible to produce nhydrated iron sulfate having as a raw material the waste rich in pyrite produced from the coal mining.

A mineração de carvão gera milhões de toneladas de rejeitos, contendo pirita (FeS2). A oxidação da pirita, na presença de ar e água, dá origem a um importante problema ambiental comum em regiões de mineração de carvão, a geração de drenagem ácida de mina (DAM). A oxidação da pirita em presença de água promove a formação de H2SO4 (ácido sulfúrico) o que promove a liberação de ferro nas formas de Fe+2 e Fe+3 , sulfatos e uma série de outros metais como Al, Mn e Zn. Esse problema ocorre de forma bastante intensa na região carbonífera do sul do Brasil em especial nos Estados de Santa Catarina e Paraná. A DAM produzida pelos rejeitos da mineração de carvão necessita passar por um processo de tratamento visando diminuir a acidez e a carga de metais despejada no meio, de forma a atender as exigências ambientais. Assim, o objetivo do presente trabalho foi estudar a produção de um coagulante, o sulfato férrico, a partir dos seguintes materiais: (a) lodo férrico obtido por precipitação seletiva da DAM; (b) rejeito obtido pela jigagem do carvão da Camada Barro Branco, Santa Catarina; e (c) concentrado de pirita obtido pelo rebeneficiamento do rejeito de carvão da Mina do Cambuí, Paraná. A metodologia para a produção do coagulante a partir do lodo consistiu na inicialmente na precipitação seletiva do ferro em pH 3,8, lavagem do precipitado, adição de ácido sulfúrico e evaporação para obtenção de uma solução com concentração de Fe3+ de até aproximadamente 12%. A metodologia para a obtenção do coagulante a partir da pirita presente no rejeito de carvão ou no concentrado de pirita consistiu na percolação de água sob condições oxidantes para a produção de uma lixívia rica em sulfato férrico. A lixívia também foi evaporada para obtenção de uma solução de sulfato férrico com concentrações de Fe3+ de até aproximadamente 12%. A qualidade do coagulante produzido foi avaliada em termos da concentração de Fe, Al, Ca, Mn, Zn, Cu e sulfatos. Os resultados demonstram que todos os materiais estudados apresentaram potencial de produção do coagulante. Entre os contaminantes encontrados, destacam-se os elementos alumínio, cálcio, manganês e zinco. Entretanto, quanto maior o teor de enxofre da amostra, maior o rendimento e maior pureza do produto. Concluiu-se que o beneficiamento do rejeito de carvão para a concentração da pirita permite a obtenção de sulfato férrico de melhor qualidade. Os coagulantes produzidos foram utilizados no tratamento do esgoto do Campus do Vale da UFRGS e de água de abastecimento da região de Porto Alegre. As idéias de valorização dos rejeitos da mineração de carvão estão em sintonia com os princípios da atualidade no que diz respeito ao desenvolvimento sustentável e aos programas de valoração de resíduos e produção mais limpa. / The coal mining generates millions of tonnes of tailings containing pyrite (FeS2). The oxidation of pyrite in the presence of air and water, gives rise to an important environmental problem common in areas of coal mining, the generation of acid mine drainage (AMD). The oxidation of pyrite in the presence of water promotes the formation of H2SO4 (sulfuric acid) which promotes the release of iron in the form of Fe +2 and Fe +3, sulphates and a host of other metals such as Al, Mn and Zn. This problem occurs quite intense in the coal in southern Brazil in particular in the states of Santa Catarina and Parana. The DAM produced by coal waste mining need to go through a treatment process in order to decrease the acidity and metal load discharged into the environment, in order to meet environmental requirements. The objective of this work was to study the production of a coagulant, ferric sulfate, with the following materials: (a) ferric sludge obtained by selective precipitation of DAM (b) obtained by reject coal concentration of the Layer Barro Branco, Santa Catarina, and (c) pyrite concentrate obtained by concentration of the tailings coal mine of Cambuí, Paraná. The methodology for the production of coagulant from sludge was the first in the selective precipitation of iron in pH 3.8, washing the precipitate with sulfuric acid and evaporation to obtain a solution with Fe 3 + concentration of approximately 12% with Fe2O3. The methodology for obtaining the coagulant from the pyrite present in coal or reject the pyrite concentrate was the percolation of water under oxidizing conditions to produce a liquor rich in ferric sulphate. Leach was also evaporated to obtain a solution of ferric sulphate with concentrations of Fe3 + up to approximately 12%. The quality of the coagulant was evaluated in terms of concentration of Fe, Al, Ca, Mn, Zn, Cu and sulfates. The results show that all the materials studied showed potential for production of the coagulant. Among the contaminants found, highlight the elements aluminum, calcium, manganese and zinc. However, the higher the sulfur content of the sample, the higher the yield and higher purity of the product. It was concluded that the processing of the waste coal to the concentration of pyrite to obtain ferric sulphate better. Coagulants produced were used in the treatment of sewage Campus do Vale UFRGS and water supply in the region of Porto Alegre. Ideas for use of tailings from coal mining are in line with the principles of the present time regarding the development and evaluation programs for waste and cleaner production.