Investigação para Remediação – 2/4

By Leandro Romeiro - maio 12, 2015 6:17 PM - 0 Comentários

 

Principais Técnicas de Remediação

Durante os últimos anos, misturas complexas de contaminantes tem sido acumuladas no ambiente, incluindo metais e compostos químicos sintéticos e derivados de petróleo.
Técnicas convencionais como a escavação dos solos contaminados, seguida de tratamento ou disposição em aterros, tem sido utilizadas para efetuar a remediação de locais contaminados, apesar de apresentarem, muitas vezes, elevados custos, bem como possibilitarem impactos adicionais ao ambiente. Por outro lado essas técnicas são efetivamente eficientes, requerem prazos curtos de operação e propiciam um descomissionamento mais rápido da área. Além das técnicas de remoção e redisposição de solos, outras técnicas tem sido aprimoradas, testadas e avaliadas em relação a sua eficiência/eficácia e custo, incluindo a contenção, biorremediação, dessorção térmica, oxidação química, extração de vapores, bombeamento e tratamento de águas subterrâneas.

Atualmente, dados os altos custos envolvidos na remediação de áreas contaminadas, a atenuação natural com monitoramento tem sido adotada como uma possibilidade de intervenção, em locais contaminados por substâncias orgânicas biodegradáveis, nas condições naturais do meio. Esta alternativa é baseada na capacidade de atenuação natural de contaminantes, no solo e nas águas subterrâneas, a qual, em geral, ocorre durante um longo período de tempo, durante o qual não devem ocorrer riscos para a saúde pública, para o ambiente e para os demais bens a proteger . Sua adoção deve ser precedida de um estudo criterioso, que inclua uma previsão da evolução das plumas de contaminação, uma metodologia de avaliação de risco e o monitoramento durante todo o período necessário para que se atinjam as metas de remediação desejáveis. Ressalta-se que, nos casos de adoção da técnica da atenuação natural, os custos envolvidos na fase de estudos costumam ser bastante elevados, face à grande quantidade de informações necessárias para subsidiar a tomada de decisão.

Uma outra possibilidade de intervenção seria a alteração do uso e ocupação do solo. Esta alternativa de intervenção é análoga à atenuação natural com monitoramento, envolvendo os mesmos princípios, com a diferença de que, para garantir a ausência de riscos à saúde pública, ao ambiente e aos demais bens a proteger, faz-se necessária uma redefinição ou restrição do uso do solo na área afetada. Esta restrição deve permanecer válida por prazo indeterminado, durante o qual um programa de monitoramento constante deve ser mantido.

As várias técnicas de remediação praticadas atualmente podem ser distinguidas em dois “status” de aplicação, ditos tecnologias consagradas e tecnologias inovadoras ou emergentes.

Técnicas consagradas são aquelas sobre as quais já se possui suficiente conhecimento técnico para prever resultados ou, em função disto, que não requerem mais testes de laboratório ou testes piloto, podendo ser aplicadas diretamente no campo, em larga escala.

Tecnologias emergentes ou inovadoras são tecnologias em desenvolvimento, como opções alternativas de tratamento de locais contaminados àquelas tradicionalmente empregadas. O principio empregado no desenvolvimento dessas técnicas é o de diminuir a periculosidade ou nível de toxicidade dos contaminantes presentes numa determinada área, por meio da degradação biológica ou da modificação química, utilizando-se reações que neutralizem ou decomponham esses compostos; ou ainda, por meio da retirada de determinadas frações dessa contaminação, tais como fases gasosas ou outras. Dentre os objetivos destas alternativas, além da redução ou eliminação da periculosidade, inclui-se a redução de custos, porém, nem sempre seguido da redução de tempo.

Embora essas técnicas possam ser empregadas como alternativas plenas de remediação, normalmente são utilizadas em parceria com outras técnicas ou métodos já consagrados, a fim de aumentar a sua eficiência. Algumas dessas técnicas são, ainda, de cunho experimental e, apesar de trazerem bons resultados, encontram-se em fase de estudo e aprimoramento. Requerem, portanto, antes de sua aplicação, uma série de testes e experimentações que comprovem sua viabilidade técnica para os contaminantes e local pretendidos. Normalmente, antes de qualquer emprego, são feitos testes de laboratório, que comprovem a exequibilidade das reações esperadas. O passo seguinte é realizar um novo teste em pequena escala, para simular a reação que de fato ocorrerá em campo, face a todos os intervenientes, como uma primeira avaliação de sua eficiência e uma primeira antecipação dos futuros custos envolvidos. Após esse passo, são realizados novos testes, os chamados testes-piloto, em campo, porém ainda com uma abrangência limitada, para comprovar a viabilidade observada em laboratório, de uma forma mais próxima da situação real.

No presente item são apresentados os métodos de remediação que têm sido mais empregados com sucesso ao longo dos anos, seja “in situ”, “on site” ou “ex situ” e que são aceitos em todo o mundo pelas agências reguladoras e cortes de justiça. Inclui-se a remoção e redisposição de solos, o bombeamento e tratamento de águas subterrâneas, a injeção de ar na zona saturada (air sparging), a extração de vapores, a biorremediação, as barreiras reativas e a atenuação natural monitorada. Outras técnicas mais recentes também serão discutidas.

