coamb-RSGA-Volume-1

1

CCOOLLEETTNNEEAA EEMM SSAANNEEAAMMEENNTTOO AAMMBBIIEENNTTAALL

Srie Temtica

Resduos Slidos e Geotecnia

Ambiental

REMEDIAO IN SITU DE SOLOS E GUAS SUBTERRNEAS CONTAMINADOS

POR LQUIDOS ORGNICOS NO MISCVEIS EM GUA (NAPLs)

CELINA ADA BITTERCOURT SCHMIDT

Volume 1

2010

2

EXPEDIENTE

Reitor

Ricardo Vieiralves de Castro

Vice-reitora

Maria Christina Paixo Maioli

Sub-reitoria de Graduao

Len Medeiros de Menezes

Sub-reitoria de Ps-graduao e Pesquisa

Monica da Costa Pereira Lavalle Heilbron

Sub-reitoria de Extensao e Cultura

Regina Lcia Monteiro Henriques

Centro de Tecnologia e Cincias

Maria Georgina Muniz Washington

Faculdade de Engenharia

Maria Eugenia de las Mercedes Mosconi de Gouva

EDITORES

Thereza Christina de Almeida Rosso Gandhi Giordano

Editor Associado

Elizabeth Ritter

Ana Cristina Castro F. Sieira

Editorao Eletrnica

Marco Antonio Perna

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E-BOOK

Remediao in situ de solos e guas subterrneas contaminados por

lquidos orgnicos no miscveis em gua (NAPLs)

SCHMIDT, Celina Ada Bittencourt.

Srie Temtica: Resduos Slidos e Geotecnia Ambiental Volume 1

Rio de Janeiro: COAMB / FEN / UERJ / 2010.

62 p.

1. Solo, 2. Contaminao, 3. Compostos orgnicos. 4. Remediao.

Editores ROSSO, Thereza Christina de Almeida; GIORDANO, Gandhi.

Editor Associado RITTER, Elizabeth, SIEIRA, Ana Cristina Castro F.

ISSN - XXXX-XXXX

ISBN: XX-XX-XXXXX-XX-X CDD XXX.XX

Srie Temtica: Recursos Hdricos e Saneamento ANO I 2010 - Volume 1

SCHMIDT, C. A. B.

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SUMRIO

1. INTRODUO ........................................................................................... 5

2. RELEVNCIA ............................................................................................. 8

3. COMPOSTOS ORGNICOS NO MISCVEIS ................................................ 9

3.1. Propriedades fsico-qumicas de compostos orgnicos NAPLs ..... 13

4. CONTAMINAO POR LQUIDOS NO MISCVEIS EM GUA ................... 19

4.1. Migrao de lquidos no miscveis nos solos .............................. 20

5. REMEDIAO DE AQUFEROS CONTAMINADOS POR COMPOSTOS

ORGNICOS NO MISCVEIS EM GUA (NAPLS) .................................... 23

5.1. Introduo .................................................................................. 23

5.2. Escolha da(s) tcnica(s) de remedio ....................................... 25

5.4. Classificao das tcnicas ........................................................... 29

6. PRINCIPAIS TCNICAS DE REMEDIAO IN SITU ................................... 29

6.1. Bombeamento (PUMP AND TREAT) .......................................... 29

6.2. Tcnicas de extrao de vapores do solo (SVE/Air Sparging) ..... 31

6.3. Tcnicas de biorremediao ........................................................ 35

6.3.2. Biorremediao Intrnseca ........................................................... 41

6.4. Tcnicas de embebio e lavagem do solo in situ ........................ 41

6.6. Mtodos eletrocinticos .............................................................. 48

6.7. Atenuao natural monitorada .................................................... 52

6.8. Outros mtodos .......................................................................... 54

7. CONSIDERAES FINAIS ........................................................................ 55

8. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS E BIBLIOGRAFIA CONSULTADA ............ 59


SCHMIDT, C. A. B.

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1. INTRODUO

Embora j se reportem em congressos casos de contaminao de aqferos desde o

incio da dcada de 1960, o assunto passou a ganhar maior importncia no meio tcnico e

cientfico a partir da dcada de 1980. A contaminao dos solos e guas subterrneas

constitui-se hoje em uma das grandes preocupaes dos profissionais envolvidos com os

problemas relacionados ao meio ambiente.

Diversas atividades humanas constituem fontes potenciais de contaminao por

diferentes grupos de compostos. Como principais atividades geradoras de resduos que podem

contaminar o solo e as guas subterrneas cita-se como exemplo: esgoto, o lixo, as atividades

industriais diversas e a agricultura (pesticidas). Bastante comum tambm a contaminao

subterrnea por derivados de petrleo em atividades de extrao, refino e distribuio.

O desenvolvimento industrial levou crescente contaminao de guas subterrneas

por despejos de resduos lquidos no solo. Os lquidos presentes em contaminaes tm seu

comportamento fortemente influenciado pela composio qumica. Podem ser divididos em

duas categorias quanto sua interao com a gua: lquidos miscveis e lquidos no miscveis

ou imiscveis, conhecidos como NAPLs (non-aqueous phase liquids). Os lquidos miscveis

contm compostos inorgnicos como cidos, bases, sais, e compostos orgnicos hidroflicos

como teres, cetonas e a maior parte dos alcois. Uma classificao geral de lquidos

contaminantes em funo dos aspectos citados mostrada na figura 1.

A constatao dessas contaminaes, bem como suas implicaes nocivas, levou a uma

maior conscientizao da importncia das guas subterrneas para a existncia humana e para

o meio ambiente como um todo. nesse cenrio que o engenheiro civil (geotcnico) passa a

atuar mais ativamente nas questes ambientais.

Na dcada de 1980 foi aprovado nos Estados Unidos o Comprehensive Environmental

Response, Compensation and Liability Act (CERCLA), estabelecendo as bases legais

reguladoras para a limpeza de campos contaminados por substncias qumicas perigosas. O

ato foi acompanhado da criao do Superfund Tax Act, que estabeleceu uma taxa que incide

sobre leos e outras substncias consideradas perigosas. A CERCLA controla a utilizao do

dinheiro do SUPERFUND, de acordo com as regras estabelecidas pela Environmental Protection

Agency (EPA).


SCHMIDT, C. A. B.

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A verificao na prtica de que as tcnicas disponveis na dcada de 1980, do tipo

Pump and Treat (bombeamento e tratamento), no conseguiam descontaminar os aquferos

a nveis aceitveis pelo Superfund, levou ao desenvolvimento de novas tecnologias de

tratamento, ou remediao, de campos contaminados. Grande ateno tem merecido os

compostos orgnicos txicos no miscveis com a gua, conhecidos como NAPLs (non-aqueous

phase liquids), para os quais diferentes processos abiticos ou biolgicos vm sendo estudados

e aplicados.

Este trabalho apresenta uma viso dos problemas associados contaminao de guas

subterrneas por NAPLs. So descritas e analisadas algumas das principais tcnicas de

remediao in situ, aplicveis a esse grande grupo de compostos.


SCHMIDT, C. A. B.

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LNAPLs Light Non-Aqueous Phase

Liquids

(Ex: hidrocarbonetos aromticos,

como o grupo BTEX)

DNAPLs Dense Non-Aqueous

Phase Liquids

(Ex: tricloroetileno,

hidrocarbonetos halogenados)

cidos Orgnicos

(Ex: cido actico)

Compostos Polares

Neutros

(Ex: cetonas,

lcools)

Figura 1. Classificao de lquidos contaminantes.

(Fonte: SHACKELFORD, 1994)

Bases Orgnicas

(anilina)

cidos Ex: (HCl)

Sais Ex: (NaCl)

Bases Ex: (NaOH)

Solues

Orgnicas

Hidroflicas

Solues

Qumicas

Inorgnicas

Lquidos

Miscveis

(Aqueous)

Fluidos

Imiscveis

(Non-aqueous)

Lquidos


SCHMIDT, C. A. B.

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2. RELEVNCIA

Sabe-se que de 71% da superfcie terrestre coberta por gua, porm, apenas 6% da

hidrosfera corresponde gua doce, distribuda da seguinte maneira: 4,34 % nas guas

subterrneas, 0,01 % em rios e lagos e 1,65 % em capas de gelo e geleiras. Verifica-se,

portanto, a importncia do montante correspondente aos aqferos subterrneos na

sobrevivncia de todas as formas de vida do planeta e no equilbrio do ecossistema em geral.

A remediao para lquidos imiscveis, ou NAPLs, uma das maiores preocupaes e

um dos maiores desafios, devido sua persistncia no solo, dificuldades na modelagem,

identificao das reas contaminadas e tratamento (remediao). Essas dificuldades devem-se

s peculiaridades no transporte do NAPL quanto sua interao com o solo e guas

subterrneas, aos diversos fatores que influenciam os processos de contaminao e

insuficincia de informaes em resultados experimentais. Alm disso, os NAPLs podem ser

encontrados no solo sob vrias formas: sorvidos na fase slida, como lquidos no miscveis

em gua (fase livre e fase residual) e dissolvidos na gua, o que torna necessria a utilizao

de tcnicas especficas para cada fase. Essas dificuldades tm levado ao desenvolvimento de

novas tcnicas especficas para o tratamento de contaminaes por NAPLs.

Os NAPLs so hidrocarbonetos derivados de petrleo, alm de outros compostos

orgnicos txicos derivados de diversas atividades industriais, como os solventes

organoclorados. Os compostos do grupo BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno, xileno), so

NAPLs presentes na gasolina, e tm grande potencial carcinognico, Nos postos de servio

(postos de gasolina) os vazamentos so comuns e ocorrem em tanques de armazenamento e

dutos enterrados, em geral devido a furos ocasionados por corroso e a problemas de

instalao.