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de diferentes tipos de coberturas secas utilizadas em células experimentais preenchidas com rejeitos piritosos de carvão mineral. Quatro células de igual dimensão foram preenchidas com rejeitos piritosos, provenientes do beneficiamento de carvão mineral da Unidade Mineira II – Verdinho, pertencente à Carbonífera Criciúma S.A., situada no município de Forquilhinha, Estado de Santa Catarina. Em relação à composição das células, a primeira foi construída sem cobertura; a segunda, com somente pré-cobertura, constituída de mistura de rejeitos; a terceira, com cobertura de argila compactada; e a quarta elaborada com sistema de barreira capilar dupla. Todas foram expostas às mesmas condições meteorológicas. Para avaliação do desempenho das coberturas analisou-se o volume e características químicas e físico-químicas da água de percolação no período compreendido entre 2009 e 2010. Os parâmetros físicoquímicos considerados foram os seguintes: pH, Eh, acidez, alcalinidade e condutividade enquanto que os parâmetros químicos foram Fe, Al, Mn, Zn e sulfato. A partir dos resultados obtidos, fez-se uma análise técnica dos diferentes tipos de cobertura seca utilizados. De acordo com análise técnica constatou-se que o melhor desempenho no tocante ao volume e à qualidade da água percolada ocorreu na célula em que se utilizou cobertura com argila compactada e na célula em que se empregou cobertura do tipo barreira capilar dupla. / This work aimed to evaluate the performance of different types of dry cover employed in experimental cells filled with pyritic waste of mineral coal. Four cells with the same dimension were filled with coal tailings from the coal preparation plant of Unidade Mineira II –Verdinho, which belongs to Carbonífera Criciúma SA, located in Forquilhinha, Santa Catarina State. The first cell was constructed without any kind of cover, the second one was built with a cover composed by a mixture of coal wastes, the third one was built with a layer of compacted clay, and the forth one was constructed with a system composed by a dual-capillary barrier. All were exposed to the same meteorological conditions. To evaluate the performances of dry covers we analyzed the volume and the chemical and physicochemical characteristics of seepage between 2009 and 2010. The water was analyzed in terms of pH, Eh, acidity, alkalinity, conductivity and the concentration of Fe, Al, Mn, Zn, and sulfate. The experimental results showed that the best performance concerning the volume and the quality of the percolated water was obtained in the cell that received a cover of compacted clay and in the one that received a cover composed by dualcapillary barrier.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de diferentes tipos de coberturas secas utilizadas em células experimentais preenchidas com rejeitos piritosos de carvão mineral. Quatro células de igual dimensão foram preenchidas com rejeitos piritosos, provenientes do beneficiamento de carvão mineral da Unidade Mineira II – Verdinho, pertencente à Carbonífera Criciúma S.A., situada no município de Forquilhinha, Estado de Santa Catarina. Em relação à composição das células, a primeira foi construída sem cobertura; a segunda, com somente pré-cobertura, constituída de mistura de rejeitos; a terceira, com cobertura de argila compactada; e a quarta elaborada com sistema de barreira capilar dupla. Todas foram expostas às mesmas condições meteorológicas. Para avaliação do desempenho das coberturas analisou-se o volume e características químicas e físico-químicas da água de percolação no período compreendido entre 2009 e 2010. Os parâmetros físicoquímicos considerados foram os seguintes: pH, Eh, acidez, alcalinidade e condutividade enquanto que os parâmetros químicos foram Fe, Al, Mn, Zn e sulfato. A partir dos resultados obtidos, fez-se uma análise técnica dos diferentes tipos de cobertura seca utilizados. De acordo com análise técnica constatou-se que o melhor desempenho no tocante ao volume e à qualidade da água percolada ocorreu na célula em que se utilizou cobertura com argila compactada e na célula em que se empregou cobertura do tipo barreira capilar dupla. / This work aimed to evaluate the performance of different types of dry cover employed in experimental cells filled with pyritic waste of mineral coal. Four cells with the same dimension were filled with coal tailings from the coal preparation plant of Unidade Mineira II –Verdinho, which belongs to Carbonífera Criciúma SA, located in Forquilhinha, Santa Catarina State. The first cell was constructed without any kind of cover, the second one was built with a cover composed by a mixture of coal wastes, the third one was built with a layer of compacted clay, and the forth one was constructed with a system composed by a dual-capillary barrier. All were exposed to the same meteorological conditions. To evaluate the performances of dry covers we analyzed the volume and the chemical and physicochemical characteristics of seepage between 2009 and 2010. The water was analyzed in terms of pH, Eh, acidity, alkalinity, conductivity and the concentration of Fe, Al, Mn, Zn, and sulfate. The experimental results showed that the best performance concerning the volume and the quality of the percolated water was obtained in the cell that received a cover of compacted clay and in the one that received a cover composed by dualcapillary barrier.