Deve-se observar também que algumas agências ambientais consideram os métodos “on site” e “ex situ” como similares a processos de tratamento de resíduos sólidos ou de efluentes líquidos, submetendo sua implantação aos mesmos requisitos exigidos para o licenciamento e operação desses últimos sistemas. Para um melhor embasamento da questão, recomenda-se ao leitor que consulte também as normas e procedimentos utilizados para projetos e licenciamento dessas unidades.

Um descrição resumida de cada método será apresentada, incluindo os princípios básicos envolvidos e considerações sobre o projeto, implantação, operação e manutenção. Também serão tecidos comentários sobre aplicabilidade, limitações, expectativa de eficiência/eficácia, prazos esperados para atingir os objetivos de remediação, vantagens, desvantagens e custos.

 

Remoção e Redisposição de Solos

A remoção e redisposição de solos é uma das práticas mais tradicionais e consagradas dentre aquelas empregadas na remediação de locais contaminados.

Apesar de possibilitar a eliminação dos principais focos de contaminação na zona insaturada, esta prática deve ser realizada com cautela, pois pode propiciar a intensificação de algumas vias de exposição ao risco (como a inalação de vapores e materiais particulados contaminados) e a transferência de passivo de um compartimento ambiental a outro (durante a escavação, o armazenamento, o transporte e a redisposição dos solos contaminados).

Deverá seguir um plano, que contemple os seguintes aspectos:
– medidas de proteção individual dos trabalhadores, para evitar riscos de inalação, ingestão ou absorção dérmica de poluentes;
– medidas de segurança, para evitar a emissão de contaminantes e a exposição da população vizinha a riscos, durante as operações de escavação, armazenamento intermediário e transporte de solos escavados ao local de disposição final;
– armazenamento intermediário de acordo com normas técnicas da ABNT;
– tratamento e disposição final dos solos escavados em local adequado, previamente aprovado pelo órgão ambiental.

Dentre os procedimentos de segurança, operação e controle a serem previstos incluem-se:
– zoneamento de segurança em três zonas: sem risco, onde as atividades não incluem solos contaminados e os equipamentos estão descontaminados; semicrítica e intermediária, com acesso restrito e onde ocorrerá a    descontaminação de equipamentos e crítica, onde se dará a remoção, acondicionamento e estocagem de apoio dos solos escavados;
– treinamento de pessoal;
– utilização de equipamentos de proteção individual;
– isolamento da zona crítica, sendo que nos casos mais complexos deverá ser prevista a construção de galpão, hermeticamente fechado e trabalhando em depressão, para evitar a saída de vapores e material particulado por via atmosférica e o contato de águas de chuva com a área contaminada e com os solos removidos;
– instalação de lavador de caminhões e equipamentos, com sistema de tratamento das águas de lavagem;
– monitoramento da qualidade do ar e medidas de controle;
– procedimentos de emergência.

As operações serão realizadas respeitando-se as normas de segurança, no que se refere à tolerância à exposição ao calor, tempo de permanência na área crítica e supervisão por técnico de segurança, mediante utilização dos EPIs requeridos.

Em geral, os solos contaminados são considerados resíduos e, por conseguinte, devem ser classificados, armazenados, transportados e dispostos nas condições estabelecidas em normas ABNT.

A remoção e redisposição de solos, dependendo da quantidade de material removido, pode se tornar a alternativa mais onerosa, dentre as técnicas de remediação pois, além dos custos relacionados com a remoção propriamente, devem ser considerados os custos de transporte, tratamento e disposição final do solo removido. Esta prática apresenta a desvantagem de que a remoção deve ser realizada com todos os cuidados para que não ocorra a propagação da contaminação para outros meios, inicialmente não afetados, como o ar e as águas, a exemplo do que ocorreria durante a remoção de solos contaminados com substâncias voláteis. O transporte e o tratamento “of site” dos solos possibilitam a transferência do problema para outros locais que também poderão vir a se tornar contaminados. Por estas razões a adoção da técnica de remoção de solos se justifica nos casos de presença de resíduos perigosos, solos altamente contaminados ou em que uma análise mais criteriosa demonstre a impossibilidade de aplicação de outras técnicas, de maneira a se atingir as metas de remediação requeridas, no intervalo de tempo desejado.

O tratamento “on site” dos solos escavados ou sua disposição em aterros apresentam custo usualmente inferior ao do seu tratamento “of site”. Os inconvenientes são reduzidos se a execução do aterro também for realizada no mesmo local, eliminando-se o transporte dos solos contaminados. Entretanto, durante o período de tratamento, as áreas envolvidas sofrerão restrições de uso e ocupação. No caso de aterros, estas áreas terão restrições com prazo longos e indefinidos.

 

Bombeamento e Tratamento de Águas Subterrâneas

Este método consiste em remover as águas contaminadas, por meio de poços de extração, para que ela seja tratada e redisposta.

Trata-se, também, de um dos métodos mais antigos de remediação e embora recentemente tenha sido substituído ou utilizado em combinação com outros métodos de remediação, ainda é largamente usado para remediar águas subterrâneas contaminadas em todo o mundo.

O método de bombeamento e tratamento de águas subterrâneas também é bastante empregado para a contenção hidráulica de plumas de contaminação.