Vazamentos em tanques de combustveis enterrados foram observados em todo o

mundo com freqncia a partir do final da dcada de 1980, visto que muitos tanques foram

instalados ao final da dcada de 1960 e ao longo da dcada de 1970, sendo sua vida til de

cerca de 25 anos. Vazamentos tm sido detectados tambm em refinarias e em atividades de

explorao.


SCHMIDT, C. A. B.

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3. COMPOSTOS ORGNICOS NO MISCVEIS

O estudo de contaminao de solos e guas subterrneas por compostos orgnicos

ganhou importncia a partir da dcada de 1980, embora tenha se iniciado nos Estados Unidos

ainda na dcada de 1950. Em 1961 so relatados no Primeiro Simpsio de Contaminao de

guas Subterrneas (Cincinnati, Ohio, 1961) casos de vazamentos de orgnicos ocorridos na

dcada anterior. A expanso da explorao petrolfera e o grande crescimento das indstrias

petroqumicas a partir da dcada de 1940 nos Estados Unidos aumentou o nmero de

vazamentos ou lanamento de resduos nos solos.

Os compostos orgnicos txicos, presentes em grande parte das contaminaes de

aqferos subterrneos, so, em sua maioria, carcinognicos, apresentam limites de

potabilidade muito baixos e so contaminantes com comportamento muito complexo no

subsolo.

Os NAPLs so usualmente divididos em dois grupos, de acordo com sua densidade

relativa da gua: LNAPLs (light NAPL), de densidade mais baixa que a da gua e DNAPLs

(dense NAPL), de densidade superior da gua. Os LNAPLs esto presentes em combustveis

automotivos e de aviao. As contaminaes por DNAPLs resultam de diversas atividades

industriais, como indstrias qumicas e metalrgicas, manufatura de pesticidas e tratamento

de madeiras e ainda vazamento de leo de transformadores.

Os principais compostos orgnicos txicos e no miscveis (NAPLs), verificados em

contaminaes de solo podem ser divididos em:

hidrocarbonetos monoaromticos de petrleo;

hidrocarbonetos poliaromticos (HPA ou PAH policyclic aromatics

hydrocarbon);

orgnicos halogenados / solventes organoclorados;

defensivos agrcolas ou pesticidas;

Hidrocarbonetos so compostos constitudos de hidrognio e carbono. Quanto

estrutura da cadeia, os hidrocarbonetos dividem-se em duas classes, aromticos e alifticos.

Os aromticos so aqueles que possuem em sua estrutura anis benznicos e os alifticos so

aqueles que possuem uma cadeia aberta. O anel benznico tem seis tomos de carbono unidos

em uma estrutura fechada (anel), onde se alternam ligaes simples e duplas, como mostra a

Figura 2


SCHMIDT, C. A. B.

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H

C

H -- C C -- H

H -- C C -- H

C

H

Anel Benznico Representaes Simplificadas do Anel Benznico

Figura 2. Estrutura e representaes simplificadas do anel benznico.

Os hidrocarbonetos aromticos de petrleo representam cerca de 17% do leo cru

(FETTER, 1991), dividindo-se em hidrocarbonetos monoaromticos (ou simplesmente

aromticos) de petrleo, em cuja estrutura h apenas um anel benznico e hidrocarbonetos

poliaromticos ou policclicos, que possuem dois ou mais anis benznicos em sua estrutura.

Os orgnicos halogenados so aqueles que contm, alm de carbono e hidrognio, um ou mais

elementos do grupo dos halognios (flor, cloro, bromo, iodo e astatnio). So denominados

orgnicos clorados ou organoclorados quando especificamente o cloro o halognio presente.

Os hidrocarbonetos monoaromticos so LNAPLs. So encontrados na frao mais leve

na destilao do petrleo. Os principais hidrocarbonetos aromticos de petrleo so os

compostos da srie do benzeno, conhecidos como compostos BTEX: benzeno, tolueno, etil-

benzeno e xileno (figura 3). Os compostos do grupo BTEX so constituintes da gasolina e

comprovadamente carcinognicos, tendo, portanto, grande importncia ambiental. So os

mais solveis e biodegradveis hidrocarbonetos de petrleo e difundem-se rapidamente

quando em contato com a gua, podendo contaminar grandes extenses.


SCHMIDT, C. A. B.

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Benzeno Tolueno Etilbenzeno

CH3 C2H5

o-Xileno m--Xileno p-Xileno

CH3 CH3 CH3 CH3

CH3

CH3

Figura 3. Compostos monoaromticos da srie do benzeno (BTEX).

Os hidrocarbonetos poliaromticos (HPAs) tm maior peso molecular, sendo DNAPLs.

Exemplos de hidrocarbonetos poliaromticos so, o naftaleno (C10H8), fenantreno (C14H10),

antraceno (C14H10) e o benzopireno (C20H12), mostrados na figura 4. Esses compostos so

encontrados na frao pesada da destilao do petrleo em produtos como o asfalto, coal tar e

creosoto. Podem tambm resultar da combusto incompleta de combustveis fsseis.

Naftaleno Antraceno

Fenantreno Benzopireno

Figura 4. Hidrocarbonetos Poliaromticos ou Policclicos (HPAs ou PAHs).

O grupo dos orgnicos halogenados, do qual fazem parte os organoclorados, um

dos maiores e mais importantes presentes em contaminao de guas subterrneas. So

compostos orgnicos derivados de hidrocarbonetos de petrleo, tanto aromticos como


SCHMIDT, C. A. B.

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alifticos, onde h troca de um ou mais hidrognios por halognios. Muitos dos compostos

halogenados so usados como solventes e inseticidas.

Os organoclorados alifticos, ou solventes clorados, so orgnicos halogenados,

onde o cloro substitui o hidrognio em hidrocarbonetos de cadeia aberta. Os organoclorados

lquidos so txicos, volteis, no miscveis e mais densos que a gua, ou seja, DNAPLs. No

existem na natureza, so produzidos industrialmente, podendo ser derivados de outros

compostos clorados. So muito persistentes no solo, devido sua baixssima mobilidade e

solubilidade.

De acordo com Sawyer et al., (1994), de particular importncia entre os organoclorados

alifticos so alguns etanos e etenos clorados como o tricloroetano e o dicloroetano, o

tricloroetileno, o dicloroetileno e o tetracloroetileno, apresentados na figura 5.

O tricloroetano1,1,1 (CCl2CH3) um solvente de largo uso industrial, comumente

encontrado em contaminaes de guas subterrneas. O dicloroetano-1,2 (CH2ClCH2Cl)

tambm um solvente industrial. O tricloroetileno (CCl2=CHCl), ou tricloeteno (TCE) o

exemplo mais comum de eteno clorado e um dos compostos mais frequentes em

contaminaes subterrneas. O dicloroetileno-1,1, tambm chamado tricloeteno ou DCE,

encontrado na natureza como produto de degradao do TCE ou do tricloroetano-1,1,1 e se

degrada formando o cloroetileno (CH2CHCl - vinil chloride). O tetracloroetileno, ou

percloroetileno (PCE) outro solvente clorado freqentemente encontrado como contaminante

de guas subterrneas.

Tricloroetano-1,1,1 Dicloroetano Cl H Cl Cl Cl -- C C --- H H --- C --- C --- H

Cl H H H

Tricloroetileno (TCE) Dicloroetileno (DCE) Tetracloroetileno (PCE) (ou Tricloroeteno) (ou Dicloroeteno) (ou Percloroetileno)

Cl H Cl H Cl Cl C = C C == C C = C

Cl Cl Cl H Cl Cl

Figura 5. Organoclorados alifticos - etanos e etenos clorados.

Os hidrocarbonetos aromticos clorados so tambm produtos qumicos industriais

muitos comuns. Entre os hidrocarbonetos aromticos clorados, os benzenos clorados e o


SCHMIDT, C. A. B.

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bifenis poli-clorados (PCBs) so de grande importncia ambiental. Os benzenos clorados so

muito utilizados como solventes ou pesticidas, so pouco volteis, pouco ou moderadamente

solveis e hidrfobos. Os PCBs eram utilizados em transformadores e capacitores, como

solventes e como fluidos hidrulicos. So pouco volteis e altamente hidrfobos.

Os fenis aromticos so caracterizados pela substituio de hidrognios por

hidroxilas na estrutura do benzeno. O fenol (CH6 H5 OH) tem apenas uma hidroxila no lugar do

hidrognio. Os fenis so contaminantes comuns nas guas subterrneas devido a seu uso em

vrias atividades industriais (FETTER, 1991). Foram muito utilizados como germicidas e

desinfetantes. Em grandes concentraes so considerados txicos para as bactrias. Atacam

o sistema nervoso central, podendo levar morte com pouco tempo de exposio.

3.1. Propriedades fsico-qumicas de compostos orgnicos NAPLs

Existe uma srie de propriedades fsico-qumicas que influenciam o comportamento dos

NAPLs em solos e guas subterrneas. Essas propriedades so influenciadas por condies do

meio ambiente, como temperatura e presso. O comportamento de NAPLs com apenas um

componente de mais fcil previso que o de multicompostos, como a gasolina. Para os NAPLs

multicompostos, cada um dos compostos tem propriedades diferentes e o multicomposto

adquire propriedades que refletem a contribuio de todos os compostos, proporcional frao

molar de cada um deles. Assim, varivel o comportamento do multicomposto com o tempo,

medida que os componentes vo se solubilizando, volatilizando ou degradando e, portanto,

variando sua frao molar.

A seguir so descritas algumas das mais significativas propriedades fsico-qumicas dos

NAPLs, que influenciam um processo de remediao.

Solubilidade em gua

a capacidade de uma substncia se solubilizar em gua. A solubilidade limite de um

composto corresponde mxima concentrao dissolvida desse composto em gua pura. O

limite de solubilidade funo da temperatura, da natureza e propriedades do composto e da

presena de outros hidrocarbonetos no sistema. Quanto solubilidade, os compostos

orgnicos podem variar de completamente miscvel em gua, at quase insolvel. Os NAPLs

tm baixa solubilidade.