O principal impacto causado pela atividade de mineração de carvão é a poluição hídrica proveniente da drenagem ácida de minas (DAM), que pode ter efeitos toxicológicos nos ecossistemas aquáticos, como mortalidade, disfunções no crescimento, menores taxas de reprodução, deformidades e lesões. A DAM é formada através da oxidação de minerais de sulfeto, principalmente pirita (FeS2) e caracteriza-se por uma solução de pH ácido e metais dissolvidos (Fe, Al e Mn). Novas metodologias para o tratamento de efluentes contaminados com metais estão sendo estudadas e a eletrodiálise (ED) surge como uma destas tecnologias que tem se mostrado eficaz para a recuperação de água e concentração de eletrólitos. É considerada uma tecnologia atrativa aos mais diversos segmentos, uma vez que apresenta muitas vantagens sobre os processos tradicionais, tais como: não exige mudanças de fases; funciona de forma contínua; não necessita da adição de reagentes e não gera resíduos poluentes ao ambiente. A ED é uma técnica de separação por membranas, no qual espécies iônicas em solução são transportadas através de membranas de troca-iônica por influência da aplicação de um campo elétrico que permite a separação de ânions e cátions metálicos com a vantagem de remover os metais contaminantes e simultaneamente recuperar água e outros compostos de interesse industrial, como o ácido sulfúrico. No entanto, para a aplicação da ED alguns parâmetros devem ser estudados, buscando as melhores condições de uso. O parâmetro mais importante a ser analisado é o transporte dos íons através das membranas, avaliado no presente estudo através da cronopotenciometria e da obtenção das curvas de corrente-potencial (CVCs). Curvas cronopotenciométricas foram obtidas a partir de soluções sintéticas que representavam a composição de uma DAM a fim de se avaliar a passagem de ânions sulfato através de uma membrana aniônica (HDX 200), e o transporte de cátions metálicos, tais como Na+ e Fe3+, através de uma membrana catiônica (HDX 100). E as CVCs foram obtidas a partir das próprias DAMs também para a avaliação do transporte de íons e determinação de densidade de corrente limite a ser empregada na ED. Os resultados mostraram que os cátions avaliados desempenharam um papel significativo para o equilíbrio químico que leva à formação de diferentes espécies de complexos de cargas e mobilidade distintas. Diagramas de especiação em conjunto com os cronopotenciogramas permitiram a identificação de espécies complexas que conduzem a um transporte lento de íons através das membranas. A ED mostrou-se eficaz para a recuperação de água, removendo mais de 97,00 % dos contaminantes, e para a recuperação de ácido sulfúrico a partir da DAM, sendo obtidos percentuais de concentração de sulfatos superiores a 38,55 % e incrementos na acidez de até 236,88 %. / The main impact caused by coal mining activity is water pollution from acid mine drainage (AMD), that can have serious toxicological effects on aquatic ecosystems, such as mortality, growth disorders, lower rates reproduction, deformities and injuries. The AMD is formed by the oxidation of sulfide minerals, mainly pyrite (FeS2) and is characterized by a acid pH and dissolved metals (Fe, Al and Mn). New approaches for the wastewater contaminated with metals treatment are being studied and electrodialysis (ED) emerges as a new technology and has proven effective for the recovery of water and electrolyte concentration. The ED is considered an attractive technology to some segments since it presents several advantages on the traditional processes, such as: does not require phase changes; runs continuously, does not need reagents addition and does not generate waste polluting environment. Electrodialysis is a membrane separation technique in which ionic species in solution are transported, through ion-exchange membranes, under the influence of an electric field which allows anions and metallic cations separation, possessing the advantages of removing contaminant metals and simultaneously recovering water and other compounds of industrial interest, such as sulfuric acid. However, to implement the ED some parameters should be studied seeking the best conditions. The most important parameter to be studied is the ions transport across membranes, assessed in this study by chronopotentiometry and obtaining the current-voltage curves (CVCs). Chronopotentiometry curve were obtained from synthetic solutions representing the AMD composition in order to assess the passage of anions sulfate through a membrane anion (HDX 