O princípio do método é remover a maior parte possível da água subterrânea contaminada, por meio da advecção, usando poços de extração e bombeando a água até a superfície para tratamento. Consiste fundamentalmente em posicionar geográfica e estrategicamente um poço (ou série de poços) em uma pluma de contaminação, para extrair a água utilizando bombas e, posteriormente, tratar a água na superfície, mediante o emprego de sistemas que tipicamente empregam filtros, extração de compostos voláteis em torre de aeração (também conhecido como “air stripping”) ou carvão ativado.

O vapor extraído também deve ser tratado.

As águas subterrâneas e os vapores tratados devem ser posteriormente descartados, de acordo com procedimentos previamente aprovados pelas agências reguladoras locais e em conformidade com a legislação vigente.

Um sistema de bombeamento e tratamento é projetado com base:
– na hidrogeologia local e regional (levando-se em conta a heterogeneidade quanto a permeabilidade, sobretudo na relação entre permeabilidade vertical e horizontal, que influencia a taxa de captura);
– nas características hidráulicas do aquífero contaminado e;
– nas características dos contaminantes presentes na água subterrânea.

O posicionamento dos poços de extração depende do objetivo pretendido.

Quando o objetivo é eliminar o máximo possível de contaminantes, os poços são geralmente locados imediatamente a jusante da fonte de contaminação ou no núcleo mais concentrado da pluma.

Se o objetivo for conter o avanço da frente da pluma, para evitar impactos a receptores sensíveis, nos casos em que a pluma esteja migrando para fora dos limites da área, ou esteja próxima ou já atingindo um receptor, os poços são locados nos limites da pluma de contaminação.

O projeto e a construção dos poços de extração são específicos para cada local e, além das condições hidrogeológicas e do tipo de contaminante, é condicionado pelo uso do solo e pela distribuição tri-dimensional do contaminante.

Atualmente são empregados modelos computacionais para determinar as zonas de captura em sistemas de remediação por bombeamento e tratamento de águas subterrâneas, em planta e em perfis verticais (considerando o efeito da razão entre a condutividade hidráulica horizontal e a vertical Kh/Kv). No projeto do sistema, a profundidade de captura vertical é comparada à extensão vertical da pluma existente, para assegurar que toda a pluma seja capturada. Para plumas médias ou grandes, geralmente são utilizados mais do que um poço de extração, projetados, locados e construídos, em relação ao poço adjacente, de maneira que seus cones de depressão se interceptem e capturem toda a extensão da pluma em migração.

Os modelos computacionais também são empregados para fazer prognósticos de desempenho, eficiência e eficácia dos sistemas projetados, bem como para estimar os tempos necessários para atingir as metas de remediação estabelecidas.

Poços de monitoramento são empregados de maneira conjugada aos poços de bombeamento, para monitorar os cones de depressão dos poços de bombeamento, as mudanças na profundidade da água subterrânea que está sendo bombeada, a qualidade desta água dentro e fora da pluma e para verificar se a pluma está avançando, diminuindo ou se está estabilizada.

Quando as condições hidrogeológicas e de transporte do contaminante nas águas subterrâneas forem favoráveis, o método de bombeamento e tratamento poderá ser aplicado sem restrições. Nos casos em que o subsolo for pouco permeável e o transporte de contaminantes muito retardado, pelas características intrínsecas dos materiais constituintes do subsolo, o método encontrará restrições a sua aplicação.

Na maior parte dos sistemas de bombeamento e tratamento, os poços permanecem bombeando 24 horas por dia e 7 dias por semana, por muitos anos.

A operação e manutenção pode ser relativamente onerosa pois, além do sistema operar continuamente por muitos anos, é necessária a amostragem e análise periódica de água em vários pontos do sistema, para determinar as concentrações do contaminante na água não tratada (originada do poço de extração) e as concentrações dos contaminantes na água tratada e no ar (para assegurar que os limites estabelecidos estejam sendo atingidos antes do descarte final). Os resultados da amostragem auxiliam a avaliação do volume de contaminante removido, com base nas concentrações da água subterrânea e nas taxas de bombeamento praticada.

Os custos mais elevados, dentre aqueles envolvidos na operação e manutenção de um sistema de bombeamento e tratamento por longo prazo, incluem o consumo de energia elétrica, o consumo de materiais para tratamento de águas e vapores (sobretudo se o sistema de tratamento incluir carvão granular ativado) e a realização de análises químicas.

Atualmente os sistemas de bombeamento e tratamento de águas subterrâneas são quase que totalmente automatizados e necessitam apenas de uma manutenção de rotina semanal ou mensal, o que ajuda a reduzir os custos de operação do sistema.

A maior parte dos sistemas de bombeamento e tratamento são muito eficientes no início, removendo grandes volumes do contaminante do aquífero impactado. Todavia, depois de um certo período de operação, os níveis de concentração tendem a se estabilizar ou decrescerem em uma taxa muito baixa, aproximando-se assintoticamente de um determinado valor que pode ser maior, igual ou inferior às concentrações-alvo, que geralmente estão na faixa de ppb (partes por bilhão).

Após uma redução inicial significativa nas concentrações do contaminante, os sistemas de bombeamento e tratamento podem operar por anos sem que novas alterações significativas no quadro ocorram.

Os sistemas de bombeamento e tratamento de águas subterrâneas sempre deixam concentrações residuais de contaminantes no aquífero, mas são inigualáveis para a contenção de plumas.

