O Que É o Boro e De Onde Ele Vem?

O boro é um elemento de ocorrência natural encontrado em rochas, solo e água. Ele entra nos fornecimentos de água principalmente através do intemperismo de minerais contendo boro, como bórax, kernita e turmalina. A água do mar contém aproximadamente 4,5 mg/L de boro, e as águas subterrâneas costeiras podem ser influenciadas pela intrusão salina.

As concentrações naturais de boro em água doce geralmente variam de 0,01 a 1,5 mg/L, mas podem exceder 5 mg/L em regiões com geologia rica em boro, incluindo partes da Turquia, Chile, oeste dos Estados Unidos e Oriente Médio. Áreas vulcânicas e geotérmicas frequentemente apresentam níveis elevados de boro nas águas superficiais e subterrâneas.

Fontes antropogênicas incluem efluentes industriais da fabricação de vidro e cerâmica, produção de detergentes (o perborato de sódio foi historicamente usado como agente alvejante), combustão de carvão e fertilizantes e pesticidas contendo boro. A água do mar dessalinizada, se não for especificamente tratada para boro, pode conter boro acima das diretrizes para água potável e irrigação.

Efeitos do Boro na Saúde e na Agricultura

O boro é um micronutriente essencial para as plantas e pode ter funções nutricionais em humanos. No entanto, a exposição excessiva ao boro tem efeitos adversos tanto na saúde humana quanto na agricultura.

Em estudos com animais, a ingestão elevada de boro foi associada à toxicidade reprodutiva, incluindo redução da fertilidade e efeitos no desenvolvimento da prole. A OMS utilizou o nível sem efeito adverso observado (NOAEL) para efeitos reprodutivos em ratos para derivar o valor de diretriz de 2,4 mg/L para água potável, aplicando um fator de incerteza para variabilidade interespecífica e intraespecífica.

O impacto agrícola do boro na água de irrigação é uma preocupação importante. O boro tem uma faixa estreita entre deficiência e toxicidade nas plantas. Culturas sensíveis incluindo citros, frutas de caroço, uvas e feijão podem apresentar necrose de ponta foliar, redução de rendimento e outros sintomas de fitotoxicidade em concentrações de boro tão baixas quanto 0,5-1,0 mg/L. Isso torna o controle de boro crítico para irrigação agrícola, particularmente em regiões áridas onde o boro se concentra pela evapotranspiração.

Na dessalinização, o tratamento de boro é uma consideração chave de projeto. O permeado de osmose reversa de água do mar geralmente requer tratamento adicional para atender aos padrões de água potável e irrigação para boro.

Limites Regulatórios para Boro na Água

A EPA não estabeleceu um MCL para boro. Vários estados dos EUA, incluindo a Califórnia, têm níveis de notificação ou metas de saúde pública para boro na água potável (o nível de notificação da Califórnia é 1,0 mg/L).

Como Testar o Boro na Água

O boro é medido por análise laboratorial usando ICP-OES (Método EPA 200.7) ou ICP-MS (Método EPA 200.8). Os métodos colorimétricos de carmim e azometina-H também são utilizados. As amostras devem ser coletadas em recipientes de plástico (não de vidro), pois o boro pode ser lixiviado do vidro borossilicato.

Para aplicações agrícolas, os níveis de boro no solo também devem ser avaliados juntamente com a análise da água de irrigação para determinar a carga cumulativa de boro nas culturas.

Métodos de Tratamento para Remoção de Boro

Resina de Troca Iônica Seletiva para Boro

Resinas seletivas para boro contendo grupos funcionais de N-metilglucamina formam complexos estáveis com ácido bórico e são a tecnologia mais eficaz para alcançar baixas concentrações de boro. Esses sistemas especializados de troca iônica podem reduzir o boro abaixo de 0,3 mg/L e operam efetivamente em uma ampla faixa de pH. A resina é regenerada com ácido (tipicamente sulfúrico ou clorídrico) seguido de enxágue cáustico.

Osmose Reversa Multi-Passe com Ajuste de pH

A osmose reversa padrão de passe único em pH neutro alcança apenas 60-80% de rejeição de boro porque o ácido bórico não tem carga em pH neutro. Ao elevar o pH acima de 9,2 entre o primeiro e o segundo passe, o ácido bórico se converte no íon borato carregado (B(OH)4-), permitindo taxas de rejeição acima de 95% no segundo passe. Esta abordagem multi-passe é padrão na dessalinização de água do mar para conformidade com o boro.

Membranas RO de Alta Rejeição

Os fabricantes de membranas desenvolveram elementos de osmose reversa com rejeição de boro que alcançam maior rejeição de boro em pH neutro em comparação com membranas padrão. Embora essas membranas especializadas não eliminem a necessidade de ajuste de pH ou projeto multi-passe em aplicações rigorosas, elas podem reduzir a complexidade e o custo total do sistema.

Eletrocoagulação

A eletrocoagulação usando eletrodos de alumínio pode coprecipitar o boro com flocos de hidróxido de alumínio. Esta tecnologia é utilizada como pré-tratamento ou polimento para redução de boro em aplicações de efluentes industriais.

Perguntas Frequentes

Por que o boro é difícil de remover com osmose reversa?

Em pH neutro, o boro existe principalmente como ácido bórico não dissociado (B(OH)3), uma molécula pequena sem carga que passa pelas membranas de osmose reversa mais facilmente que íons carregados. A osmose reversa padrão de passe único alcança apenas 60-80% de rejeição de boro em pH 7. Ao elevar o pH acima de 9,2, o ácido bórico se converte no íon borato carregado (B(OH)4-), que é rejeitado a taxas acima de 95%. A osmose reversa multi-passe com ajuste de pH entre estágios é a abordagem padrão para alcançar baixo teor de boro no permeado.

Qual é o limite de boro para água de irrigação?

A tolerância ao boro varia amplamente entre espécies vegetais. Culturas sensíveis como citros, abacate e feijão podem apresentar sintomas de toxicidade em concentrações de boro tão baixas quanto 0,5 mg/L. Culturas moderadamente tolerantes como trigo e milho toleram até 1,0-2,0 mg/L. A FAO recomenda um máximo de 0,7 mg/L para culturas sensíveis e observa que concentrações acima de 3,0 mg/L podem danificar a maioria das culturas.

Quais são os efeitos do boro na água potável sobre a saúde?

Estudos em animais mostraram que a ingestão elevada de boro pode afetar a saúde reprodutiva e o desenvolvimento. Com base nesses estudos, a OMS estabeleceu um valor de diretriz de 2,4 mg/L para boro na água potável. A EPA não estabeleceu um MCL para boro, mas definiu uma recomendação de saúde de 6,0 mg/L para exposição de longo prazo. Alguns países, particularmente na UE, aplicam limites mais rigorosos de 1,0-1,5 mg/L.

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