SCHMIDT, C. A. B.

14

Para misturas de contaminantes, a solubilidade efetiva de cada composto proporcional

sua frao molar, conforme a Lei de Raoult como se segue (equao 1):

Sei = Si . Xi (1)

onde:

Sei = solubilidade efetiva do composto i na mistura;

Si = solubilidade do composto puro i;

Xi = frao molar do contaminante i na mistura.

Assim, para compostos mltiplos como a gasolina (+ de 200 compostos), a solubilidade

de cada composto na mistura inferior solubilidade do composto puro. No caso do benzeno

por exemplo, a solubilidade passa de 1780 mg/L para 89 mg/L na gasolina (IBP,2000).

Densidade

a razo entre o peso especfico de uma determinada substncia e o peso especfico da

gua. Se a densidade da substncia menor que a unidade essa vai flutuar na gua, se

maior, vai afundar; o que diferencia o comportamento de LNAPLs e DNAPLs na migrao

vertical atravs do solo. A densidade de um NAPL aumenta com o seu peso molecular e grau

de halogenao. Quanto maior a densidade maior a mobilidade vertical. A densidade depende

fortemente da temperatura, decrescendo com seu aumento, o que pode levar a um DNAPL

passar a LNAPL, com o aumento da temperatura.

Viscosidade

A viscosidade pode ser absoluta ou cinemtica. A viscosidade cinemtica agrega efeitos

viscosos e da densidade. A viscosidade absoluta aumenta com a complexidade molecular,

tamanho e polaridade do composto e diminui com o aumento da temperatura e grau de

halogenao.


SCHMIDT, C. A. B.

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Volatilidade: Presso de Vapor e Constante de Henry

A presso de vapor a medida da tendncia de uma substncia de passar de um

estado slido ou lquido para a fase vapor. Corresponde presso exercida por um gs de uma

substncia, em equilbrio com sua fase slida ou lquida, a uma dada temperatura. Quanto

maior a presso de vapor, mais voltil a substncia. Os compostos so classificados em

termos de volatilidade, de acordo com sua presso de vapor a 20o, como se segue (USEPA,

citado em GRUBB,1998):

1 mm Hg < presso de vapor volteis

10-10 mm Hg < presso de vapor < 1 mm Hgsemi-volteis

Para misturas de compostos tambm vlida a Lei de Raoult com relao volatilidade

(equao 2):

Pei = Pi. Xi (2)

onde:

Pei = presso de vapor efetiva do composto i na mistura;

Pi = presso de vapor do composto puro i;

Xi = frao molar do contaminante i na mistura.

A constante de Henry (H) definida como a razo entre presso de vapor, em atm,

de um determinado orgnico (Pi) e seu limite molar de solubilidade em gua a uma

temperatura de 20 a 25o C (Ciw), de acordo com a Lei de Henry, onde:

iw

i

C

PH .

A constante de Henry pode tambm ser definida como a relao entre as concentraes

de um composto em sua fase vapor e em sua fase lquida, em estado de equilbrio e com a

concentrao em fase lquida tendendo a zero (IBP, 2000). uma medida da volatilidade:

quanto maior a constante de Henry, mais voltil o composto.


SCHMIDT, C. A. B.

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Coeficiente de partio gua- octanol (Kow)

a medida do grau de preferncia ou maior afinidade de um composto orgnico se

dissolver em gua ou em octanol. Corresponde razo entre a concentrao de um composto

qumico em octanol e sua concentrao na gua pura. Quanto maiores os valores de Kow,

maior a preferncia em formar uma fase separada, ou seja, maior a sua hidrofobicidade. Os

compostos so considerados hidrfobos para Kow > 104, e hidroflicos para Kow < 10 (IBP,

2000). O valor de Kow um indicador da soro de um hidrocarboneto no carbono orgnico do

solo, pois existe uma correlao entre a hidrofobicidade do composto e sua soro pela

matria orgnica nativa.

Ponto de Ebulio

O ponto de ebulio a temperatura onde ocorre mudana da fase lquida para a fase

vapor de um composto. tambm uma medida de volatilidade dos fluidos, que so

classificados, em relao ao ponto de ebulio da gua como, de baixo ponto de ebulio,

quando esse parmetro menor que 100o C, e de alto ponto de ebulio, para valores maiores

que 100o C.

Constante Dieltrica

Pode ser definida como a relao entre a capacitncia do material e a capacitncia do

vcuo. Mede a capacidade de um meio interagir eletrostaticamente e de conduzir corrente

eltrica. Quanto maior a constante dieltrica melhor sua resposta aplicao de um campo

eltrico. De acordo com Grubb (1998), importante seu conhecimento quando se consideram

as interaes entre solos argilosos e fluidos que contm hidrocarbonetos, que levam

floculao das argilas e aumento de sua condutividade hidrulica.

Tenso Interfacial

A tenso interfacial, assim como a molhabilidade, definida adiante, importante para o

conhecimento do comportamento de fluidos em um sistema de fluxo multifsico. A tenso

interfacial resulta da energia interfacial desenvolvida no contato entre fases descontnuas de

um lquido com outro lquido, gs ou slido. A energia interfacial resulta da diferena, na

superfcie lquida, entre o nvel de atrao das molculas de uma mesma substncia,


SCHMIDT, C. A. B.

17

comparada com o nvel de atrao das molculas do lquido em relao s molculas da outra

substncia.

Assim, a tenso interfacial definida como a quantidade de trabalho necessria para

separar em uma unidade de rea, duas substncias em contato. Representa a medida da

deformabilidade do contato interfacial, expressa em unidades de fora por comprimento. A

tenso interfacial caracterstica, portanto, para cada par de substncias, podendo ser

designada como ij para duas substncias i e j, em contato.

De acordo com Grubb (1998), a tenso interfacial decresce com o aumento da

temperatura, sendo afetada pelo pH e presena de surfactantes ou hidrocarbonetos

hidroflicos, como o lcool. As tenses de capilaridade dependem da tenso interfacial

Molhabilidade

A molhabilidade refere-se ao espalhamento preferencial de um fluido em relao ao

outro nas superfcies slidas de um fluxo multifsico. A molhabilidade est relacionada com a

tenso interfacial atravs do ngulo de contato, , formado na interface entre dois fluidos que

no se misturam (ver figura 6).

Para um ngulo menor que 90o, o lquido L ir molhar preferencialmente a superfcie

slida e para maior que 90o, o lquido G ir molhar preferencialmente a superfcie slida.

Assim, sempre que dois fluidos competem por uma superfcie slida, um deles ser dominante,

sendo considerado molhvel e o outro no molhvel. Nos aqferos contaminados por leos, a

gua tende a se espalhar preferencialmente sobre a superfcie, sendo portanto o fluido

molhvel. Tipicamente, em um meio poroso, os fluidos molhveis conseguem atingir os

menores espaos e os fluidos no molhveis ficam limitados aos maiores poros ou canais.

GL Lquido G

Lquido L

SG SL

Slido S

Figura 6. Tenses interfaciais entre uma superfcie slida S, um lquido molhante, L, e um

lquido no molhante G.

(Fonte: FETTER, 1991)


SCHMIDT, C. A. B.

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A tabela 1 mostra algumas propriedades fsico-qumicas tpicas para compostos

orgnicos monoaromticos, poliaromticos e clorados.

Tabela 1. Alguns compostos orgnicos lquidos txicos e suas propriedades fsicas.

COMPOSTO Solubilidade Densidade Viscosidade

cinemtica

Presso

de Vapor

Constante

de Henry

Coef. Part.

gua/octan

ol (Log Kow)

Ponto de

Ebulio

Constante

Dieltrica

mg/l mmHg oC

HIDROCARBONETOS MONOAROMTICOS

Benzeno 1) 1780 95,2 0,21 2,13 80,1

Tolueno 1) 515 28,4 O,28 2,65

Etil-benzeno 1) 152 9,5 0,37 3,13

Xileno 1) 175 6,6 0,22 3,26

HIDROCARBONETOS POLIAROMTICOS (HPAs ou PAHs)

Naftaleno 2) 30 2,3x10-1 5,78x10-2 3,28

Fenantreno 2) 1,69 6,8x10-4 7,11x10-3 4,46

Antraceno 2) 0,045 3) 1,25 4,45 340 (3)

Benzopireno 2) 0,03 5,6x10-9 2,77x10-5 5,98

ORGNICOS CLORADOS ALIFTICOS

Tricloroetano

(1,1,1) 1) 950 3) 1,325 0,858 100 0,77 2,48 71/81

Dicloroetano

(1,1) 3) 1,175 0,377 1,78 57,3

Tricloroetileno

(TCE) 1) 1x103 3) 1,46 0,57 60 0,42 1,3 87,2 3,4

Dicloroetileno

(DCE) (1,2) 3) 1,248 0,467 1,48 60 9,2

Tetracloroetileno

(PCE) 1) 400 3) 1,625 0,89 14,3 0,34 2,88 121,4

1) BEDIENT et al., 1994 3) GRUBB, 1998

2) IBP, 2000 4) FETTER, 1991


SCHMIDT, C. A. B.

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4. CONTAMINAO POR LQUIDOS NO MISCVEIS EM GUA

Os compostos orgnicos no miscveis (NAPLs -non-aqueous phase liquids) formam fase

distinta durante o fluxo atravs do solo, caracterizado como multifsico tanto na zona saturada

como na zona no saturada do solo. Esse um importante aspecto da contaminao

hidrogeolgica. O fluxo pode ser bifsico, como na zona saturada (gua e NAPL) ou trifsico,

como na zona vadosa (ar, gua e NAPL). Com relao aos fluidos percolantes, o fluxo

depende, das densidades, viscosidades e tenses interfaciais.