Isto acontece porque quase todos os contaminantes são afetados por:
a) Taxas de retardamento (dificuldade de remoção através do bombeamento e tratamento se o contaminante tem média a alta tendência a ser adsorvido);
b) Dispersão no aquífero (causada por diferenças nas velocidades da água subterrânea em micro e macro escala no aquífero);
c) Difusão (o contaminante lentamente se difunde de zonas de mais alta concentração para zonas de mais baixa concentração);
d) Características heterogêneas do aquífero impactado (principalmente materiais de granulometria fina, nos quais o contaminante pode se difundir por décadas).

A vantagem do método de bombeamento e tratamento é que, além de ser muito eficiente para a remoção de grandes volumes de contaminantes do aquífero, ele também é eficiente, se projetado corretamente, para interromper a migração de plumas e para certos objetivos específicos, como a criação de cones de depressão para auxiliar a remoção de fases livres leves não-aquosas (LNAPLs).

No que se refere à eficiência/eficácia do método para a contenção de plumas, a partir de um estudo realizado pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA) em 1992, concluiu-se que o método de bombeamento e tratamento foi bem sucedido na contenção hidráulica de plumas de contaminantes em fase dissolvida em 15 de 24 locais em que foi empregado (USEPA, 1992). Outro estudo da USEPA em 1999 verificou que os objetivos de contenção foram alcançados em 21 de 25 locais.

Já, no que se refere à eficiência/eficácia do método para atingir metas de remediação muito restritivas, outra avaliação da efetividade do método foi realizada pelo Conselho Nacional de Pesquisa americano (NRC), que concluiu que o método bombeamento e tratamento atingiu as metas de remediação previstas em apenas 8, num total de 77 locais e dificilmente atingiria os objetivos de remediação em outros 34 locais do mesmo total de 77 (NRC, 1994). Este trabalho foi posteriormente confirmado por um estudo da USEPA em 1999, que verificou que apenas 2 no total de 28 locais reavaliados atingiram os objetivos de remediação do aquífero. Adicionalmente, nenhum local da Lista Nacional de Prioridades (NPL) da USEPA com água subterrânea contaminada por fase líquida densa não-aquosa (DNAPLs) foi remediado até os Níveis Máximos de
Contaminação (MCL’s), utilizando exclusivamente o método bombeamento e tratamento.

Assim, sempre que se pretende atingir metas de remediação muito restritivas para as águas subterrâneas, o método de bombeamento e tratamento costuma ser empregado em associação a outro método que será empregado como polimento.

 

Extração de Vapores do Solo

O método de extração de vapores do solo, também conhecido pela sigla SVE, decorrente de sua terminologia em inglês “soil vapor extration”, consiste na extração de vapores do solo, por meio da aplicação de vácuo. Com a redução da pressão, um fluxo de ar é induzido na subsuperfície, volatilizando e eliminando os compostos orgânicos voláteis (VOCs).

O SVE é um método de remediação “in situ” para tratar compostos orgânicos voláteis. Originalmente a tecnologia foi usada para remover os vapores do solo, prevenindo a migração de vapores para edificações. A primeira geração de sistemas de SVE foi utilizada em aterros, para remoção de gás metano. A segunda geração, cuja aplicação se iniciou internacionalmente nos anos 80, já passou a ter, como foco específico, a remoção de VOCs do solo, ao invés da simples captação de gases.

Adicionalmente à volatilização, o sistema de SVE também remove alguns hidrocarbonetos por biodegradação. A volatilização ocorre quando o fluxo de ar entra em contato com hidrocarbonetos residuais, ou com películas de água contendo hidrocarbonetos dissolvidos. A biodegradação ocorre porque o fluxo de ar induzido fornece oxigênio para a biodegradação aeróbica.

Um sistema de SVE padrão consiste em vários poços de extração de vapores, locados na área contaminada, onde os vapores são extraídos pelo poço e direcionados para um tanque final de ar/água, passando por uma torre de vácuo e por uma estação de tratamento de vapor. O sistema também dispõe de amostradores de vapores, instalados em subsuperfície, próximos aos poços de extração e de vários pontos de amostragem, na tubulação que vai dos poços de extração até a estação de tratamento de vapor. Estes amostradores em subsuperfície e na tubulação, são usados para coleta de amostras para análise de vários parâmetros, com a finalidade de avaliar a efetividade do sistema.

Os poços de extração de vapor devem ser locados de forma que suas zonas de influência (geralmente determinadas em teste piloto) se interceptem e devem ser adequadamente projetados e instalados, de forma a evitar zonas potenciais de estagnação (áreas impactadas onde o ar não é removido pelos poços de extração).

Hidrocarbonetos com alta fração volátil serão removidos mais rapidamente usando o SVE, enquanto que os compostos com menor fração volátil serão removidos de forma menos eficiente. As faixas de volatilização variam de mais de 90% para a gasolina a menos de 10% para o óleo cru. O SVE é uma tecnologia de remediação interessante para gasolina e combustível de aviação, dadas suas altas taxas de volatilização. Também pode ser usado para remediar compostos com faixas de hidrocarbonetos menos voláteis, auxiliando a biodegradação.

A limitação do sistema de SVE é que ele se baseia fundamentalmente na aplicação de fluxos de ar, o que o condiciona a três fatores específicos: volatilidade do contaminante; ausência de ar em ambientes saturados e permeabilidade da matriz do solo.

