Copyright © 1999,ABNT–Associação Brasileira deNormas TécnicasPrinted in Brazil/Impresso no BrasilTodos os direitos reservados

Sede:Rio de JaneiroAv. Treze de Maio, 13 - 28º andarCEP 20003-900 - Caixa Postal 1680Rio de Janeiro - RJTel.: PABX (021) 210-3122Fax: (021) 220-1762/220-6436Endereço Telegráfico:NORMATÉCNICA

ABNT-AssociaçãoBrasileira deNormas Técnicas

NBR 14283FEV 1999

Resíduos em solos - Determinação dabiodegradação pelo métodorespirométrico

Palavras-chave: Tratamento no solo. Resíduo industrial.Biodegradação

8 páginas

Origem: Projeto 01:603.06-007:1997CEET - Comissão de Estudo Especial Temporária de Meio AmbienteCE-01:603.06 - Comissão de Estudo de Tratamento de Resíduos IndustriaisNBR 14283 - Determination of waste biodegradation in soil - RespirometermethodDescriptors: Waste. Biodegradation in soilVálida a partir de 29.03.1999

SumárioPrefácio1 Objetivo2 Referências normativas3 Definição4 Método de ensaioANEXOSA Caracterização do soloB Determinação das faixas de taxas de aplicação do

resíduo

Prefácio

A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - éo Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasi-leiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos ComitêsBrasileiros (CB) e dos Organismos de NormalizaçãoSetorial (ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo(CE), formadas por representantes dos setores envol-vidos, delas fazendo parte: produtores, consumidores eneutros (universidades, laboratórios e outros).

Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbitodos CB e ONS, circulam para Votação Nacional entre osassociados da ABNT e demais interessados.

Os anexos A e B desta Norma, são de caráter normativo.

1 Objetivo

Esta Norma especifica o método respirométrico de Barthapara determinação do índice de biodegradação da matéria

orgânica contida em resíduos a serem tratados em solos.Por meio deste método é possível:

a) avaliar a tratabilidade de resíduos em solo;

b) inferir as condições de manejo de sistema detratamento de resíduos em solo (Landfarming), emescala piloto, tais como:

- taxa de aplicação;

- necessidade de correção do pH do solo;

- condições ideais de umidade;

- balanceamento de nutrientes;

- práticas que promovam a mistura do resíduo aosolo, permitindo a manutenção de condiçõesaeróbias necessárias à degradação.

2 Referências normativas

As normas relacionadas a seguir contêm disposiçõesque, ao serem citadas neste texto, constituem prescriçõespara esta Norma. As edições indicadas estavam em vigorno momento desta publicação. Como toda norma estásujeita a revisão, recomenda-se àqueles que realizamacordos com base nesta que verifiquem a conveniênciade se usarem as edições mais recentes das normascitadas a seguir. A ABNT possui a informação das normasem vigor em um dado momento.

NBR 10004:1987 - Resíduos sólidos - Classificação

2 NBR 14283:1999

NBR 10007:1987 - Amostragem de resíduos - Pro-cedimento

NBR NM-ISO 3310-1:1997 - Peneiras para ensaio -Requisitos técnicos e verificação - Parte 1: Peneirasde ensaio com tela de tecido metálico

CETESB L5.227 - Bioensaio de toxicidade agu-da com Photobacterium - Sistema Microtox -ASTM 057 - 53 - WMK/1984

3 Definição

Para os efeitos desta Norma, aplica-se a seguinte de-finição:

3.1 índice de biodegradação: Quantidade de gás car-bônico (CO2) produzida, em condições padronizadas,pelos microorganismos do solo.

4 Método de ensaio

4.1 Reagentes e soluções

4.1.1 Água isenta de gás carbônico (CO2) - ferver águadestilada durante 30 min, transferir para frasco com filtrode ascarita e deixar esfriar até a temperatura ambiente.