200), and transport of metallic cations such as Na+ and Fe3+, through a cation membrane (HDX 100). The CVCs were obtained from raw AMD also to evaluate the ions transport and determination of threshold current density to be employed in ED. The results showed that the cations evaluated played a significant role in the chemical balance which leads to the formation of different species of complexes of different fillers and mobility. Speciation diagrams with chronopotentiograms allowed the identification of complex species that lead to a slow ions transport across membranes. The ED was effective for water recovery removing more than 97.00 % of contaminants and to sulfuric acid recovery from the AMD, where has been obtained percentage of sulfate concentration above 38.55 % and an increase in acidity up to 236.88 %.

A drenagem ácida de mina (DAM) gerada no processo de mineração de carvão, na presença de minerais sulfetados, tem provocado danos ambientais significativos no ecossistema de sua abrangência. Tecnologia de tratamento ativo baseada em processos de Neutralização, Precipitação e Sedimentação tem sido empregada para atenuar a carga de poluentes no efluente, antes do seu descarte em corpos receptores. A mesma, apesar da sua eficiência vem se mostrando bastante onerosa quando aplicada durante um longo período, devido aos custos com insumos, manutenção, potencial humano e energia. Nos últimos anos, vem sendo desenvolvidos sistemas que socorrem-se da ocorrência natural de processos químicos, biológicos e físicos para purificar água de mina contaminada. Estes são designados sistemas passivos, cuja implantação e funcionamento tem se mostrado menos onerosa em relação ao sistema ativo. Capão da Roça, situado no município de Charqueadas é uma das regiões do Brasil onde ocorre contaminação de solos e rios pela DAM gerada a partir de um depósito de rejeitos. Aplicando o fluxograma recomendado por diversos autores para a seleção do sistema passivo, tomando em conta as características do efluente achou-se viável instalar um canal aberto de calcário para o tratamento da DAM do Capão da Roça em virtude de a mesma apresentar acidez maior que a alcalinidade, oxigênio dissolvido maior que 5mg/l, Fe+3 maior que 25% em relação ao Fe2+. A quantidade de efluente e a declividade do terreno da área estudada permite que se opere com vazão maior que 12m3/h no sistema passivo. De acordo com a acidez do efluente foi determinado o tempo de detenção de 1hora para o tratamento da DAM no sistema. A partir de estudos similares sobre o uso de calcário em sistemas passivos, encontrou-se a massa de 338,6 toneladas para o empreendimento funcionar em 10 anos, considerando uma dissolução de calcário de 100%, num canal com 10% de declividade, 1m de profundidade e 2, 5 metros de largura para tamponar uma solução de DAM com vazão de 1000 L.min-1 num canal de 47metros de cumprimento. De acordo com cálculos baseados num modelo empírico, ficou demonstrado que o diâmetro e área de superfície do calcário poderão diminuir ao longo do tempo, considerado a sua dissolução. / Acid mine drainage (AMD) generated in the coal mining process in the presence of sulfide minerals, have been causing significant environmental damages to the ecosystem of its coverage. Active treatment technology based on neutralization, precipitation and sedimentation processes, has been used to alleviate the load of pollutants in the effluent prior to discharges into receiving bodies. Despite their efficiency has proved quite costly when applied over a long period due to input costs, maintenance, manpower and energy. In recent years project defined 'passive treatment' has been developed as the improvement of water quality using only naturally occurring chemical, biological and physical processes, hence, the deployment and operation have been less costly compared to the active systems. Capão da Roça, located in the municipality of Charqueadas is one of the regions of Brazil where occurs contamination of soils and rivers by AMD generated from a waste dump. Using the flowchart recommended by several authors for selecting the passive system, taking into account the wastewater characteristics, was found to be feasible to install an open limestone channel for the treatment of AMD because it has higher acidity than alkalinity, dissolved oxygen greater than 5mg / l, Fe3+ greater than 25 % in relation to Fe2+. The amount of effluent and the slope of the study area terrain allows to operate with a flow rate greater than 12m3/ h in the passive system. According to the acidity of the effluent was determined retention time of 1 hour for the treatment of the AMD system. From similar studies on the use of limestone in passive systems, was found the mass of 338.6 tons for the enterprise operating over 10 years, assuming a 100% limestone dissolution channel with a 10% slope, 1 meter deep and 2,5 meters wide to buffer an AMD solution with a flow rate of 1000 L.min-1 in channel with 47 meters of length. According to the calculations based on empirical model, it was shown that the diameter and the surface area of limestone may decline over time, considering its dissolution.

