Como as emissões de mercúrio da indústria podem ser bastante reduzidas – Strong The One

“Até agora, não havia nenhum método viável para purificar ácido sulfúrico acabado. Com uma redução tão radical no teor de mercúrio, chegamos bem abaixo dos valores limite atuais. Esse ácido sulfúrico puro de alta qualidade está em alta demanda em aplicações industriais e um passo importante na redução do impacto ambiental”, diz o líder da pesquisa Björn Wickman, professor associado do Departamento de Física da Chalmers.

O ácido sulfúrico é produzido a partir do enxofre da indústria do petróleo ou como subproduto nas fundições da indústria de mineração. Neste último caso, o mercúrio, que está naturalmente presente no minério, pode acabar nos produtos acabados. Também os fluxos reciclados nas fundições podem conter mercúrio.

Emissões tóxicas que afetam toda a vida na Terra

A dispersão do mercúrio é um problema mundial, pois a substância é volátil e pode ser dispersa pelo ar em grandes áreas. Este metal pesado tóxico é então levado para córregos e lagos quando chove. Ele é armazenado no solo, na água e nos organismos vivos, impactando toda a cadeia alimentar. Pode danificar o cérebro e o sistema nervoso central de humanos e animais.

De acordo com um relatório do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA), as emissões de mercúrio para a atmosfera aumentaram cerca de 20% de 2010 a 2015. Em 2015, cerca de 2.200 toneladas de mercúrio foram lançadas no ar como resultado da poluição humana atividades como fabricação de cimento, mineração de ouro em pequena escala, queima de carvão, produção de metal e outras indústrias manufatureiras. Além disso, cerca de 1.800 toneladas de mercúrio acabaram no solo e na água no mesmo ano. Segundo o relatório, as concentrações de mercúrio na atmosfera podem ter aumentado 450% no último século.

“Toda e qualquer maneira de reduzir as emissões de mercúrio é boa, porque qualquer mercúrio emitido se acumula no meio ambiente e continua a representar uma ameaça à saúde por milhares de anos”, diz Wickman.

Captura o metal usando eletroquímica

Cinco anos atrás, sua equipe de pesquisa em Chalmers apresentou um método pioneiro para remover mercúrio da água usando processos eletroquímicos. O método é baseado em um eletrodo de metal absorvendo o metal tóxico e formando uma liga. O mercúrio pode então ser removido com segurança e o eletrodo reutilizado. Agora, os pesquisadores levaram essa tecnologia um passo adiante e, em um novo estudo, mostraram como o mercúrio pode ser removido do ácido sulfúrico concentrado.

Os experimentos com ácido sulfúrico foram feitos em colaboração com a empresa de mineração e refino de metais Boliden e a empresa Atium, uma spin-off da Chalmers School of Entrepreneurship com o objetivo de levar ao mercado a remoção de mercúrio da água e produtos químicos. Os pesquisadores agora esperam poder avançar com seus parceiros e desenvolver uma espécie de reator por onde o ácido sulfúrico possa fluir e ser purificado ao mesmo tempo.

Potencial de redução de custos e impacto ambiental

Hoje, o mercúrio é removido principalmente em um estágio anterior – dos concentrados e fluxos reciclados na fundição antes que o ácido sulfúrico seja produzido. Este é um processo estabelecido, mas deixa vestígios de mercúrio nos produtos finais.

“A purificação do ácido sulfúrico também evita emissões adicionais de mercúrio, enquanto permite que a indústria opere de maneira mais econômica e produza um produto não tóxico e de alta pureza. O próximo passo será ampliar o método para um processo piloto mais próximo a volumes reais de milhares de toneladas”, diz Vera Roth, estudante de doutorado na Chalmers e primeira autora do artigo publicado recentemente na revista ACS ES&T Engenharia.

Esperando por valores limite mais baixos

De acordo com o banco de dados Statista, o volume do mercado mundial de ácido sulfúrico é de cerca de 260 milhões de toneladas por ano. Até 2029, espera-se que esse número suba para 314 milhões de toneladas. Quanto menor o teor de mercúrio do ácido sulfúrico, mais valioso ele é. O ácido sulfúrico para fins comerciais é considerado de qualidade aceitável quando seu teor de mercúrio é inferior a 0,30 miligramas por quilograma. Se o teor for inferior a 0,08 miligramas por quilo, o ácido sulfúrico é considerado de alta pureza. Com o novo método, os pesquisadores reduziram o nível de mercúrio para 0,02 miligramas por quilograma de ácido sulfúrico em seu estudo piloto.

