Aplicação multifuncional da zeólita para remoção de amônio e mitigação de emissões de amônia em águas residuais, lixiviado de carcaças e arrozais

Por que limpar o nitrogênio invisível importa

Grande parte do abastecimento alimentar mundial depende de fertilizantes à base de nitrogênio, mas esse mesmo nitrogênio pode se tornar um poluente oculto quando escapa para a água e o ar. Excesso de amônio em rios e lagos favorece florescimentos de algas e mortandade de peixes, enquanto o gás amônia vindO de solos agrícolas piora a qualidade do ar e desperdiça fertilizante valioso. Este estudo investiga se um mineral natural comum chamado zeólita pode atuar como uma esponja reutilizável para o nitrogênio em excesso — limpando águas residuais, retendo poluição proveniente da decomposição de carcaças animais e reduzindo as perdas de amônia em arrozais.

Uma rocha que age como uma esponja

As zeólitas são minerais de origem vulcânica com uma estrutura em forma de gaiola repleta de canais minúsculos que podem acomodar e trocar partículas carregadas, como o íon amônio. Os pesquisadores primeiro analisaram em detalhe uma zeólita natural chamada clinoptilolita. Usando microscópios e testes químicos, confirmaram que ela tem uma superfície áspera e porosa, grande área interna e muitos sítios carregados negativamente — características que a tornam bem adequada para se ligar a íons de amônio carregados positivamente. Também mediram como o tratamento térmico altera o mineral, já que o aquecimento é frequentemente usado para “ativar” materiais e melhorar seu desempenho.

Encontrando o ponto ideal para limpeza na água

A equipe testou quão bem a zeólita removia amônio de águas residuais sintéticas. Verificaram que o mineral funcionou rapidamente: a maior parte do amônio foi capturada em 30 minutos, e a quantidade máxima que podia reter foi de cerca de 10 miligramas por grama de zeólita. Análises cuidadosas mostraram que o amônio não se adere simplesmente numa única camada lisa; em vez disso, liga-se em várias camadas a sítios superficiais irregulares, e o processo se comporta mais como uma reação química do que como uma simples retenção física. Quando a zeólita foi aquecida até 300 °C, seu desempenho permaneceu parecido, mas em temperaturas mais altas a estrutura cristalina começou a colapsar. A 900 °C o mineral havia perdido quase toda a capacidade de capturar amônio, o que indica que a zeólita “pristina”, não tratada, foi na verdade a melhor para limpar a água.

Tratando o lixiviado de carcaças de animais

Descartar animais mortos em fazendas após surtos de doença pode criar covas de sepultamento que vazam líquidos ricos em nitrogênio para o solo e o lençol freático ao redor. Os pesquisadores simularam lixiviado de carcaças de porco tratadas termoquimicamente e o misturaram com zeólita. Com um nível inicial de amônio de cerca de 50 miligramas por litro, uma dose de zeólita equivalente a 20% da massa da carcaça removeu mais de 84% do amônio, e aumentar a dose para 40% elevou a remoção para cerca de 90%. Aquecimento moderado da zeólita (por volta de 300–500 °C) melhorou ligeiramente o desempenho nesse líquido complexo, mas aquecimento intenso novamente danificou o mineral. Esses resultados sugerem que barreiras preenchidas com zeólita poderiam ser colocadas ao redor de locais de sepultamento para interceptar e tratar águas subterrâneas contaminadas antes que se espalhem.

Reduzindo perdas de fertilizante e odor de amônia em arrozais

O estudo também examinou as emissões de amônia de solo alagado de arrozal fertilizado com ureia, um fertilizante nitrogenado comum. Em pequenas caixas de experimento controladas, a equipe espalhou diferentes quantidades de zeólita sobre a superfície do solo antes do alagamento e da adubação. Ao longo de 12 dias, coletaram a amônia que escapou como gás. Com o aumento da temperatura, as emissões subiram, mas os tratamentos com zeólita consistentemente perderam menos nitrogênio para o ar. A maior dose testada (30 gramas por câmara) reduziu a perda acumulada de amônia em cerca de 46% em comparação com o solo sem zeólita. Como a quantidade de amônio efetivamente retida pela zeólita nesse arranjo foi bem abaixo de sua capacidade medida em laboratório, os autores argumentam que campos reais provavelmente poderiam se beneficiar sem saturar o mineral.

O que isso significa para fazendas e água limpa

Em termos simples, este trabalho mostra que uma rocha de baixo custo e naturalmente disponível pode ajudar a reter nitrogênio valioso em vez de deixá-lo vazar ou evaporar. A clinoptilolita pristina limpa rapidamente o amônio de águas residuais e lixiviados de carcaças e pode reduzir de forma perceptível o gás amônia que escapa de arrozais. Isso significa rios mais limpos, menos odores e poluentes atmosféricos, e melhor aproveitamento do fertilizante que os agricultores já compraram. Os experimentos foram realizados em laboratório e em campos simulados, portanto ensaios de longo prazo em campo ainda são necessários, mas o estudo aponta a zeólita como uma ferramenta prática para uma gestão mais sustentável do nitrogênio tanto na agricultura quanto no tratamento de resíduos.

Citação: Lee, JI., Lee, CG., Hong, SC. et al. Multifunctional application of zeolite for ammonium removal and ammonia emission mitigation in wastewater, carcass leachate, and paddy. Sci Rep 16, 6327 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37062-4

Palavras-chave: zeólita, poluição por amônia, tratamento de águas residuais, lixiviado de carcaças de animais, emissões em campos de arroz