O presente trabalho mostra os resultados obtidos no estudo da utilização do rejeito bruto da extração de carvão mineral como agregado miúdo na produção de blocos de concreto para pavimentação de vias públicas. Neste trabalho os blocos de concreto foram produzidos na fábrica da prefeitura de Criciúma, que está situada nas dependências do Presídio Municipal Santa Augusta. Esta fábrica proporciona uma opção de trabalho aos apenados que adquiriram o direito de cumprirem suas penas em regime semiaberto, cumprindo assim, um importante papel social na ressocialização destas pessoas, além de produzir o material de revestimento, que é aplicado nas vias públicas do município, a um custo bastante atraente. Durante a produção das amostras dos blocos de concreto com o rejeito de carvão, procurou-se ao máximo não alterar o processo desenvolvido na fábrica onde são produzidos os blocos de concreto empregados na pavimentação das vias públicas de Criciúma. Sendo assim, a única alteração imposta às amostras foi a substituição proporcional do agregado miúdo natural, areia lavada, pelo agregado de rejeito de carvão mineral, nas proporções de 25%, 50%, 75% e 100% O lote de estudo contou ainda com a produção de blocos de concreto sem adição de rejeito de carvão, que teve como função servir de base comparativa para as análises de compressão, abrasão e absorção de água. Posteriormente foi realizado um estudo para avaliar a possibilidade de geração, pelos blocos de concreto, de drenagem ácida de mina (DAM), que é a principal fonte de poluição do solo e dos corpos d’agua dos municípios pertencentes à AMREC – Associação dos Municípios da Região Carbonífera. Como resultado, aponta-se a viabilidade de utilização de rejeito de carvão nas proporções de 25% e 50% em substituição ao agregado miúdo natural (areia), criando assim, uma nova perspectiva às mineradoras de carvão da AMREC, que poderão dar um fim nobre ao rejeito de carvão, proporcionando uma produção mais limpa e sustentável, além de poderem contar com uma nova fonte de receita proporcionada pela comercialização do rejeito de carvão produzido na sua principal atividade comercial. / This document presents the results obtained in the study of using raw waste of coal extraction. In this work the concrete block for public roads paving were produced in a factory owned by Criciuma city hall, which is situated at the municipal Penitentiary Santa Augusta. During the concrete samples blocks production with the coal waste, it was tried its best in the way of not changing the process developed at the concrete blocks production site used in the paving of Criciuma´s streets. Thus, the only change that was proportionally imposed in the sample was the replacement of fine natural aggregate, washed sand, for the coal tailings aggregate in the proportions of 25%, 50%, 75% and 100%. The batch study also included the production of concrete blocks without adding coal tailing, which was to form the basis of comparative function for the compression tests, abrasion and water absorption. Afterwards, it was done a study to assess the possibility of generating, by concrete blocks, acid mine drainage (AMD), which is the main source of soil and water pollution in the municipalities belonging from AMREC - Association of Municipalities of the Coal Region. As a result, it points feasibility of using waste coal in the proportions of 25% and 50% to replace the natural aggregate (sand), thus creating a new perspective to AMREC coal mining companies, which may give a noble and to reject coal, providing a cleaner and sustainable production, besides being able to count on a new source of revenue provided by the commercialization of coal waste produced in its main commercial activity.