O SVE geralmente é limitado pela permeabilidade dos solos e pelo nível de saturação por água. Normalmente não irá funcionar bem em solos de baixa permeabilidade como siltes e argilas, ou em camadas muito saturadas, como a franja capilar ou abaixo do nível d’água. Entretanto, a ampliação das taxas de vácuo (vácuo muito alto aplicado com bombas especiais), mostrou-se efetiva em alguns solos de baixa permeabilidade.

As limitações do SVE levaram a duas mudanças na década de 90:
– A primeira foi o uso de energia térmica para aumentar a volatilização dos contaminantes;
– A segunda foi o uso de biorremediação para aumentar a remoção do contaminante, pois o SVE aumenta os níveis de oxigênio em subsuperfície.

A ausência de ar na zona saturada levou ao desenvolvimento de uma tecnologia de duas fases, com o uso direto de altos vácuos aplicados para expulsar a água e ventilar o solo na zona saturada, o que permitiu ao sistema de SVE tratar a contaminação abaixo do nível d’água.

A baixa permeabilidade em alguns solos levou ao desenvolvimento de sistemas alternativos que injetam ar altamente pressurizado para abrir canais no subsolo, permitindo que o ar circule mais livremente e melhorando a eficiência do sistema.

O SVE é comumente usado em combinação com um sistema de injeção de ar comprimido conhecido pela terminologia em língua inglesa como “Air Sparging”, para tratar contaminantes em solos saturados e na água subterrânea.

Para remoção de alguns solventes clorados, que são mais propensos à biodegradação do que à volatilização, o SVE pode eventualmente ser usado, em conjunto com outro processo denominado como bioventilação, o qual será descrito a seguir. A bioventilação geralmente envolve a indução de um fluxo de ar mínimo através da zona vadosa, que seja suficiente para biodegradar aerobicamente os compostos semi-voláteis que estejam presentes. Em teoria, a vazão de fluxo de ar não deve resultar na saída para a atmosfera de quantidades significativas de vapores de contaminantes.

Até 1995, o sistema de SVE já havia sido usado em mais 139 áreas integrantes do programa SUPERFUND dos Estados Unidos e em quase 9.000 locais com tanques subterrâneos de armazenamento de combustíveis. A tecnologia teve sucesso de moderado a alto, para tratar produtos com hidrocarbonetos mais voláteis, em solos mais permeáveis. Os sistemas de SVE também tiveram sucesso em remediação de solos impactados por solventes clorados e de forma geral, quanto mais altos forem a pressão de vapor e a Constante de Henry do solvente clorado, maiores as chances de sucesso do SVE para volatilizar e remover o contaminante.

 

Injeção de Ar na Zona Saturada

Este método, utilizado para remediação “in situ” de águas subterrâneas contaminadas, consiste na injeção de ar comprimido, em volumes e pressões controlados, na água subterrânea, abaixo dos pontos mais profundos da contaminação. Conhecido pela sua terminologia em língua inglesa “air sparging”, é aplicado para aquíferos não-confinados. Tem sido internacionalmente aplicado desde o final dos anos 80, mas seu uso tornou-se mais comum a partir da segunda metade dos anos 90.

Durante a aplicação deste método, ocorrem três processos de transferência de massa:
– extração “in situ” dos compostos orgânicos voláteis (VOCs) dissolvidos;
– volatilização da contaminação em fase adsorvida abaixo do nível d’água e;
– aumento da biodegradação dos contaminantes em fase adsorvida e dissolvida, em função do aumento dos níveis de oxigênio dissolvido.

Ocasionalmente, o processo de injeção de ar na zona saturada é utilizado em conjunto com o método de extração de vapores (SVE), para aumentar a remoção dos contaminantes voláteis na zona vadosa, ou zona insaturada.

O método “air sparging” é similar ao bombeamento e tratamento, porque ambos os métodos utilizam o transporte advectivo para remover os contaminantes da água subterrânea. No caso do sistema de bombeamento e tratamento, utiliza-se o transporte advectivo da água e no caso do sistema “air sparging”, utiliza-se o transporte advectivo do ar.

O processo “air sparging” é uma opção interessante de remediação quando contaminantes orgânicos facilmente biodegradáveis e/ou voláteis estão presentes na água subterrânea, em aquíferos não confinados, com solos relativamente homogêneos e permeáveis.

O sistema é composto por um ou mais poços, por meio dos quais o ar comprimido é injetado no aquífero, utilizando-se um compressor que não use derivados de petróleo e contenha válvulas de controle de bombeamento e medidores de pressão. O ar é injetado com volume e pressão controlados, geralmente determinados previamente, a partir da execução de um teste piloto no local de aplicação. A eficiência do método é medida usando sondas de monitoramento, posicionadas tanto na zona saturada como na zona não-saturada. Essas sondas são utilizadas para medir a extensão lateral da sobrelevação da água subterrânea; o aumento dos níveis de oxigênio dissolvido e potencial de oxi-redução (comparados às condições iniciais antes da operação do sistema); o aumento da pressão dentro do cone e a redução nas concentrações de VOCs. A sobrelevação da água subterrânea pode causar problemas, caso exista produto sobrenadante em fase livre no aquífero, pois irá propiciar o espalhamento do produto.