4.1.2 Solução de hidróxido de potássio (KOH) 0,2 N -dissolver 11,2 g de KOH em 1 000 mL de água isenta deCO2. Manter em frascos com filtro de ascarita. Padronizarcontra 100 mL de solução 0,2 N de ftalato ácido de potássiocom indicador vermelho-de-metila (duas gotas), antesde cada ensaio.

4.1.3 Solução de ftalato ácido de potássio(C6H4COOK.COOCH) 0,2 N - pesar exatamente 40,860 gde ftalato ácido de potássio, seco em estufa a 110°C -120°C, por 30 min, e resfriar em dessecador, colocarem um balão volumétrico, dissolver em 500 mL deágua destilada isenta de CO2 e completar o volume para1 000 mL.

4.1.4 Solução indicadora de vermelho-de-metila - dis-solver 0,2 g de vermelho-de-metila em 60 mL de etanolp.a. e completar com água destilada para 100 mL.

4.1.5 Solução-padrão de ácido clorídrico (HCl) 0,1 N -transferir cerca de 8,5 mL de HCl concentrado p.a. paraum balão volumétrico de 1 000 mL e completar o volumecom água destilada. Padronizar contra 100 mL de soluçãode carbonato de sódio 0,1 N usando vermelho-de-metilacomo indicador (duas gotas).

4.1.6 Solução de carbonato de sódio (Na2CO3) 0,1 N -pesar exatamente 5,300 g de carbonato de sódio em pó,seco a 200°C por 1 h e resfriado em dessecador. Dis-solver em 500 mL de água destilada isenta de CO2, a15°C. Transferir quantitativamente para um balão volu-métrico de 1 000 mL e completar o volume com águadestilada isenta de CO2.

4.1.7 Solução de cloreto bário (BaCl2) 1,0 N - dissolver12,2 g de BaCl2.2H2O em balão volumétrico de 100 mL ecompletar o volume com água destilada.

4.1.8 Solução indicadora de fenolftaleína - dissolver 0,2 gde fenolftaleína em 60 mL de etanol p.a. e completar ovolume com água destilada para 100 mL.

4.2 Aparelhagem

A aparelhagem necessária à execução do ensaio é aseguinte:

a) aparelhagem e vidraria usuais de laboratório;

b) peneira 2,0 mm (conforme NBR NM-ISO 3310-1);

c) respirômetros de Bartha (ver figura 1): quatro paracada tratamento;

d) seringas descartáveis, de 10 mL, com canhão Luer;

e) sistema de fornecimento de ar comprimido, isentode água e óleo.

4.3 Procedimento para o solo

4.3.1 Amostragem e preparação

4.3.1.1 O solo a ser utilizado deve ser o mesmo onde o re-síduo ensaiado deve ser disposto. A área amostrada devecorresponder a uma célula virgem do sistema de trata-mento (área aproximada de 400 m2).

4.3.1.2 A área deve ser percorrida em ziguezague, reti-rando-se com um trado amostras de cinco pontos dife-rentes, em uma profundidade de 15 cm, e armazenadasem um recipiente limpo. A superfície do solo deve serlimpa de folhas e outros detritos. As amostras individuaisde uma mesma célula devem ser bem misturadas no re-cipiente para se obter uma amostra composta na quan-tidade desejada.

4.3.1.3 Não retirar amostras de locais próximos a resi-dências, construções, estradas, formigueiros, depósitosde resíduos ou adubos, etc., ou quando o solo estiver en-charcado.

4.3.1.4 Peneirar o solo em malha 2,0 mm. Espalhar embancadas o solo à temperatura ambiente até consistênciafreável; a secagem completa deve ser evitada. Armazenarem sacos plásticos a 4°C, e manter até por um mês, nomáximo.

4.3.2 Caracterização

Para caracterizar o solo devem ser feitas as seguintesdeterminações, cujos procedimentos estão descritos noanexo A:

a) densidade global;

b) densidade aparente, umidade residual e capa-cidade de campo;

c) pH inicial;

d) curva de neutralização.