A Drenagem Ácida de Minas (DAM) é um sério problema de contaminação ambiental presente nas indústrias de mineração devido ao baixo pH, alta concentração de sulfato e de metais dissolvidos encontrados nesta água residuária. O tratamento biológico da DAM tem sido empregado em substituição ao processo físico-químico tradicional devido à alta eficiência obtida nestes biorreatores, que realizam a redução dos íons sulfato em sulfeto, através das bactérias redutoras de sulfato (BRS), na presença matéria orgânica e condições anaeróbias. Uma alternativa para o tratamento biológico da DAM consiste na biorremediação utilizando BRS autóctones, que garante uma maior segurança ambiental, redução de custos e melhor adaptabilidade. Este trabalho estudou o potencial de BRS autóctones para remoção de sulfato em reatores tipo batelada anaeróbios comparando-se duas fontes de inóculo. Uma biomassa autóctone (AUT), derivada de cultura enriquecida de sedimento de DAM, e uma biomassa não autóctone (N-AUT), proveniente lodo pré-aclimatado de reator sulfetogênico estável e adaptado com lactato como fonte de carbono, foram testadas. A remoção de sulfato usando doadores de elétrons com custo efetivo (etanol e formiato) e a resistência à acidez da inóculo AUT também foi verificado. Os resultados mostraram uma remoção similar de sulfato de 57% para o reator AUT, e 62% para o reator N-AUT. O estudo filogenético do grupo das BRS usando o sequenciamento das bandas excisadas do gel de DGGE para o gene dsrB revelou a presença de espécies Desulfotomaculum na comunidade AUT, enquanto que Desulfovibrio foi o genus predominante encontrado na comunidade NON-AUT. Quando etanol foi utilizado como fonte de carbono, uma remoção de sulfato de 42% foi encontrada e 35% para o formiato, demonstrando que em condições de neutralidade, o etanol é fonte de carbono que apresenta maior viabilidade para o processo de enriquecimento. Foi observada remoção de sulfato em pH ácido para todas as fontes de carbono estudadas, indicando que estes microrganismos são resistentes a redução do pH. Entretanto, a eficiência de remoção foi reduzida para lactato (apenas 30% em pH próximo a 3) e etanol (apenas 18% em pH próximo a 5), como doadores de elétron. Quando o formiato foi utilizado como fonte de carbono, a eficiência de remoção de sulfato foi mantida em aproximadamente 38% com a redução do pH para 3 e 4, e portanto, nestas condições, o formiato consiste na melhor fonte de carbono para realizar o enriquecimento das BRS. Conclui-se que a cultura AUT pode ser utilizada para o tratamento de DAM em substituição aos lodos provenientes de reatores sulfetogênicos. / Acid Mine Drainage (AMD) is a serious environmental problem in mining industries because of the low pH, high levels of sulfate and dissolved metals present in this wastewater. Biological AMD treatment have been used instead of the traditional method, due to high efficiency obtained in these bioreactors, which promote the sulfate reduction into sulfide by sulfate reducing bacteria (SRB) in the presence of organic matter and anaerobic conditions. An alternative for the biological treatment of AMD consists on the bioremediation using autochthonous SRB that guarantees environmental safety, cost effective and better adaptability. This work studied the potential of autochthonous SRB to sulfate removal in batch anaerobic reactors comparing two inoculum sources. An autochthonous (AUT) biomass, derived from enrichment culture of AMD sediments and, a non-autochthonous (NON-AUT), from a pre-acclimated sludge from a stable sufidogenic reactor adapted with lactate as carbon source, were tested. The sulfate reduction using cost effective electron donors (ethanol and formate) and the acidity resistance of AUT inoculum was also verified. Results showed a maximum sulfate removal of 57% for AUT and 62% for NON-AUT. Phylogenetic study of SRB group using sequencing of dsrB DGGE excised bands revealed the presence of Desulfotomaculum-related bacteria in AUT community, while Desulfovibrio was the predominant genus found in NON-AUT-derived community. When ethanol was used as carbon source, a sulfate reduction of 46% was found and 35% for formate, indicating that at neutral conditions, ethanol is the most viable alternative as carbon source for the enrichment process. At low pH, sulfate reduction still occurred, indicating that these microorganisms were resistants to acidic conditions. However the removal efficiency was reduced when lactate (only 30% on pH close to 3) and ethanol (only 18% on pH close to 5) were used as electron donors. When formate was the carbon source, the sulfate removal efficiency was maintained closely to 38% with pH reduction to 3 and 4, showing that at these conditions, formate is the best carbon source for SRB enrichment. Thus, AUT culture could be used for local AMD decontamination in substitution of pre-acclimated sludge from sulfidogenic reactors. / Programa Institucional de Bolsas de Pós-Graduação - PIB-PÓS