A geologia do local deve ser considerada para a aplicação do método, cuja eficiência é diretamente influenciada pela maior ou menor facilidade que os fluxos de ar injetado tenham para migrar na direção vertical. As duas principais limitações de ordem geológica são a condutividade hidráulica e a homogeneidade. Alguns problemas podem ocorrer se a permeabilidade do solo for muito baixa ou muito alta.

Em camadas de cascalho, por exemplo, cujos poros são muito grandes, a migração horizontal é pequena, sendo que o ar tenderá a migrar verticalmente e o poço de injeção terá um raio de influência muito limitado.

A baixa eficiência também ocorre em camadas de argila pouco condutivas, onde o poço de injeção também terá um raio de influência limitado.

A injeção contínua de ar no aquífero e o deslocamento da água dos poros do solo podem resultar na formação de bolsões de ar, que acabam gerando resistência ao
movimento da água subterrânea.

O sistema deve ser implantado de maneira a gerar um “cone de influência” a partir do(s) poço(s) de injeção que cubra(m) a área contaminada. Geralmente são utilizados múltiplos poços, para que seus “cones de influência” se interceptem e cubram toda a área de interesse.

A aplicabilidade do método, para um determinado contaminante, é influenciada principalmente pelo potencial de extração dos VOC’s por volatilização e pela biodegradabilidade dos compostos. O potencial de volatilização é influenciado pela Constante de Henry. Compostos como benzeno, tolueno, xileno, etilbenzeno, tricloroeteno (TCE) e tetracloroeteno (PCE) são considerados, como sendo, facilmente extraíveis ou de alto potencial de extração. A volatilização de um composto está diretamente relacionada à sua pressão de vapor. A maioria dos VOCs é considerada facilmente volatilizável, por definição. A biodegradabilidade de qualquer composto, sob condições anaeróbicas, é dependente de sua estrutura química e de parâmetros ambientais. Alguns VOCs, como compostos derivados do petróleo e acetona, são facilmente degradáveis. Outros, como os solventes clorados por exemplo, não se degradam facilmente nestas mesmas condições.

A presença de ferro dissolvido (Fe2+) na água subterrânea também pode ser uma limitação para a aplicação deste método de remediação, pois pode resultar na redução da permeabilidade do solo da zona saturada durante a operação.

Quando o ferro dissolvido é exposto ao oxigênio injetado, ele se oxida para a forma insolúvel de óxido de ferro (Fe 3+), a qual pode precipitar e causar a oclusão dos poros, reduzindo a região disponível para o fluxo de ar na zona saturada. Esta precipitação ocorre predominantemente na seção filtrante do poço de injeção de ar, causando a perda de sua eficiência de injeção e a sua completa desativação após períodos curtos de funcionamento. A aplicação do método é considerada efetiva em locais com concentrações de Fe2+ inferiores a 10 mg/L. Entre este valor e 20 mg/L, o sistema requer testes constantes e reposição dos poços de injeção. Acima de 20 mg/L de Fe2+, a aplicação da técnica de injeção de ar na zona saturada não é recomendada.

A instalação de um sistema de injeção de ar na zona saturada deve ser precedida da execução e interpretação dos resultados de um teste piloto no local de aplicação. As etapas de pré-projeto, para execução de um teste piloto padrão, devem incluir os seguintes itens:
– Avaliação dos poços de monitoramento e pontos de amostragem existentes e avaliação da necessidade de instalação de poços de amostragens adicionais, para monitorar os resultados do sistema;
– Instalação de poços de injeção e poços de monitoramento adicionais necessários;
– Determinação das especificações técnica do compressor de ar;
– Determinação das especificações da instrumentação, incluindo gerador, medidores de pressão e de nível d’água, medidores de vazão, medidores de oxigênio dissolvido, medidores de potencial de oxi-redução, e medidor de vapores orgânicos.

Dentre os objetivos do teste piloto incluem-se: determinar a viabilidade técnica do método; determinar os raios de influência dos poços em função de diferentes vazões de injeção; determinar a vazão mínima de injeção e avaliar os efeitos adversos.

Durante a execução do teste piloto devem ser realizadas as seguintes medições: taxas de vazão, pressão de injeção no poço de “air sparging”, sobrelevação do nível d’água, leituras da pressão de saturação, concentração de oxigênio dissolvido, observação visual da formação de bolhas, concentrações na zona vadosa e na água subterrânea.

 

Biorremediação

A biorremediação consiste na transformação ou destruição de contaminantes orgânicos por decomposição biológica, pela ação de microrganismos de ocorrência natural no solo (bactérias, fungos e protozoários). Estes microrganismos são capazes de biodegradar poluentes tóxicos, para obtenção de energia (alimento), em substâncias como dióxido de carbono, água, sais minerais e gases (metano e sulfeto). Dentre os compostos biodegradáveis incluem-se os hidrocarbonetos derivados do petróleo, os preservantes de madeira (creosoto e pentaclorofenol), os solventes halogenados e os pesticidas. O contaminante funciona como fonte de carbono para os microrganismos, sendo necessário o fornecimento de nutrientes como nitrogênio e fósforo, bem como um agente oxidante, que funcione como receptor de elétrons, além de outros nutrientes específicos para cada contaminante.

Os microrganismos estão presentes na natureza em todos os locais, nos solos, em águas subterrâneas, e nos oceanos, sendo parte integrante dos processos naturais de destoxificação.

A biorremediação compreende duas técnicas: bioestimulação e bioaumentação.