4.4 Procedimento para o resíduo

4.4.1 Riscos de manipulação

É necessário certificar-se da procedência e provávelcomposição do resíduo, tendo em vista os riscos envol-vidos em sua manipulação. É recomendável consultar aNBR 10004.

NBR 14283:1999 3

4.4.2 Amostragem do resíduo

Deve ser realizada de acordo com a NBR 10007.

4.4.3 Caracterização

Antes de iniciar o ensaio de biodegradação, é necessáriodeterminar:

a) toxicidade aguda (CETESB L5.227);

b) resíduo total fixo e volátil;

c) conteúdo de água;

d) conteúdo de carbono orgânico, nitrogênio e fós-foro;

e) conteúdo de óleos e graxas (para resíduosoleosos);

f) metais pesados (triagem e quantificação).

4.5 Procedimento

4.5.1 Preparação da mistura solo-resíduo

Para cada respirômetro, pesar 50 g ± 0,1 g de solo comumidade residual conhecida, determinada conformeA.3.7. Pesar a quantidade de resíduo (MR) cor-respondente à taxa de aplicação selecionada a partir deensaios de toxicidade aguda por sistema Microtox (veranexo B) ou equivalente. Misturar o solo e o resíduo, demodo a garantir homogeneidade. Como alternativa, podeser preparada a mistura das massas totais de solo e re-síduo necessária para todos os respirômetros subme-tidos à mesma taxa de aplicação. Recomenda-se pesarum excesso de 10% a 20% para compensar perdas du-rante o manuseio.

4.5.2 Balanceamento de nutrientes

Com base no conteúdo de carbono do resíduo, deve-seadicionar sais de nitrogênio e fósforo, de modo a atingiras seguintes relações: C/N = 60 e C/P = 300. É funda-mental a utilização de reagentes que não interfiram nopH dos solos e nos equilíbrios de CO2, bicarbonatos ecarbonatos.

4.5.3 Ajuste da umidade do solo

Calcular, a partir da capacidade de campo (ver A.3.8), daumidade residual (ver A.3.7) e do conteúdo de água doresíduo (ver 4.4.3-c), a quantidade de água necessáriapara que cada respirômetro opere com umidade do soloentre 50% e 70% da capacidade de campo. Asquantidades dos sais de nitrogênio e fósforo obtidas em4.5.2 devem ser adicionadas a essa quantidade de água.Recomenda-se um excesso adequado desta solução.

4.5.4 Montagem dos respirômetros

4.5.4.1 Introdução da mistura solo-resíduo

Para cada respirômetro com mesma condição de ensaio,adicionar a quantidade calculada da solução de nu-

trientes preparada de acordo com 4.5.2. Em seguida,adicionar a quantidade de mistura solo-resíduo, prepa-rada de acordo com 4.5.1, sobre a solução já presenteno respirômetro, de modo a garantir uma distribuiçãohomogênea da água no solo, por capilaridade. Instalar aparte superior do respirômetro, devidamente preenchidacom ascarita, mantendo a válvula de ventilação fechada.Montar em triplicata.

4.5.4.2 Preparação do sistema de absorção de CO2

Adicionar 10,0 mL de solução de KOH (ver 4.1.2) ao braçolateral e fechar com a respectiva rolha (ver figura 1).

4.5.4.3 Respirômetro para controle

Preparar, para cada condição de ensaio, um conjunto detrês respirômetros-controle, contendo as mesmas quanti-dades de nutrientes, água e solo, omitindo a adição doresíduo.

4.5.5 Medida da biodegradação

Através de medidas de CO2 produzido (diferença entre aprodução com o resíduo e a do controle correspondente)durante o período de incubação, é possível estimar tem-pos de indução para início da biodegradação, velocidademáxima e fração de resíduo que foi degradada.