Os impactos ambientais provocados por determinadas atividades econômicas podem causar prejuízos em terceiros já que a ação deletéria sobre o meio prejudica e, em alguns casos, inviabiliza a existência de outras atividades. Nesse contexto, enquadra-se a mineração de carvão. Em tal atividade, o contato da água – superficial, subterrânea ou pluvial – com elementos específicos resultantes das escavações, na presença de oxigênio e de microorganismos, forma a chamada drenagem ácida de mina que, em grande parte dos casos, é despejada em cursos d’água adjacentes prejudicando outros usos da água. Assim, o presente trabalho tem por objetivo elaborar uma metodologia de planejamento da explotação do carvão mineral em bacias hidrográficas que busque a produção ótima do minério com a internalização dos custos de tratamento do efluente gerado a fim de que os parâmetros de qualidade da água, estabelecidos pela Resolução 357 do CONAMA, sejam respeitados e, desse modo, diminua a incidência de prejuízos em terceiros. Tal metodologia é pautada pela elaboração de um modelo capaz de simular, ao longo do tempo de explotação das minas, a carga de poluentes lançada nos cursos d'água de uma bacia hidrográfica. Após a coleta de dados, a implantação da metodologia se dá por diversos cenários. O primeiro deles é a análise da situação em que não há internalização dos custos ambientais. Constatou-se que os limites estabelecidos pelo CONAMA são ultrapassados. O segundo cenário caracteriza-se pela tentativa de enquadramento dos cursos d’água na classe 1, com a internalização dos custos ambientais. Dadas as condições de tratamento de efluentes, tal enquadramento não foi possível. O terceiro cenário diz respeito à tentativa de enquadramento na classe 3 dadas as mesmas condições do segundo cenário. Os resultados mostram ser possível tal enquadramento. A elevação dos custos ambientais para enquadramento na classe 1 determina o quarto cenário. Ainda como forma de enquadrar os cursos d’água da bacia na classe 1, é estabelecida uma divisão na operação das minas. Assim, no quinto cenário são consideradas apenas três minas e no sexto cenário são consideradas as demais. Além das concentrações de determinados parâmetros ao longo do tempo, também são mostrados os gráficos de produção das minas em cada cenário. Por fim, são comparados os ganhos obtidos em cada cenário e os fluxos de caixa dos cenários 1, 2 e 3 para que sirvam de subsídio para a classificação das águas da bacia segundo a Resolução 357. / The environmental impacts provoked by determined economic activities can cause financial damages to third parts since the deleterious action harms and, in some cases, makes impracticable the existence of other activities. In this context, the coal mining is situated. In such activity, the contact of superficial water, groundwater or rainwater with specific elements resultant from the drillings, in presence of oxygen and microorganisms, forms the acid mine drainage, that, to a large number of the cases, is poured into adjacent rivers harming other uses of the water. Thus, the present work aims to elaborate a methodology of the mineral coal exploitation planning in river basins that achieves the excellent production of the ore with the costs of effluent treatment internalization so that water quality parameters, established by CONAMA’s Resolution 357, are respected and there is no incidence of damages to third parts. Such methodology is based on the elaboration of a model that is capable of simulating, during the mines exploitation time, the load of pollutants launched in river basins water. After the data collection, the methodology is implemented in diverse scenarios. The first one of them is the analysis of the situation where there is no environmental costs internalization. It is evidenced that the limits established are exceeded. The next scenario is characterized by the attempt of framing water courses in class 1, with environmental costs internalization. Given the conditions of treatment of effluent, such framing was not possible. The third scenario considers the attempt of framing in class 3 given the same conditions of scene 2. The results show that the framing is possible. The rise of environmental costs to frame in class 1 determines the fourth scenario. Still as a form to fit water courses in class 1, a division in mine’s operation is established. Thus, in the fifth scenario only three mines are considered and in the sixth scenario the others are considered. In addition to the concentrations of certain parameters during the exploitation period, the graphs of mine production in each scene are also shown. Finally, the profits obtained in each scenario and the cash flows of scenes 1, 2 and 3 are compared in order to serve as subsidy to classify the river basin waters according to CONAMA’s Resolution 357.

