Utilização de nanomateriais na descontaminação de solos

Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil na especialidade de Geotecnia, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.O desenvolvimento industrial tem sido acompanhado pelo aumento de problemas ambientais relacionados com a poluição dos solos, com reflexos no decréscimo da qualidade do meio ambiente e da saúde humana. O solo é um recurso limitado, sendo que deve preservado. De maneira a minimizar os impactes ambientais associados à contaminação de solo, as abordagens de remediação têm evoluído no sentido de desenvolver ferramentas que permitam aumentar a sua eficácia bem como a relação custo-benefício. A presente dissertação tem como objetivo avaliar o potencial de nanomateriais na remediação de solos contaminados por metais pesados. Tendo como objeto de estudo o solo mole do Baixo Mondego, pretende-se caracterizar o seu comportamento face a uma situação de contaminação por metais pesados (chumbo, cobre, níquel e zinco), bem como avaliar comparativamente o efeito das adições de nanotubos de carbono, ligante e argila, com especial enfoque nos nanotubos de carbono. Tendo em conta a escassez de conhecimento sobre a aplicação de nanotubos de carbono na remediação de solos contaminados, o seu potencial foi avaliado laboratorialmente através de ensaios em condições de suspensão e de percolação. De maneira a melhor compreender a possível aplicação de nanotubos de carbono na temática de contaminação/descontaminação de solos, é feita uma breve revisão sobre as diferentes soluções existentes, legislação e situações reais de contaminação por metais pesados, bem como das propriedades dos nanotubos de carbono, das suas aplicações e dificuldades relacionadas com o seu manuseamento. O trabalho experimental desenvolvido permitiu concluir que as características do solo apresentam elevada influência na mobilidade dos metais pesados, sendo o comportamento destes distinto entre si. Foi também possível concluir que os nanotubos de carbono possuem capacidade para imobilizar os metais pesados no solo, sendo que comparativamente com outras soluções, adição de ligante ou de argila, a aplicação dos nanotubos de carbono pode não ser viável do ponto de vista ambiental e económico.The development of industry has been accompanied by the increase of environmental problems related with the pollution of soils, with the outcome of a decrease in the quality of the environment and human health. The soil is a finite resource, therefore it should be preserved. In order to minimize the environmental impacts associated with the contamination of soils, the approaches for remediation have evolved in the sense of developing new tools that allow the increase of effectiveness as well as a greater cost-benefit relation. The present work has the purpose of evaluate the potential of nanomaterials in the remediation of soils contaminated by heavy metals. Having the Baixo Mondego soft soil as a subject of study, this work aims to characterize its behavior in a situation of contamination by heavy metals (lead, copper, nickel and zinc), as well as benchmarking the effect of the addition of carbon nanotubes, cement and clay, with special focus on the carbon nanotubes. Given the lack of information about the application of carbon nanotubes in soil remediation, its potential was assessed experimentally through tests in suspension conditions and percolation tests. In order to better understand the possible application of carbon nanotubes in the issue of contamination/decontamination of soils, a brief review of the existing solutions, legislation and actual cases of heavy metal pollution is provided, as well as the properties of carbon nanotubes, its applications and difficulties associated with its handling. Through the experimental work developed, it was possible to conclude that the soil characteristics have great impact on the mobility of the heavy metals, being that mobility distinct between the different heavy metals. It was also possible to come to the conclusion that the carbon nanotubes have the capacity to immobilize the heavy metals in soil. When comparing with different solutions, addition of cement or clay, the application of carbon nanotubes may not be the best option due to environmental and economic perspectives