4.5.5.1 Incubação

Os respirômetros devem ser incubados a 28°C ± 2°C, atéa parada total de produção de CO2 em três determinaçõesconsecutivas ou, pelo menos, por 15 dias. Condições di-ferentes das descritas devem ser relatadas juntamentecom os resultados.

4.5.5.2 Determinação da quantidade de CO2 produzido

Para a determinação da quantidade de CO2 produzidodeve-se seguir o seguinte procedimento:

a) preparar, para cada amostra de ensaio, dois fras-cos Erlenmeyer de 100 mL, adicionando a cada umdeles:

- duas gotas de fenolftaleína;

- 1 mL de uma solução de BaCl2 1 N;

b) remover a rolha de borracha do filtro de ascaritado respirômetro-ensaio e abrir a válvula. Remover atampa da cânula do braço lateral;

c) usando uma seringa de 10 mL, transferir a soluçãode KOH do braço lateral do respirômetro-ensaio paraum frasco de Erlenmeyer, preparado conforme 4.1.2.Encher a seringa com 10 mL de água isenta de CO2,injetar no braço lateral do respirômetro para lavagemdo mesmo e, com a seringa, transferir essa quanti-dade de água para o frasco de Erlenmeyer. Repetira lavagem por mais duas vezes e titular imediata-mente;

d) usando outra seringa de 10 mL, adicionar exata-mente 10 mL de uma solução de KOH 0,2 N ao braçolateral do respirômetro-ensaio. Recolocar a tampa

4 NBR 14283:1999

da cânula no braço lateral, fechar a válvula e reco-locar a rolha de borracha do filtro de ascarina.Retornar o respirômetro para incubação conforme4.5.5.1 até a determinação seguinte;

e) titular o conteúdo do frasco Erlenmeyer comHCl 0,1 N, fator conhecido, introduzindo o ácido ra-pidamente no início e mais lentamente quandopróximo do ponto de viragem da fenolftaleína. Anotara quantidade de ácido necessária;

f) repetir as operações descritas em 4.5.5.2-a) a4.5.5.2-e), para o respirômetro-controle correspon-dente;

g) em um frasco Erlenmeyer de 100 mL, prepararuma prova em branco contendo:

- 10 mL de solução de KOH 0,2 N, adicionadoscom seringa de 10 mL;

- duas gotas de fenolftaleína;

- 1 mL de solução de BaCl2 1 N;

- 30 mL de água isenta de CO2 .

4.6 Expressão dos resultados

4.6.1 Quantidade de CO2 produzida no respirômetro-ensaio

Para cada respirômetro a produção de gás carbônicoentre a determinação anterior e a presente é calculadapor:

mol CO2 solo (resíduo) = (A - B) x 50 x fHCl

onde:

A é o volume de HCl 0,1 N gasto para titular o branco,em mililitro;

B é o volume de HCl 0,1 N gasto para titular o trata-mento, em mililitro;

50 é o fator para transformar equivalente em mol degás carbônico;

fHCl é o fator do HCl 0,1 N (ver 4.1.5).

4.6.2 Quantidade de CO2 produzida no respirômetro-controle

O cálculo deve ser de acordo com 4.6.1 e deve ser efe-tuado para o controle:

mol CO2 solo (controle) = (A - B) x 50 x fHCl

4.6.3 Produção de CO2 devido à biodegradação

Para determinar a quantidade de gás carbônico devida àbiodegradação (CO2b), subtrair a quantidade de CO2

produzida no respirômetro-controle da quantidade obtidano respirômetro-ensaio. Construir uma tabela e um grá-fico que forneçam a quantidade de CO2 acumulado pro-duzida por biodegradação em função do tempo de in-cubação.