A drenagem ácida de mina (DAM) gerada no processo de mineração de carvão, na presença de minerais sulfetados, tem provocado danos ambientais significativos no ecossistema de sua abrangência. Tecnologia de tratamento ativo baseada em processos de Neutralização, Precipitação e Sedimentação tem sido empregada para atenuar a carga de poluentes no efluente, antes do seu descarte em corpos receptores. A mesma, apesar da sua eficiência vem se mostrando bastante onerosa quando aplicada durante um longo período, devido aos custos com insumos, manutenção, potencial humano e energia. Nos últimos anos, vem sendo desenvolvidos sistemas que socorrem-se da ocorrência natural de processos químicos, biológicos e físicos para purificar água de mina contaminada. Estes são designados sistemas passivos, cuja implantação e funcionamento tem se mostrado menos onerosa em relação ao sistema ativo. Capão da Roça, situado no município de Charqueadas é uma das regiões do Brasil onde ocorre contaminação de solos e rios pela DAM gerada a partir de um depósito de rejeitos. Aplicando o fluxograma recomendado por diversos autores para a seleção do sistema passivo, tomando em conta as características do efluente achou-se viável instalar um canal aberto de calcário para o tratamento da DAM do Capão da Roça em virtude de a mesma apresentar acidez maior que a alcalinidade, oxigênio dissolvido maior que 5mg/l, Fe+3 maior que 25% em relação ao Fe2+. A quantidade de efluente e a declividade do terreno da área estudada permite que se opere com vazão maior que 12m3/h no sistema passivo. De acordo com a acidez do efluente foi determinado o tempo de detenção de 1hora para o tratamento da DAM no sistema. A partir de estudos similares sobre o uso de calcário em sistemas passivos, encontrou-se a massa de 338,6 toneladas para o empreendimento funcionar em 10 anos, considerando uma dissolução de calcário de 100%, num canal com 10% de declividade, 1m de profundidade e 2, 5 metros de largura para tamponar uma solução de DAM com vazão de 1000 L.min-1 num canal de 47metros de cumprimento. De acordo com cálculos baseados num modelo empírico, ficou demonstrado que o diâmetro e área de superfície do calcário poderão diminuir ao longo do tempo, considerado a sua dissolução. / Acid mine drainage (AMD) generated in the coal mining process in the presence of sulfide minerals, have been causing significant environmental damages to the ecosystem of its coverage. Active treatment technology based on neutralization, precipitation and sedimentation processes, has been used to alleviate the load of pollutants in the effluent prior to discharges into receiving bodies. Despite their efficiency has proved quite costly when applied over a long period due to input costs, maintenance, manpower and energy. In recent years project defined 'passive treatment' has been developed as the improvement of water quality using only naturally occurring chemical, biological and physical processes, hence, the deployment and operation have been less costly compared to the active systems. Capão da Roça, located in the municipality of Charqueadas is one of the regions of Brazil where occurs contamination of soils and rivers by AMD generated from a waste dump. Using the flowchart recommended by several authors for selecting the passive system, taking into account the wastewater characteristics, was found to be feasible to install an open limestone channel for the treatment of AMD because it has higher acidity than alkalinity, dissolved oxygen greater than 5mg / l, Fe3+ greater than 25 % in relation to Fe2+. The amount of effluent and the slope of the study area terrain allows to operate with a flow rate greater than 12m3/ h in the passive system. According to the acidity of the effluent was determined retention time of 1 hour for the treatment of the AMD system. From similar studies on the use of limestone in passive systems, was found the mass of 338.6 tons for the enterprise operating over 10 years, assuming a 100% limestone dissolution channel with a 10% slope, 1 meter deep and 2,5 meters wide to buffer an AMD solution with a flow rate of 1000 L.min-1 in channel with 47 meters of length. According to the calculations based on empirical model, it was shown that the diameter and the surface area of limestone may decline over time, considering its dissolution.