A bioestimulação é a técnica de biorremediação em que o crescimento dos microrganismos naturais, autóctones ou indígenos da comunidade do local contaminado, é estimulado por práticas que incluem a introdução de: oxigênio, nutrientes, substâncias para correção do pH do meio e receptores de elétrons específicos para a degradação da contaminação. Os microrganismos autóctones ou indígenos são aqueles pertencentes às espécies nativas de regiões biogeográficas, onde participam de funções reprodutivas, ciclo de nutrientes e fluxo de energia. Quanto maior a população de microrganismos que degradam o contaminante dentro da área de remediação, mais rápido e mais eficiente será o processo de biorremediação.

Em locais onde, após a contagem das bactérias heterotróficas totais e fungos, foi identificada uma insuficiência de microrganismos indígenos (ou autóctones), para a biodegradação do contaminante em questão, mesmo após a tentativa de bioestimulação, a aplicação de microrganismos não indígenos (alóctones) poderá ser considerada. Esta técnica consiste na “bioaumentação” ou aplicação de produtos biotecnológicos e quando bem utilizada, pode acelerar a completa biodegradação do contaminante devendo, entretanto, serem considerados os seguintes aspectos:
– O local contaminado deverá ser devidamente caracterizado, para a adequação da melhor tecnologia de remediação aplicável;
– O produto biotecnológico deverá ser devidamente avaliado e liberado pelo órgão competente de controle ambiental. Antes de sua utilização, deve ser identificado, caracterizado e testado em sua toxicidade, ecotoxicidade, eficiência/eficácia para atingir os objetivos pretendidos e inocuidade ao ambiente;
– Os microrganismos aplicados devem ser avaliados caso a caso, sendo específicos para promover a biodegradação total do(s) contaminante(s) presentes na área de interesse até gás carbônico e água, sem acúmulo de    subprodutos e metabólitos e;
– Os microrganismos aplicados devem atuar em sinergismos com as espécies indígenas do local, sem interferir nos processos biogeoquímicos naturais.

A utilização de produtos biotecnológicos não deve ser interpretada como a solução de todos os problemas de contaminação, sendo que os processos convencionais, como já estão estabelecidos, devem ser os mais utilizados quando o contaminante é degradável e não tóxico. Esta biotecnologia está sendo desenvolvida com vistas aos contaminantes recalcitrantes e complexos, como organoclorados e pesticidas, ou casos específicos onde um resultado mais rápido é necessário.

O fator crítico para definir se a biorremediação é a tecnologia mais apropriada para o local contaminado é a biodegradabilidade do contaminante. A próxima Tabela mostra um resumo dos principais contaminantes e respectiva susceptibilidade para biorremediação.

Como vantagens e desvantagens da biorremediação podemos citar:
* Vantagens:
– Habilidade dos microrganismos de biodegradar substâncias perigosas ao invés de meramente transferir o contaminante de um meio para outro;
– Eficiente em meios homogêneos e de textura arenosa;
– Baixo custo comparativamente a outras técnicas de remediação, se os compostos forem facilmente degradáveis;
– A tecnologia pode ser considerada como destrutiva dos contaminantes;
– Permite atingir concentrações alvo ambientalmente aceitáveis para o solo (destruindo a maior parte dos compostos biodisponíveis).
* Desvantagens:
– Para os compartimentos água e ar, maior dificuldade de aclimatação dos microrganismos;
– Limitações de escala para aplicação in situ;
– Biodisponibilidade na zona saturada;
– Limitações em função de heterogeneidades em subsuperfície;
– Possibilidade de colmatação do meio poroso devido ao crescimento de biomassa;
– Inibição por compostos competidores (a exemplo do MTBE na presença de BTEX);
– Possibilidade de formação de sub-produtos tóxicos.

No momento a maior limitação da tecnologia de biorremediação é a necessidade de maior entendimento dos processos e seus controles.

Entre os fatores críticos para a aplicação com sucesso da biorremediação estão:
– suscetibilidade do contaminante considerado à degradação;
– presença de populações microbiológicas apropriadas e em quantidades suficientes para promover uma taxa de degradação adequada;
– condições geoquímicas intrínsecas (pH, temperatura, potencial de oxi-redução) para o crescimento dos microorganismos de interesse;
– biodisponibilidade do contaminante (em fase aquosa, por exemplo);
– geração de subprodutos que sejam menos tóxicos que os produtos primários (por exemplo o tricloroeteno gera o cloreto de vinila que é mais nocivo);
– capacidade do meio de sustentar atividade biológica.

Uma avaliação detalhada deve ser realizada, para:
– compreender as populações microbianas presentes no subsolo;
– identificar a existência de populações microbianas que degradam o contaminante de interesse;
– identificar as necessidades químicas dessas populações e maximizar produção de energia;
– reconhecer os sub-produtos de degradação dos contaminantes de interesse;
– identificar a existência de compostos e efeitos inibidores;
– estimar a taxa de biodegradação;
– projetar e dimensionar o sistema.