“Os valores limite para a quantidade de ácido sulfúrico de mercúrio podem conter são baseados na tecnologia disponível hoje. Com o novo método para purificar o ácido sulfúrico, nossa esperança é que a legislação em torno dos valores limite seja mais rígida em uma perspectiva global onde os níveis de mercúrio são geralmente muito mais altos”, diz Wickman.

Rubrica: O ácido sulfúrico é um produto químico industrial importante, mas geralmente contém uma das substâncias mais tóxicas do mundo: o volátil metal pesado mercúrio, que pode poluir o ar e a água. Pesquisadores da Chalmers University of Technology mostraram que é possível reduzir os níveis de mercúrio no ácido sulfúrico em mais de 90% – mesmo a partir de níveis baixos. O estudo foi conduzido em colaboração com a empresa spin-off Atium e a empresa de mineração e refino de metais Boliden. Imagem: Boliden/Unsplash, Nazrin Babashova

Mais informações sobre o método e o estudo

• O método de purificação remove o mercúrio do ácido sulfúrico ionizando o mercúrio e seus íons formando uma liga com outro metal. Um eletrodo com uma superfície de platina liga o mercúrio a si mesmo eletroquimicamente. Em seguida, absorve o mercúrio tóxico e forma uma liga dos dois metais. É então possível remover o mercúrio e regenerar o eletrodo de forma controlada. Isso significa que o eletrodo pode ser reutilizado e a substância tóxica pode ser descartada com segurança. O processo também é altamente eficiente em termos de energia. Em um episódio do programa UR Samtiden, da Swedish Educational Broadcasting Company (UR), Björn Wickman demonstra como funciona o método de remoção de mercúrio da água.
• O artigo Mercury Removal from Concentrated Sulfuric Acid by Electrochemical Alloy Formation on Platinum foi publicado na revista científica ACS ES&T Engineering e foi escrito por Vera Roth, Julia Järlebark, Alexander Ahrnens, Jens Nyberg, Justin Salminen, Teodora Retegan Vollmer e Björn Wickman. Os autores são ativos no Departamento de Física e no Departamento de Química e Engenharia Química da Chalmers University of Technology, em Atium e em Boliden.
• O ácido sulfúrico é o produto químico mais usado no mundo. É um reagente importante usado em muitas indústrias e é usado na fabricação de tudo, desde produtos químicos, papel, produtos farmacêuticos e cosméticos até baterias, detergentes e fertilizantes. É um ingrediente também para muitos processos de reciclagem que contribuem para a economia circular e a metalurgia extrativa.
• Os experimentos do estudo foram realizados em ambiente de laboratório, em béquer de 50 mililitros e posteriormente em reator de 20 litros. O próximo passo será escalar o método para um projeto piloto mais próximo dos volumes reais usuais em aplicações industriais.
• A pesquisa foi financiada pela Formas e pelo programa de inovação estratégica Swedish Mining Innovation – uma joint venture envolvendo Vinnova, Formas e a Agência Sueca de Energia.

Mais sobre metais pesados ​​no meio ambiente

• Os metais pesados ​​na água e nos cursos de água são um enorme problema ambiental que afeta a saúde de milhões de pessoas em todo o mundo. Os metais pesados ​​são tóxicos para todos os organismos vivos e se acumulam na cadeia alimentar. Segundo a Organização Mundial da Saúde, o mercúrio é uma das substâncias mais nocivas à saúde humana. Entre outras coisas, afeta nosso sistema nervoso e o desenvolvimento do cérebro. A substância é, portanto, especialmente perigosa para crianças e fetos.
• Hoje, existem regulamentos rígidos que regem o manuseio de metais pesados ​​tóxicos para evitar sua dispersão no ambiente natural. No entanto, existem muitos lugares que já foram contaminados ou afetados pela deposição de mercúrio no ar que pode ter vindo de outros países. Como resultado, existem áreas em nosso ambiente natural onde as quantidades de metais pesados ​​atingiram concentrações tóxicas. Por exemplo, altos níveis de mercúrio em peixes de água doce são um problema ambiental bem conhecido. Mesmo na Suécia, a poluição por metais pesados ​​é um problema sério, e os peixes na maioria dos lagos contêm mais mercúrio do que o valor limite. Nas indústrias onde são utilizados metais pesados, bem como na reciclagem, tratamento de águas residuais e descontaminação, existe uma grande necessidade de novos e melhores métodos para a remoção de metais pesados ​​tóxicos da água.