Os NAPLs podem se volatilizar, transformando-se em vapor na zona vadosa. Os NAPLs

podem ser tambm parcialmente solveis, de forma a se apresentarem como uma fase

dissolvida, para a qual valem as modelagens referentes aos lquidos miscveis. Alm dos

processos de adveco, difuso e disperso, deve-se ainda considerar a adsoro pelas

partculas slidas e a ocorrncia de processos fsicos, qumicos e biolgicos de degradao.

Assim, os contaminantes orgnicos no miscveis em gua (NAPL) podem se apresentar

no solo como gs, como fase dissolvida, como NAPLs em fase livre ou residual e ainda sorvidos

nas partculas slidas. Grande parte das tcnicas de remediao tem por objetivo a

transferncia de massa de uma fase para outra, o que obedece a leis especficas, de acordo

com as propriedades fsico-qumicas dos contaminantes. Como exemplos citam-se as tcnicas

que utilizam a volatilizao, as que aumentam a solubilidade dos compostos e as que utilizam

processos de soro. Para esses contaminantes so ainda limitadas as simulaes por modelos

numricos para condies mais reais, por falta de informaes de laboratrio e de campo.

Os processos envolvidos no particionamento dos NAPLs so mostrados no esquema da

figura 7.


SCHMIDT, C. A. B.

20

LQ

UIDO

SL

IDOSLID

O

NAPL

VAPOR

Volatilizao Lei de Raoult Volatilizao

Lei de Henry Soro

Soro Solubilidade Lei de Raoult

SLIDO Soro LQUIDO

Figura 7. Processos envolvidos no particionamento de NAPLs.

(Fonte: YONG et al, 1992).

4.1. Migrao de lquidos no miscveis nos solos

Os NAPLs migram verticalmente atravs do solo a partir de uma fonte superficial,

devido a presses hidrostticas em seu prprio corpo contnuo (BEDIENT et al., 1994),

descendo atravs da zona no saturada do solo em direo ao aqufero. Migrando inicialmente

como uma frente contnua ou fase livre (mvel), os NAPLs vo deixando ao longo do caminho

bolhas ou gnglios (figura 8), que ficam presos no interior dos poros do solo, devido a foras

capilares geradas por tenses interfaciais. Esses gnglios permanecem no interior do solo

como fase residual, de difcil remoo e localizao, mantendo-se como uma fonte contnua de

contaminao ao se dissolverem na gua subterrnea.


SCHMIDT, C. A. B.

21

NAPL

Partculas slidas

Poros

Figura 8. Gnglios de NAPL, presos nos poros do solo- fase residual.

Os LNAPLs, forados pela fonte, por gravidade, migram atravs da zona no saturada

do solo. A fase livre do LNAPL ao atingir o lenol dgua permanece sobre a franja capilar ou

flutuando sobre o nvel dgua, gerando uma pluma de LNAPL. Parte dessa pluma se dissolve

pelo contato permanente com a gua, gerando uma pluma dissolvida na gua subterrnea.

Quando a quantidade de NAPL muito pequena, todo o contaminante pode ficar retido nos

poros como fase residual. Nesse caso a contaminao atinge o aqufero por infiltrao de gua

onde se dissolvem os NAPLs mais solveis. A figura 9 apresenta as duas situaes tpicas de

contaminao por LNAPLs.

a) b)

Tanque Tanque NAPL residual

NAPL mobi-

Pluma de NAPL lizado por infiltrao

Pluma dissolvida

Figura 9. Distribuies tpicas de LNAPLs em contaminao do subsolo: a) LNAPL

atingindo o nvel dgua como fase contnua, b) LNAPL, totalmente retido como fase residual.

(Fonte: GRUBB,1998)


SCHMIDT, C. A. B.

22

Os LNAPLs no ultrapassam o nvel dgua (na realidade nvel da franja capilar) por

terem a densidade mais baixa que a da gua. Assim, no deveria ocorrer LNAPL residual na

zona saturada do solo. Apesar disso registra-se a existncia de LNAPL residual na zona

saturada, devido a variaes do nvel dgua. Ao rebaixar-se o nvel dgua, por qualquer

motivo, o LNAPL sobrenadante desce junto com a superfcie do lenol. Ao retornar o nvel

posio anterior, parte do LNAPL, fica retida sob a forma de gnglios, agora na zona saturada.

Os DNAPLs, mais pesados que a gua, ultrapassam a superfcie da zona saturada e

continuam migrando at encontrarem uma camada de permeabilidade muito baixa, onde

permanecem sob a forma de piscinas (pools), que so regies de alta saturao residual (60

70%). Podem ainda romper a estrutura da camada de baixa permeabilidade e penetrar atravs

de fissuras. Por esse motivo os DNAPLs atingem grandes profundidades e so de mais difcil

remediao que os LNAPLs. Devido a heterogeneidades no solo a distribuio dos DNAPls no

subsolo irregular o que torna mais difceis em relao aos LNAPLs, tanto sua caracterizao

quanto sua remediao. A figura 10 mostra uma distribuio tpica de DNAPLs no subsolo.

Figura 10. Distribuio de DNAPL no subsolo.

(Fonte: GRUBB,1998)

FONTE


SCHMIDT, C. A. B.

23

5. REMEDIAO DE AQUFEROS CONTAMINADOS POR COMPOSTOS

ORGNICOS NO MISCVEIS EM GUA (NAPLS)

5.1. Introduo

Os projetos de remediao de solos contaminados visam fundamentalmente impedir,

reduzir ou eliminar a contaminao dos aqferos subterrneos, evitando o contato dos seres

humanos com o contaminante e preservando o meio ambiente de uma forma geral.

Sob a denominao de tcnica de remediao esto englobadas todas as tcnicas que

visam a recuperao de uma rea contaminada, quer por remoo do material contaminado,

dificultao ou impedimento do caminho do contaminante atravs do solo ou diminuio ou

eliminao do potencial txico do contaminante (atenuao).

Os mtodos de remediao de aqferos subterrneos podem ser agrupados de acordo

com as formas de atuao, como proposto a seguir:

remoo do solo contaminado e disposio em outro local;

conteno por sistemas de barreiras fsicas;

remoo do contaminante por bombeamento para posterior tratamento e/ou

disposio;

tratamentos qumicos, fsicos ou biolgicos in situ, para degradar, imobilizar ou

neutralizar os contaminantes; includas nesse caso as tcnicas de biorremediao;

sistemas de extrao de vapores, baseados na volatilizao dos compostos

orgnicos..

Shackelford (1999) sugeriu o fluxograma apresentado na figura 11 para as etapas de

um projeto de remediao:


SCHMIDT, C. A. B.

24

Descoberta da Contaminao

Resposta Emergencial Caracterizao do Campo Contaminado

Avaliao da Exposio

Regulamentao

Aceitvel ? NO TALVEZ Necessidade de Remediao? Nenhuma ao a executar Sim Atenuao Natural Monitorada Definio dos Objetivos da

Remediao

Apresentao de Alternativas de Remediao

Escolha da Tecnologia Projeto do Sistema

Implementao do Projeto

Operao do Sistema/ Monitoramento

NO SIM Objetivos Alcanados?

Figura 11. Etapas de um projeto de remediao.

(Fonte: SHACKELFORD, 1999)

S

IM

F

IM


SCHMIDT, C. A. B.

25

Em termos de remediao, o comportamento dos NAPLs considerado um dos maiores

desafios atuais. Os NAPLs podem ser encontrados tanto na zona saturada do solo como na

zona no-saturada (vadosa) como fase contnua ou descontnua sob a forma de bolhas presas

nos poros do solo (fase residual). So muitas vezes de difcil identificao e quantificao nos

campos contaminados atravs de mtodos geotcnicos tradicionais de investigao, sobretudo

sob a forma de saturao residual.

Diversas tcnicas inovadoras vm sendo desenvolvidas e aplicadas para a remediao

de NAPLs, entendendo-se como inovadoras aquelas tecnologias que, embora testadas,

selecionadas e correntemente usadas para tratamento de determinados contaminantes, so

ainda mal documentadas em termos de desempenho e custos. Nos casos de remediao de

NAPLs os nveis finais de remediao alcanados para cada tecnologia no se encontram

suficientemente estabelecidos. Essa informao importante j que para padres aceitveis de

potabilidade necessria uma recuperao de 99% (BEDIENT et al., 1994).

As tcnicas de remediao podem ser realizadas no local (in situ) ou atravs de

remoo do material (solo) contaminado para outro local, onde ser tratado (ex situ). As

tcnicas ex situ no so, em geral, apropriadas para grandes reas contaminadas, por motivos

econmicos. Devem ainda ser rigorosamente estudados os aspectos tcnicos e econmicos da

disposio dos resduos e a efetividade do tratamento a fim de se evitar a contaminao da

rea de despejo final, bem como custos excessivos envolvidos no projeto. Esses aspectos

levaram aplicao crescente de tcnicas de remediao in .

5.2. Escolha da(s) tcnica(s) de remedio

A escolha da tcnica a ser utilizada em uma rea contaminada depende de diversos

fatores, tais como:

localizao e extenso da rea contaminada;

condies geotcnicas locais;

condies hidrogeolgicas locais;

forma de ocorrncia da contaminao (fases dos compostos, concentrao);

ocorrncia em reas saturadas e no saturadas;


SCHMIDT, C. A. B.

26

caractersticas qumicas e fsicas dos contaminantes, incluindo a biodegradabilidade e

sua caracterizao como miscveis ou no miscveis e, no segundo caso, se so

LNAPLs ou DNAPLs;

identificao dos riscos envolvidos para a populao local baseada em um sistema de

anlise de riscos;

viabilidade tcnica e econmica e aspectos legais para implantao de um sistema de

remediao.

A localizao e extenso da pluma de contaminao so fundamentais para as aes

que se pretende tomar. As dimenses das plumas de contaminao definem as dimenses da

rea a ser tratada, sendo fatores limitantes para uma srie de tcnicas de descontaminao.

So necessrias para avaliar a possibilidade de exposio das populaes que se quer

proteger.