4.6.4 Cálculo da quantidade de carbono biodegradado

Admitindo que 50% do carbono biodegradado se trans-formam em CO2 e que os 50% remanescentes se incor-poram ao solo sob a forma de húmus e biomassa, calcularo valor do carbono biodegradado pela fórmula:

Cb (mol C) = 2 x CO2b (mol CO2 )

4.6.5 Eficiência de biodegradação (EB)

Calcular a eficiência de biodegradação da seguinte forma:

100x C) (mol C) (mol

% I

b

CC

EB =

onde:

CI (mol C) é a quantidade de carbono aplicada por50 g de solo, assim calculada:

12x

RRI

COTMC =

onde:

MR é a massa de resíduo por 50 g de solo, emgramas;

COTR é o carbono orgânico total do resíduo, emgrama por grama;

12 é o fator de conversão, em grama por mol.

4.5.6 Determinação da taxa de aplicação no tratamento

Considerando que resíduos que apresentam eficiênciade biodegradação acima de 30% são passíveis de seremtratados no solo, as taxas de aplicação avaliadas atravésde ensaio de respirometria que apresentarem uma efi-ciência de biodegradação acima de 30% podem ser ado-tadas em escala piloto para um futuro sistema de tra-tamento de resíduos no solo.

NBR 14283:1999 5

A - Tampa da cânula

B - Cânula (∅ i entre 1 mm e 2 mm), com canhão Luer

C - Rolha de borracha

D - Braço lateral (∅ ~40 mm; H~100 mm)

E - Solução de KOH

F - Solo

G - Frasco de Erlenmeyer (250 mL)

H - Válvula

I - Suporte (lã de vidro ou algodão)

J - Filtro de ascarita (∅ ~15 mm; H~ 40 mm)

Figura 1 - Vista em corte de um respirômetro

/ANEXO A

6 NBR 14283:1999

Anexo A (normativo)Caracterização do solo

A.1 Densidade global

Esta determinação é realizada na amostra de solo inde-formada. Introduzir um anel volumétrico de borda cortantecom capacidade de 50 mL, previamente aferido (V) etarado (m1), em um horizonte ou camada de solo que sedeseja, com cuidado para não compactar o solo. Retiraro anel, aparando o excesso de solo das duas extremi-dades com auxílio de uma espátula. Colocar na respectivacaixa de alumínio, fechando bem com fita adesiva, etransportar o conjunto para o laboratório. Secar o anelem estufa, a 105°C por 24 h, e pesar (m2). A densidadeglobal é calculada por:

1

12

Vm - m

pg =

onde:

pg é a densidade global, em grama por centímetrocúbico;

m1 é a massa do anel, em grama;

m2 é a massa do anel com a amostra seca, em grama;

V1 é o volume do anel, em centímetro cúbico.

A.2 Preparação da amostra

A amostra deve ser espalhada sobre uma superfícieplana, isenta de contaminações, e deixada secar à tem-peratura ambiente. Durante o período de secagem, even-tuais torrões devem ser desagregados. Após a secagem,peneirar a amostra, utilizando malha 2,0 mm.

A.3 Determinação da densidade aparente, umidaderesidual e capacidade de campo

A.3.1 Tomar um anel volumétrico de 50 mL, previamenteaferido (V2). Recortar papel de filtro (Whatman 40 ou simi-lar), com tamanho adequado para ser fixado por colagemao fundo do anel. Sugere-se a utilização de adesivo epóxifluido de polimerização rápida.

A.3.2 Após a polimerização, imergir o conjunto na res-pectiva caixa com água destilada suficiente para ume-decer e saturar o papel de filtro. Retirar o conjunto, aguar-dar a drenagem do excesso de água e pesar (m3). Secara 105°C até peso constante (m4).

A.3.3 Preencher o conjunto com amostra preparada con-forme descrito em A.2, compactando com aproximada-mente 10 batidas, uma distância de cerca de 3 cm. Repetiro procedimento até completar o anel. Aparar o excessode solo com o auxílio da espátula e pesar (m5).