Fundamental para a modelagem do problema o conhecimento das condies

geotcnicas e hidrogeolgicas do meio ambiente. So necessrias para a avaliao das

interaes solo-contaminante, capacidade de biodegradao, identificao de zonas saturadas

e no saturadas, identificao de heterogeneidades e definio das condies de transporte do

contaminante.

A forma de ocorrncia refere-se distribuio da contaminao nas fases do solo, que

exigem tcnicas diferentes para seu tratamento. A presena em zonas saturadas e no

saturadas necessria para avaliao do risco e utilizao de tcnicas especficas para cada

uma delas.

A caracterizao completa dos contaminantes necessria para se verificar a maior ou

menor aplicabilidade das tcnicas existentes de acordo com caractersticas fsico-qumicas,

interao com o meio ambiente e caractersticas de transporte.

A anlise de riscos visa verificar se h necessidade de remediao para os nveis

desejados de descontaminao.

Os aspectos tcnico-econmicos so sempre analisados em projetos de engenharia,

visando a obteno da melhor relao custo-benefcio para o atendimento das exigncias

legais locais.

A caracterizao do campo contaminado inclui todos os ensaios e verificaes

usualmente realizadas nos solos no contaminados, alm de caracterizao de parmentros

inerentes contaminao, como se segue. Um programa de caracterizao da contaminao

envolve:


SCHMIDT, C. A. B.

27

ensaios de caracterizao de solo (granulometria, parmetros fsicos, limite de liquidez

e plasticidade, presena de matria orgnica), de forma a classificar as camadas de

solo de acordo com os sistemas existentes.

caracterizao hidrogeolgica e geotcnica do campo contaminado, incluindo a

estratigrafia local, a determinao de heterogeneidades, os gradientes hidrulicos, os

nveis e presses dgua, a condutividade hidrulica do aquifero e a permeabilidade

ao ar;

determinao das caractersticas qumicas do solo em termos de sua composio e

propriedades qumicas como pH, capacidade de troca catinica, potencial Redox,

ctions trocveis, sais solveis, etc.;

caracterizao fsico-qumica dos contaminantes.

identificao da distribuio (localizao e extenso) da contaminao nas zonas

saturada e no saturada;

monitoramento atravs de poos e coleta de amostras de gua e solo para

acompanhamento da remediao.

A utilizao de mtodos geofsicos no invasivos na determinao da estratigrafia do

solo e dimenses da contaminao diminui a quantidade necessria de amostragens por

mtodos geotcnicos tradicionais.

O tipo de contaminante determinante na escolha da tcnica de remediao

adequada, devendo ser identificado com relao s seguintes caractersticas:

concentrao e composio qumica;

biodegradabilidade do composto;

densidade e viscosidade do lquido;

demais propriedades fsico-qumicas do contaminante como, pH, condutividade

eltrica, solubilidade em gua, ponto de ebulio, presso de vapor e constante

dieltrica.


SCHMIDT, C. A. B.

28

5.3. Avaliao de risco

O conceito fundamental de avaliao de risco est baseado na existncia de trs

componentes essenciais: contaminantes perigosos, vetores de exposio e receptores

potenciais. No existindo um dos trs componentes, entende-se que no existe o risco da

contaminao.

Contaminante perigoso aquele cujas propriedades nocivas a determinadas

concentraes tornam um local imprprio para o seu uso, determinado de acordo com padres

aceitveis para os padres de sade humana e para o meio ambiente em geral. A classificao

da ABNT quanto periculosidade de resduos slidos, considera como perigosos os resduos

que em funo de suas caractersticas de inflamabilidade, corrosividade, reatividade,

toxicidade e patogenicidade, podem apresentar riscos sade pblica, provocando ou

contribuindo para um aumento de mortalidade e incidncia de doenas, e/ou apresentarem

efeitos adversos ao meio-ambiente, quando manuseados ou dispostos de forma inadequada.

Esse conceito poderia ser aplicado ao caso de contaminao devida a vazamentos em tanques

enterrados, onde a forma inadequada de disposio permite a ocorrncia de vazamentos e

conseqente contaminao do solo e das guas subterrneas.

Vetores de exposio so formas de transporte do contaminante, que permitem seu

contato com o receptor a partir do meio contaminado. Os vetores finais do processo so

chamados de rotas de exposio (intake routes), correspondendo a rotas especficas de

exposio pelas quais o contaminante penetra no receptor. Exemplos de rotas de exposio

so: ingesto de gua, inalao durante o banho, absoro dermal durante o banho, ingesto

de solo, contato dermal com o solo, inalao de vapores.

Finalmente, receptores so os indivduos ou grupos de indivduos que ficam

potencialmente expostos contaminao.

A caracterizao do risco envolve a quantificao dos riscos aos receptores potenciais

associados exposio aos compostos qumicos analisados. O risco verificado utilizando-se

programas comerciais reconhecidos, integrando-se os resultados de exposio e toxicidade,

com caracterizao em termos de magnitude e incertezas envolvidas no processo.


SCHMIDT, C. A. B.

29

5.4. Classificao das tcnicas

A remediao in situ de um solo pode ser feita pela remoo ou degradao do

poluente, por imobilizao fsica, qumica ou termal ou por mecanismos de isolamento

hidrogeolgico.

As tecnologias disponveis para minimizar ou impedir o problema da contaminao de

solos e guas subterrneas, podem ser classificadas sob diversos aspectos como, por exemplo,

em termos de seu objetivo (conteno x tratamento), localizao (in situ x ex situ), processo

(fsico, qumico, biolgico, termal), meio contaminado (ar, gua ou solo), mecanismo

operacional (recuperao de lquidos e vapores, imobilizao, degradao), entre outros.

As tcnicas de conteno visam impedir o espalhamento da contaminao, podendo ser

utilizadas como soluo final para o problema ou como auxiliares em projetos de remediao,

para conter a massa de contaminantes em uma regio limitada, facilitando o tratamento. So

utilizadas barreiras fsicas (liners), construdas atravs da combinao de diversos materiais,

bem como barreiras hidrulicas, onde uma rede de poos retira a gua contaminada,

impedindo que a contaminao atinja regies fora da rede.

As tcnicas de tratamento ou remediao in situ podem ser classificadas ainda como

passivas ou ativas e apresentam mecanismos operacionais diversos. Algumas das principais

tcnicas de remediao in situ aplicveis aos compostos NAPLs, so apresentadas a seguir.

6. PRINCIPAIS TCNICAS DE REMEDIAO IN SITU

6.1. Bombeamento (PUMP AND TREAT)

Nos processos de remediao por bombeamento, ou do tipo Pump and Treat (PT), a

gua subterrnea contaminada bombeada para um sistema superficial de coleta, atravs de

poos que penetram na zona saturada do solo. O material coletado posteriormente tratado

por tcnicas ex situ. Nesse contexto, o PT pode ser considerado um tratamento. Em termos de

aspectos in situ, porm, o PT caracterizado atualmente por diversos autores como uma

tcnica de conteno.

O PT comeou a ser utilizado como tcnica de remediao nos Estados Unidos no incio

da dcada de 1980. Seu sucesso inicial deveu-se ao fato de ser o uso de poos de


SCHMIDT, C. A. B.

30

bombeamento, uma tcnica corrente e bem conhecida. Comeou a cair em desuso, como

tcnica de remediao, a partir da segunda metade dos anos 1980, por ser considerado pouco

eficiente para conduzir a taxas de contaminao aceitveis. O tempo necessrio para a

remediao muito longo e por vezes indefinido, sendo muito altos os custos associados a

esse bombeamento contnuo. De acordo com os critrios do SUPERFUND, o PT no possibilita a

recuperao satisfatria de aqferos contaminados. A dificuldade ainda maior para os

compostos orgnicos NAPL, pela impossibilidade de mobilizao da fase residual, que ainda

diminui a condutividade hidrulica.

Nos casos de contaminao por NAPLs, o PT atualmente mais considerado como uma

tcnica de conteno associada a outras tecnologias in situ disponveis. Os poos de

bombeamento funcionam como uma barreira hidrulica. Tcnicas que utilizam injeo de

solventes surfactantes ou calor, podem ser consideradas uma otimizao do PT tradicional,

aumentando a solubilidade e mobilidade dos NAPLs que contaminam a gua subterrnea.

Para acmulos de NAPL em fase livre, como nas piscinas (pools) de DNAPLs e plumas

sobrenadantes de LNAPLs ao nvel capilar, utiliza-se o bombeamento para diminuir o volume

de contaminante a ser tratado por outras tcnicas de remediao que possam garantir o nvel

desejado de qualidade da gua. O bombeamento nesses casos pode ser utilizado como uma

medida imediata em um projeto de remediao. A figura 12 mostra um desenho esquemtico

de um sistema de bombeamento de LNAPL livre sobre o nvel dgua.

Figura 12. Desenho esquemtico de um sistema duplo de bombeamento de LNAPL.

Bomba p/ retirada

de produto

Nvel dgua

NAPL livre

Tanque p/

armazena

mento

Tratamentooi

sposio

Bomba para

rebaixamento do

nvel dgua


SCHMIDT, C. A. B.

31

6.2. Tcnicas de extrao de vapores do solo (SVE/Air Sparging)

As tcnicas de extrao de vapores do solo atuam promovendo a circulao do ar

atravs do subsolo e a remoo dos compostos volatilizados por esse processo. Includos nesse

grupo esto os sistemas de extrao de vapores do solo propriamente ditos ou SVE (Soil Vapor

Extraction) e o Air Sparging. SVE e Air Sparging atuam com injeo de ar (ou oxignio), sendo

ambos os mtodos considerados como tcnicas inovadoras. Seus mecanismos de ao so,

predominantemente a volatilizao e acessoriamente a biodegradao. So aplicveis a solos

saturados de mdia a alta permeabilidade contaminados por compostos volteis (VOCs) e

semi-volteis (SVOCs) ou no volteis biodegradveis aerobicamente. Os contaminantes

derivados de petrleo, por serem facilmente volatilizados e apresentarem grande capacidade

de biodegradao, so os mais adequados para o uso de sistemas de extrao de vapores,

principalmente os compostos do grupo BTEX, que so os mais solveis e volteis presentes na

gasolina.