A.3.4 Secar a 105°C por 24 h. Esfriar em dessecador epesar (m6).

A.3.5 Imergir o conjunto contendo a amostra seca na res-pectiva caixa com água destilada até cerca da metade

da altura do anel. Quando a amostra estiver saturada(umidade visível), colocar em dessecador até drenagemcompleta. Pesar a umidade completa em condições desaturação (m7).

A.3.6 A densidade aparente é calculada por:

2

46

Vm - m

A =

onde:

A é a densidade aparente, em grama por centímetrocúbico;

m é a massa, em grama;

V2 é o volume do anel, em centímetro cúbico.

A.3.7 A umidade residual é calculada por:

100x m - mm - m

U46

65R =

onde:

UR é a umidade residual, em grama de água por100 g de solo seco;

m é a massa, em grama.

A.3.8 A capacidade de campo é calculada por:

46

4367

m - mm - (m - m - (m

CC))=

onde:

CC é a capacidade de campo, em grama de águapor 100 g de solo seco.

A.3.9 Estas determinações devem ser realizadas emtriplicata.

A.4 Determinação do pH

Pesar 10 g ± 0,1 g da amostra em um béquer de 50 mL.Com uma proveta, adicionar 25 mL de água destilada edeionizada, agitando com bastão por cerca de 15 min.Deixar em repouso por 1 h. A medida do pH é feita man-tendo-se o eletrodo de vidro, ou a parte correspon-dente de um eletrodo combinado em contacto com o se-dimento; o eletrodo de referência, ou sua parte correspon-dente de um eletrodo combinado, deve ficar no líquidosobrenadante. Não agitar a amostra.

NBR 14283:1999 7

A.5 Curva de neutralização

Pesar 10 g ± 0,1 g da amostra para cada ponto de curvade neutralização. Adicionar tentativamente as seguintesmassas de carbonato de cálcio (CaCO3), com precisãode miligrama: 0 (controle); 50 mg; 100 mg; 150 mg;

300 mg e 500 mg. Misturar bem, cobrir para evitar res-secamento das amostras, deixar em repouso por umasemana e medir o pH. Considera-se como valor de neutra-lização (VN) a menor massa de carbonato de cálcio, emmiligramas, suficiente para elevar o pH de 10 g do solo aaproximadamente 7.

/ANEXO B

8 NBR 14283:1999

Anexo B (normativo)Determinação das faixas de taxas de aplicação do resíduo

Considerando como 25% o limite máximo de carbono aser aplicado no solo e levando em consideração o teorde carbono do resíduo, sugere-se selecionar no mínimoquatro taxas de aplicação para execução do ensaio detoxicidade aguda, por exemplo o Microtox.

B.1 Preparação da fração solúvel em água (FSA)

Preparar quantidades adequadas das misturas solo-re-síduo selecionadas e deixá-las em repouso durante22 h ± 2 h, à temperatura ambiente. Para cada taxa deaplicação, pesar 25 g ± 0,1 g da mistura, em frasco de250 mL com tampa roscada, e adicionar 100 mL de águadestilada e deionizada, em triplicata. Manter o frasco sobagitação por 22 h ± 2 h, de forma a não haver separaçãodas fases. Deixar repousar por 30 min, pipetar o so-brenadante para tubos de centrifugar por 10 min a

2 500 min- 1, à temperatura de 22°C ± 2°C. Filtrar o líquidoem membrana de 0,45 µ. Executar o ensaio de Microtoxno filtrado, no prazo máximo de 24 h.

B.2 Determinação da faixa

Com base nos valores de EC50, calcular os valores dasunidades tóxicas (UT), segundo:

50400

EC UT =

Preparar um gráfico di-log UT = f (taxa de aplicação).Ajustar uma reta aos pontos. A taxa mínima de aplicaçãodeve corresponder ao ponto de interseção de UT = 20com a reta. A taxa máxima é definida como duas vezes ataxa mínima.