Volatilizao o processo pelo qual o composto evapora como fase gasosa (vapor), do

local onde se encontra para a atmosfera. Os contaminantes na fase de vapor se movem por

adveco atravs dos poros da zona no saturada do solo. Esse fluxo condicionado pela

existncia de regies de permeabilidades mais altas. Os vapores movem-se inicialmente na

direo horizontal, controlados pela inclinao do nvel dgua e barreiras impermeveis

naturais. Esses vapores, menos densos que o ar, migram depois na direo vertical.

A taxa de volatilizao afetada por diversos fatores, relacionados s propriedades do

solo, do composto qumico e s condies ambientais. Com relao ao contaminante, os

principais fatores so a presso de vapor e a solubilidade em gua. Quanto maior a presso de

vapor de um composto, mais suscetvel ele evaporao. A volatilizao dos

hidrocarbonetos, para gnglios de NAPLs localizados abaixo do nvel dgua e para a pluma

dissolvida, depende da concentrao dissolvida.

A extrao de vapores remove os contaminantes mais volteis a taxas mais altas no

incio do processo que vo decrescendo ao longo do tempo, passando a biodegradao a ser o

processo dominante nos estgios finais, quando j foram extrados em grande parte os

compostos mais volteis. Nos estgios finais o processo de remoo mais um resultado da

biodegradao dos compostos menos volteis e adsorvidos nas partculas slidas. As taxas

relativas de remoo por extrao de vapores e por biorremediao dependem de


SCHMIDT, C. A. B.

32

caractersticas geotcnicas (permeabilidade, heterogeneidades) e hidrogeolgicas, alm das

propriedades do contaminante e do projeto de remediao especfico.

A implementao de um sistema eficiente e seguro, depende da habilidade do sistema

em introduzir efetivamente o ar na regio afetada e requer investigaes de campo

detalhadas, incluindo parmetros de fluxo de ar na zona no saturada e viabilidade de

biorremediao. A figura 13 mostra o desenho esquemtico de um sistema combinado

SVE/Air Sparging.

Os sistemas de extrao de vapores do solo apresentam uma srie de vantagens,

como:

possibilidade de remoo da fonte residual no solo nas reas no saturada e

saturada do solo (SVE e Air Sparging respectivamente);

reduo da concentrao de contaminantes nas guas subterrneas;

simplicidade: construdos a partir de equipamentos padronizados;

baixo custo operacional;

pouca perturbao do solo contaminado: interveno discreta;

adicionalmente so utilizados em conjunto com outras tecnologias de remediao,

para possibilitar a completa recuperao, como no caso da biorremediao aerbia in

situ.

Figura 13. Desenho esquemtico de Sistema Combinado SVE/Air Sparging.


SCHMIDT, C. A. B.

33

6.2.1. Extrao de vapores do solo ou SVE

A tcnica de extrao de vapores do solo, conhecida como SVE (Soil Vapor Extraction),

um dos mais importantes processos de remediao de NAPLs. uma tcnica bastante

conhecida e que vem sendo utilizado largamente nos Estados Unidos e em outros pases,

inclusive no Brasil. considerada como tcnica inovadora pela EPA, pois algumas variaes

vm sendo desenvolvidas no sendo possvel ainda a previso correta do tempo e custos

envolvidos.

Trata-se de uma tecnologia simples de remediao in situ, apropriada para a remoo,

na zona no saturada do solo, de contaminantes que tenham a tendncia de se volatilizarem

ou evaporarem facilmente. A tcnica consiste em linhas gerais na aplicao de grande

quantidade de ar na zona no saturada do solo para promover a volatilizao dos

contaminantes, presentes como fase livre ou como fase residual, e posterior extrao dos

vapores gerados por sistema de vcuo.

Os fatores que mais influenciam a utilizao de SVE so: a permeabilidade do solo na

zona no saturada, a umidade (altas umidades inviabilizam o processo), a profundidade do

lenol fretico e o tipo de contaminante.

Um sistema de SVE prev a instalao de poos de extrao de gases e poos de

injeo (ou air vents) na rea contaminada, formando um sistema de circulao de ar. Os

poos de injeo de ar utilizam compressores para forar a passagem do ar atravs do solo.

So normalmente colocados na vertical, mas podem ser horizontais para nveis dgua mais

superficiais. Air vents tm a mesma funo, porm ao invs de bombear o ar apenas facilitam

a entrada do ar no terreno. Na figura 13, anteriormente apresentada, o poo de extrao de

vapores se apresenta na posio vertical, tendo sua extremidade posicionada na parte inferior

da zona no saturada, de modo a impedir que o contaminante atinja o nvel dgua.

Quando o ar passa no solo em seu caminho para os poos de extrao, os

contaminantes evaporam, saindo dos poros do solo e sendo puxados pelo ar para os poos de

extrao, onde so removidos e tratados antes do lanamento na atmosfera. Os vapores so

tipicamente tratados por adsoro por carbono, incinerao, oxidao cataltica ou

condensao. O tipo de tratamento escolhido funo do tipo e da concentrao do

contaminante, sendo a adsoro por carbono a mais largamente utilizada para tratamento de

uma grande quantidade de compostos orgnicos volteis.


SCHMIDT, C. A. B.

34

6.2.2. Air Sparging

Air sparging uma tecnologia de remediao de guas subterrneas in situ, que

envolve a injeo de um gs (ar ou oxignio) sob presso, por meio de poos situados na zona

saturada do solo, para remoo de compostos volatilizveis. O air sparging estende a

aplicabilidade do SVE a solos saturados e guas subterrneas, possibilitando a remoo fsica

do contaminante e a acelerao da biodegradao em zonas saturadas. aplicvel ao

tratamento de contaminantes que no podem ser remediados por SVE. Quando o mecanismo

de ao predominante a biodegradao, o processo chamado biosparging.

Os principais fatores que influenciam a utilizao de air sparging so:

a permeabilidade do solo na zona saturada;

a profundidade do lenol fretico;

o tipo de contaminante.

O ar (oxignio) injetado abaixo do nvel dgua, ou seja, na zona saturada, movendo-

se horizontalmente no incio e depois, devido densidade mais baixa que a da gua, move-se

verticalmente para cima. Na migrao atravs do solo o ar volatiliza os contaminantes

dissolvidos, existentes como NAPL e/ou sorvidos em partculas slidas saturadas. Os

contaminantes migram para a zona vadosa, onde so removidos por meio de poos.

O regime de fluxo nesse caso no bem conhecido, havendo duas teorias para explic-

lo (GRUBB, 1998). A primeira teoria sugere que o ar flui atravs do solo como bolhas esfricas

descontnuas. A segunda teoria sugere que o ar flui continuamente em canais atravs dos

poros que representem caminhos de menor resistncia ao fluxo.

De acordo com IBP (2000), o processo de air sparging no eficaz para remoo da

fase residual, visto que essa bloqueia os poros, diminuindo a permeabilidade. Dessa forma,

no se formariam bolhas na zona saturada, e sim o ar fluiria atravs de caminhos

preferenciais, evitando as zonas de fase residual. Sem uma grande rea de contato do ar com

a fase residual a volatilizao ficaria prejudicada.

Existem vrias verses de sistemas de air sparging, muitas delas patenteadas. Um

sistema de air sparging consiste em uma rede de poos de injeo de ar instalada dentro da

zona saturada do solo e uma rede de poos de extrao de vapor instalado na zona vadosa ou

no saturada. Os projetos so feitos com bases empricas, como no SVE, devendo ser sempre

monitorados e comparados os resultados de campo com o previsto em projeto.


SCHMIDT, C. A. B.

35

Um sistema de air sparging, como descrito em GWRTAC (1996), utiliza compressores

de ar para injetar o ar sob presso e bombas de vcuo para criar presses negativas para a

remoo dos vapores, como mostra a figura 13, apresentada anteriormente. Um sistema de

controle do processo usado para monitorar e ajustar a demanda de ar e os equipamentos de

remoo. O sistema projetado deve ser capaz promover a aerao adequada de toda a rea

afetada, minimizando a possibilidade de perdas de vapores nocivos para a atmosfera. A

utilizao de um sistema de tratamento de gases ser ou no necessria, dependendo das

condies de campo e de projeto, e o ajuste das taxas de injeo/extrao reduz e s vezes

elimina a necessidade de um sistema de tratamento de gases (GWRTAC, TO-96-04).

6.3. Tcnicas de biorremediao

Entende-se como biorremediao qualquer forma de tratamento que utiliza

microorganismos do solo para biodegradar os contaminantes do solo e das guas

subterrneas, transformando as substncias perigosas presentes nos compostos orgnicos em

energia e em substncias no txicas ou pouco txicas.

Os processos abiticos raramente transformam substncias orgnicas em produtos

inorgnicos. J os processos biolgicos de degradao (biodegradao) podem resultar em

completa transformao de compostos orgnicos txicos em produtos inorgnicos no txicos,

como, por exemplo, o CO2.

Os processos de biodegradao podem ocorrer sob condies existentes

(biorremediao intrnseca) ou ser estimulados por tecnologias de biorremediao, que visam

criar condies ideais para que ocorra a biodegradao necessria. Estimula-se o crescimento

da populao de microorganismos no solo, capazes de promover a biodegradao do

contaminante de forma adequada sua quantidade e qualidade.

A biorremediao capaz de degradar poluentes orgnicos a concentraes inferiores

s mximas aceitveis pelo organismo humano e vem sendo usada na destruio de diversos

produtos qumicos no solo e guas subterrneas, sendo grande a lista de compostos passveis

de serem biodegradados.

A biodegradao um processo de reaes bioqumicas mediadas por microorganismos

que metabolizam as substncias orgnicas para nutrio e obteno de energia, promovendo a

transformao de compostos orgnicos txicos em outros compostos. Quando as reaes

bioqumicas transformam os compostos orgnicos em outros menos txicos, o processo dito


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de detoxificao. Quando promovida a completa transformao dos compostos orgnicos

txicos em compostos inorgnicos no txicos o processo de mineralizao. Na

mineralizao, os microorganismos quebram a estrutura dos poluentes e produzem resduos

como dixido de carbono (CO2), gua (H2O), formas inorgnicas de N, P, S e outros;

consumindo no processo, como fonte de energia, o carbono presente nos compostos

orgnicos.

Para que ocorra a biodegradao existem seis requisitos bsicos (BEDIENT et al.,

1994):

1. Presena dos microorganismos apropriados: Os microorganismos nos aqferos

subterrneos so quase sempre bactrias. prefervel ter bactrias nativas

(indigenous) capazes de biodegradar o contaminante local;

2. Fontes de Energia: O carbono orgnico necessrio como fonte de energia e

utilizado pelos organismos para manuteno e crescimento, sendo transformado em

carbono inorgnico, energia e eltrons;

3. Fontes de carbono: Aproximadamente 50% do peso seco das bactrias carbono,

sendo o carbono orgnico utilizado para compor e gerar novas clulas;

4. Receptores de eltrons: A biodegradao envolve a oxidao dos contaminantes,

sendo necessrios elementos oxidantes (receptores de eltrons);

5. Nutrientes: Entre os nutrientes necessrios esto o nitrognio, fsforo, clcio,

magnsio, sendo os dois primeiros necessrios em grandes quantidades;

6. Condies ambientais aceitveis: Exemplos so a temperatura, pH, salinidade,

presso hidrosttica, radiao ou presena de metais pesados ou outros elementos

txicos que inibam a populao bacteriana. A concentrao do contaminante no

aqufero tambm tem influncia direta no crescimento da populao.

A biodegradao pode ocorrer sob condies aerbias ou anaerbias. Em condies

aerbias os microorganismos precisam de oxignio para funcionar, sendo o oxignio o receptor

de eltrons. Em condies anaerbias as atividades biolgicas se do sem presena de ar. As

reaes anaerbias podem ser divididas em respirao anaerbia e fermentao. Na respirao

anaerbia so utilizados como receptores de eltrons, nitratos, sulfatos e dixido de carbono.

Na fermentao os compostos orgnicos so tanto doadores como receptores de eltrons.


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A tabela 2 (SUTHERSAN, 1998) apresenta um quadro resumo das formas de

metabolismo descritas, com doadores e receptores de eltrons e produtos finais, na

biodegradao de substratos orgnicos.

Na mineralizao de substratos orgnicos por respirao aerbia os produtos finais so

o CO2 e H2O. Exemplificando, a equao estequiomtrica da degradao do benzeno em

presena de O2 :

7,5 O2 + C6 H6 6 C O2 + 3 H2 O

Embora a aplicao de tcnicas de biorremediao aerbia in situ sejam mais usuais, a

biodegradao anaerbia possvel para compostos orgnicos resistentes biodegradao

aerbia, como o caso dos hidrocarbonetos halogenados ou orgnicos clorados.

Hidrocarbonetos aromticos e poliaromticos tambm podem ser degradados em condies

anaerbias. Quanto maior o nmero de anis benznicos nos poliaromticos, mais difcil se

torna a biodegradao aerbia.

Tabela 2. Resumo das formas de metabolismo.

Forma de

Metabolismo

Doador de eltrons

(redutor)

Receptor de eltrons

(oxidante) Produtos Finais

Respirao

Aerbia

Substratos Orgnicos

(benzeno, tolueno,

fenol)

O2 CO2, H2 O

Respirao

Anaerbia

Substratos Orgnicos

(benzeno, tolueno,

fenol, tricloroetileno)

Substratos Orgnicos

(benzeno, tolueno,

fenol, tricloroetileno)

NO3-

SO42-

N2 , CO2 , H2 O, Cl

S2- , CO2 , H2 O, Cl

Fermentao Substratos Orgnicos Compostos Orgnicos Compostos Orgnicos,

CO2 , CH4

(Fonte: Adaptada de SUTHERSAN,1998).


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Quanto maior o grau de halogenao de um composto, maiores so as taxas de

biodegradao anaerbia e menos suscetvel ele biodegradao aerbia. Processos

anaerbios de desalogenao redutiva, como a declorao redutiva, podem biodegradar

compostos fortemente halogenados, que persistem quando atacados por bactrias aerbias. A

declorao redutiva se caracteriza pela substituio do cloro por um hidrognio. Uma das

desvantagens da biodegradao anaerbia apontadas por GUSMO (1998) o fato de que

alguns subprodutos so mais nocivos que o original. Outra desvantagem, que, por serem as

taxas de biodegradao anaerbia maiores para os orgnicos mais clorados, os menos clorados

podem ficar persistentes no solo. Os processos anaerbios so mais lentos que os processos

aerbios e as tcnicas de estimulao e otimizao so ainda pouco aplicadas e conhecidas,

no sendo descritas aqui.

Os processos metablicos, aerbios ou anaerbios, se distinguem pela forma de

utilizao do carbono orgnico como substrato. Os contaminantes utilizados como substratos

primrios so, ao mesmo tempo, fonte de energia e de carbono para os microorganismos. Os

substratos secundrios no fornecem energia suficiente para sustentar a populao

microbiana, sendo necessria a presena de um substrato primrio, cujo processo de

biodegradao gere enzimas capazes de biodegradar o substrato secundrio, em um processo

de cometabolizao.

Segundo Grubb (1998), os hidrocarbonetos de petrleo so bons exemplos de

substratos primrios na biodegradao. Segundo com Suthersan (1998), os HPAs mais

pesados so biodegradados somente por cometabolismo. Quanto aos compostos halogenados

ou clorados, somente aqueles pouco clorados, com no mximo dois cloros, podem ser usados

como substratos primrios. Os mais clorados s podem ser biodegradados por

cometabolizao.

A biorremediao pode se dar in situ ou ex situ. As tcnicas de biorremediao ex situ

podem ser mais rpidas e fceis de controlar, porm requerem escavao, transporte,

tratamento e disposio do solo contaminado, sendo de mais alto custo, impacto e dificuldades

operacionais que as tcnicas in situ. As tecnologias de biorremediao in situ no requerem

escavao do solo contaminado, sendo mais baratas e causando menos perturbaes e

liberao do contaminante para o meio ambiente. Possibilitam tambm o tratamento de uma

maior quantidade de solo.

As tcnicas de biorremediao in situ so, em geral, de bioestimulao da populao

microbiana nativa (microorganismos indigenous). Se a atividade biolgica necessria para a

biodegradao efetiva de um determinado campo contaminado no for atendida pelas

condies locais, microorganismos de outros locais (exogenous) podem ser adicionados.


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Porm, enquanto vrios estudos de caso comprovam o sucesso da bioestimulao dos

microorganismos indigenous, o mesmo no ocorre em relao introduo de

microorganismos exogenous, de acordo com Grubb (1998).

A bibliografia consultada indica que a biorremediao degrada o material dissolvido na

fase lquida, no realizando a remediao dos hidrocarbonetos sob a forma de NAPL. De acordo

com Grubb (1998), as reaes de biodegradao requerem transferncia de eltrons e acesso

a nutrientes, que so inibidos na fase no miscvel (NAPL). Os compostos em fase NAPL no

so degradados diretamente; mas vo se dissolvendo medida que a fase dissolvida vai sendo

biodegradada. Alexander (1994) admite a hiptese de que os microorganismos degradem

diretamente os NAPLs na superfcie de contato. De acordo com Alexander (1994), alguns

microorganismos so capazes de biodegradar compostos sorvidos.

Os fatores que influenciam um programa de biorremediao so:

os microorganismos presentes;

o tipo de contaminante;

a extenso e localizao da contaminao;

as condies hidrogeolgicas e geotcnicas locais.

Com relao aos microorganismos presentes no solo, deve-se conhecer sua populao

inicial, sua demanda de nutrientes, sua forma de metabolismo (aerbia ou anaerbia) e sua

habilidade de biodegradar o contaminante presente no solo em uma dada concentrao.

Diferentes microorganismos degradam diferentes tipos de compostos a diferentes

concentraes e sobrevivem sob diferentes condies ambientais (EPA (2),1996). Algumas

bactrias conseguem biodegradar um determinado composto para baixas concentraes e no

o conseguem a altas concentraes.

Com relao ao contaminante, fundamental o conhecimento de suas caractersticas

fsico-qumicas, concentrao e biodegradabilidade em condies aerbias e anaerbias.

As condies hidrogeolgicas e geotcnicas determinam a acessibilidade dos

microorganismos aos contaminantes e dos nutrientes e do oxignio para a bioestimulao. As

caractersticas fisico-qumicas do solo interferem no processo, que pode ser inibido por

condies ambientais inaceitveis.


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6.3.1. Biorremediao aerbia in situ

A biorremediao aerbia in situ utilizada na recuperao de locais contaminados com

produtos derivados de petrleo, compostos fenlicos, solventes organoclorados pouco clorados

entre outros NAPLs (WEEGE, 1998). adequada principalmente aos hidrocarbonetos de

petrleo, que so os compostos mais degradveis aerobicamente, sendo os do grupo BTEX os

mais degradveis, de acordo com BEDIENT et al., (1994).

A tcnica consiste em estimular o crescimento (bioestimulao) da populao

microbiana nativa do solo (indigenous) adicionando ao solo nutrientes e oxignio e

estabelecendo condies apropriadas de temperatura necessrias para dinamizar o processo

de biodegradao. Nos casos de cometabolismo, so tambm adicionados substratos

primrios. A biorremediao aerbia in situ permite a biodegradao de contaminantes

sorvidos nas partculas slidas e dissolvidos na gua subterrnea simultaneamente.

As tecnologias de biorremediao aerbia variam na maneira como o oxignio

fornecido. So, em sua maioria, variaes do sistema patenteado por RAYMOND, 1974,

segundo Grubb, 1998. O sistema formado por poos de injeo e de extrao e possibilidade

de reinjeo da gua subterrnea. A figura 14 mostra esquematicamente um sistema de

biorremediao, onde os nutrientes e o ar so adicionados diretamente na gua subterrnea.

Figura 14. Desenho esquemtico de um sistema de biorremediao in situ.

Uma prtica bastante utilizada a combinao com sistemas de SVE e/ou air sparging

para promover a aerao necessria ao processo de biodegradao, embora o objetivo

principal da injeo de ar nos dois sistemas seja a volatilizao dos compostos.

Co

ressor

de

ar

Suprimento

de gua Poo de

extrao

Air

Sparger

Poo de

injeo

Recirculao

ou sumidouro

Material expelido

Tanque de

nutrientes


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Injees de perxido de hidrognio podem ser usadas no lugar do ar para acelerar a

atividade natural dos microorganismos. Segundo Fetter (1991) este mtodo pode ser mais

eficiente que a injeo de ar, mas pode ser txico para algumas bactrias, alm de ser mais

caro.

As tecnologias disponveis para biorremediao aerbia s se aplicam a solos

permeveis o suficiente para permitir a introduo de oxignio e nutrientes. A permeabilidade

um dos principais fatores a serem analisados em um estudo de viabilidade, sendo que de

acordo com diversos autores k deve ser maior que 10-4 cm/s. As condies hidrogeolgicas

geotcnicas locais devem viabilizar o programa, permitindo a chegada do oxignio e nutrientes

na maior extenso possvel da contaminao.

6.3.2. Biorremediao Intrnseca

A Biorremediao Intrnseca um processo onde a ao dos microorganismos se d

sem interveno humana. A tcnica consiste na previso e monitoramento dos processos de

Atenuao Natural. Por serem os processos biolgicos predominantes na atenuao natural, a

denominao biorremediao intrnseca muitas vezes utilizada como sinnimo de atenuao

natural. A Atenuao Natural Monitorada descrita no item 5.7

6.4. Tcnicas de embebio e lavagem do solo in situ

So tecnologias caracterizadas por injeo ou infiltrao de uma soluo em uma zona

saturada contaminada, seguida da aplicao de um gradiente hidrulico para extrao da gua

subterrnea e do efluente (soluo com os contaminantes), para tratamento fora do terreno

e/ou reinjeo. As solues podem consistir em surfactantes, co-solventes, cidos, bases,

solventes ou gua limpa. Pode ser considerada como uma verso in situ da lavagem de solo.

Podem ser utilizados para uma grande gama de contaminantes orgnicos, podendo ser

aplicvel em alguns compostos inorgnicos. mais aplicvel a meios de permeabilidade

moderada a alta, sendo fundamental um excelente conhecimento das condies

hidrogeolgicas locais.

Uma variedade de configuraes de poos de injeo, poos horizontais, trincheiras,

galerias de infiltrao, e poos de extrao ou trincheiras coletoras podem ser usadas para o


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contato da soluo inundante com a zona contaminada. Um sistema tpico composto por uma

rede de poos de injeo e uma rede de poos de extrao, sendo possveis diversos tipos de

combinaes. A figura 15 mostra de forma esquemtica um sistema de soil-flushing. O

nmero, localizao e profundidade dos poos dependem de vrios fatores hidrogeolgicos e

consideraes tcnico-operacionais. Os poos podem ser verticais ou horizontais (para poos

horizontais ver item 5.8).

No caso dos NAPLs, a adio de co-solventes, e de surfactantes no sistema de guas

subterrneas, para ajudar a mobilizao e solubilizao, normalmente considerada um

avano em relao ao pump and treat tradicional, pelo aumento da massa de contaminante

removida da zona contaminada e possibilidade de remoo da fase residual. Visando o

aumento da mobilizao de NAPLs, o sistema tem como objetivo principal diminuir diretamente

as tenses interfaciais ou acelerar a dissoluo do contaminante para diminuio das tenses

interfaciais Alm disso, podem ser aceleradas as reaes qumicas de: adsoro/dessoro;

cido/base; oxidao/reduo; biodegradao.

A inundao por co-solventes ou surfactantes para remediao de NAPLs, melhora o

processo de recuperao por dissoluo e/ou mobilizao do contaminante, por mecanismos

distintos, conforme descrito a seguir.

Figura 15. In Situ Soil Flushing, usando poos verticais.

(Fonte: EPA 542-f-96-006)

Sol

uo de

lavagem

S

eparador

Tratamento de

contaminantes

Controle de

emisso de gases

Soluo de lavagem/

contaminante contaminante

Soluo

de lavagem

Resduos concentrados

Poo de Injeo

Poo de

extrao

gua tratada


SCHMIDT, C. A. B.

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6.4.1. Embebio por lcool/co-solvente (alcool/co-solvent flooding)

Lquidos polares orgnicos podem ser solventes de lquidos orgnicos no-polares,

podendo aumentar a solubilidade dos primeiros na fase aquosa. A capacidade de um

determinado solvente aumentar a solubilidade de um soluto em outro solvente denominada

co-solvncia. Este fenmeno faz com que aumente a concentrao de compostos orgnicos

no polares, como os hidrocarbonetos de petrleo, na gua contaminada, em conseqncia da

presena de compostos orgnicos polares co-solventes. O co-solvente age diminuindo a tenso

interfacial entre o lquido e a gua em decorrncia do aumento da solubilidade dos NAPLs

O lcool um dos solventes/co-solventes mais utilizados. Os co-solventes so miscveis

em gua e os NAPLs neles se solubilizam, de forma a que se forme uma fase nica. A tenso

interfacial decresce com o aumento da solubilidade tendendo a zero para um sistema miscvel.

O aumento da solubilidade produz tambm uma diminuio na soro do contaminante pelas

partculas slidas.

A predominncia do mecanismo de dissoluo ou da mobilizao do NAPL em um

sistema de embebio por lcool/co-solvente determinada pelo solvente e concentraes

utilizadas.

6.4.2. Embebio por surfactantes (Surfactant flooding)

Os surfactantes so agentes ativos em sabes e detergentes, e apresentam habilidade

tanto para diminuir as tenses interfaciais como para aumentar a solubilidade dos NAPLs.

Essas habilidades decorrem do fato de que os surfactantes tm uma poro polar e outra no-

polar. No contato entre o surfactante e o NAPL, as molculas se posicionam ao longo da

interface, com suas extremidades polares na gua e no-polares no NAPL, causando uma

diminuio da tenso interfacial.

Quando presentes em uma concentrao suficiente, as molculas de surfactante

formam agregados orientados chamados micelas. Na gua as molculas em uma micela so

arranjadas com suas extremidades polares para fora e suas extremidades no-polares para

dentro. As micelas podem incorporar molculas de NAPLs, produzindo um aparente aumento

de solubilidade. Uma vez incorporado pelas micelas, o composto transportado como se fosse

uma fase dissolvida.


SCHMIDT, C. A. B.

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A soluo injetada pode ser composta de mais de um surfactante, podendo incluir lcool

ou sal para otimizar o processo de remoo da contaminao por uma combinao de

dissoluo e deslocamento. A predominncia da dissoluo ou mobilizao controlada pela

formulao da soluo de surfactante. A soluo extrada pode ser tratada e o surfactante

reciclado.

6.5. Barreiras permeveis reativas

Barreiras Reativas so estruturas permeveis instaladas no subsolo, no caminho do

fluxo das guas subterrneas contaminadas, com o objetivo de tratar os contaminantes

dissolvidos, quando so atravessadas por esses. Trata-se de trincheiras ou paredes verticais

escavadas e preenchidas com material reativo para promover o tratamento passivo dos

contaminantes, protegendo da contaminao o solo jusante como mostra a figura 16. O

processo de tratamento que ocorre tipicamente de degradao, soro e precipitao do

contaminante. aplicvel a uma larga gama de contaminantes orgnicos e inorgnicos.

O material reativo normalmente misturado com areia, de forma a tornar a barreira

mais permevel que o solo local. Assim o fluxo atrado pela barreira, ou seja, promove-se

um caminho preferencial de fluxo.

As barreiras reativas funcionam idealmente para solos com permeabilidade moderada a

alta, com um significativo fluxo advectivo das guas subterrneas. Como o processo s trata a

fase dissolvida, deve ser obrigatoriamente associado a outros mtodos no caso de NAPLs.

As dimenses das barreiras so definidas pelas dimenses da pluma de contaminao.

Para completa remediao, a barreira deve ser construda com largura e profundidade

suficientes para ser atravessada por toda a pluma de contaminao. A profundidade da

barreira obedece profundidade atingida pela pluma de contaminao, assim nas

contaminaes por DNAPLs as profundidades das barreiras precisam ser maiores que nas

contaminaes por LNAPLs.

Em termos de profundidades, para as barreiras reativas, o ideal que a contaminao

no exceda a profundidade de 15 m (EPA-542-F-96-016, 1996). As profundidades tratadas

podem ser maiores e ficam limitadas pelos equipamentos disponveis para escavao e

condies locais.


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NT Barreira de tratamento

gua subterrnea limpa

gua subterrnea contaminada

Direo do fluxo

Figura 16. Desenho esquemtico do funcionamento da barreira reativa.

Se a pluma for muito larga ou profunda, as grandes dimenses da barreira podem

torn-la invivel tcnica e/ou economicamente. No caso de grande largura da pluma, podem

ser utilizadas paredes verticais de baixa permeabilidade, que direcionem o fluxo da gua

subterrnea para as barreiras permeveis (reatores) sob a forma de um funil, como mostra a

figura 17. A barreira impermevel ou reator e o funil formado pelas paredes impermeveis

formam o conjun

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