As bactérias são o principal elemento na biorremediação de contaminantes. Bactérias são definidas como qualquer classe de micro-organismo, geralmente agregados em colônias, vivendo no solo e na água. São importantes para o homem, em função de seus efeitos bioquímicos. As bactérias agem na destruição de contaminantes perigosos Investigação para Remediação 10000 Projeto CETESB – GTZ 18 e/ou na transformação deles em compostos menos nocivos. As bactérias nativas em subsuperfície podem desenvolver a capacidade de degradar contaminantes após longos períodos de exposição. Geralmente as bactérias nativas em subsuperfície que se adaptam aos contaminantes estão localizadas nas regiões externas das plumas ou nos solos impactados e não na presença de produto em fase livre. Os compostos orgânicos são metabolizados por fermentação, respiração ou co-metabolismo.

A biorremediação pode ser aplicada “in situ”, “on site” ou “ex situ”.

 

Biorremediação “in situ”

A biorremediação in situ é um método onde a transformação ou destruição dos contaminantes ocorre biologicamente através da ação de microrganismos no próprio local, sem que o solo tenha que ser escavado. Exemplos de aplicação de técnicas de biorremediação incluem:
– injeção de oxigênio para biodegradação aeróbica de compostos presentes na gasolina (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno);
– dehalogenação redutiva de etenos (PCE e TEC, por exemplo) em condições naturais anaeróbicas;
– injeção de doadores de elétrons (melaço e lactato, por exemplo), para aumentar a dehalogenação redutiva de etenos ou para imobilizar cromo hexavalente;
– redução de tetracloroeteno para cloreto com a injeção de doadores de elétrons;
– aplicação de reagente biológico fluido para biodegradar aerobicamente metil tercbutil éter (MTBE) ou reduzir tetracloroeteno.

Os contaminantes que podem ser biotransformados são os hidrocarbonetos de petróleo (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos), solventes clorados (PCE e TCE, por exemplo), aromáticos clorados (diclorobenzeno, por exemplo), nitroaromáticos (TNT e DNT, por exemplo), hidrocarbonetos poliaromáticos (naftaleno, por exemplo), metais (cromo e arsênio, por exemplo), inorgânicos oxidados (tetracloroeteno) e combustíveis oxigenados (etanol e MTBE, por exemplo).

A biorremediação in situ: pode ser subdividada em três métodos:
– intrínseca, quando os contaminantes se transformam nas condições naturais do local
– mediante injeção ou recirculação de fluidos ou;
– biobarreiras permeáveis.

Como exemplos de projetos de biorremediação “in situ” podem ser citados a percolação induzida de doadores e nutrientes, o bombeamento e tratamento com reinjeção; “air sparging” “in situ” com injeção de nutrientes; “air sparging” com circulação em célula (dois filtros) e injeção de nutrientes nos poços; barreiras reativas permeáveis com bioaumentação, injeção de compostos capazes de liberar compostos de oxigênio (“oxigen releasing compound-ORC”), injeção de compostos capazes de liberar compostos de hidrogênio (“hidrogen releasing compounds-HRC”), injeção de melaço e óleos vegetais.

A utilização “in situ”, de produto biotecnológico que contém microrganismos alóctones, em ecossistemas naturais, como água superficial, água subterrânea e solo, ainda não está devidamente avaliada. Os resultados obtidos até o momento demonstram uma relação custo/benefício/risco desfavorável. Isso ocorre em conseqüência da dificuldade de sobrevivência das culturas microbianas alóctones selecionadas, quando em competição com a comunidade microbiana indígena, que já está aclimatada ao contaminante do local.

Como os microrganismos crescem aderidos às superfícies, a biorremediação “in situ” é a única tecnologia com capacidade de retirar os contaminantes adsorvidos no solo e em aqüíferos, removendo os contaminantes até os níveis exigidos pela legislação. Esta tecnologia, também é menos impactante para o ambiente, quando comparada com técnicas de escavação e transporte de material contaminado.

 

Biorremediação “on site” ou “ex situ”

A biorremediação “on site” ou “ex situ” ocorre quando o solo e/ou a água subterrânea são removidos e tratados em um sistema em separado (tanques de reação contínua ou reatores de fluidificação, por exemplo); respectivamente na própria área ou em uma instalação situada em um outro local.

Interferem no processo as características do material a ser tratado, as características e concentrações dos contaminantes presentes e as condições do meio (temperatura, umidade, estrutura, pH, teor de oxigênio, teor de nutrientes).

O tratamento poderá ocorrer em montes, denominados biopilhas, ou em reatores fechados, sendo mais comum o primeiro caso, pelo menor custo e maior facilidade de operação.

Nas biopilhas ocorre a homogeneização e aeração, mediante revolvimento mecânico, após preparação e condicionamento dos materiais a serem tratados. A preparação desses materiais inclui: classificação, britagem, adição de substratos para melhoria de estrutura (restos de alimentos, estrume, palha, serragem, cavacos de madeira, palha de cana ou outros materiais orgânicos não tóxicos), adição de nutrientes e intensa aeração.

O processo apresenta maiores chances de sucesso para o tratamento de solos contaminados e resíduos biodegradáveis contendo :
– hidrocarbonetos de petróleo (propano, butano, alcano, etc.);
– hidrocarbonetos aromáticos (benzeno, tolueno, xileno, etilbenzeno);
– fenóis e;
– hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (naftaleno, fenantreno, benzo(a)pireno, etc.).

Os materiais a serem tratados devem ser submetidos a um estudo prévio, para demonstração de tratabilidade, mediante realização de testes e ensaios que visam avaliar o tipo e concentração de poluentes, a presença de inibidores da biodegradação, a estrutura do material, os teores ótimos de umidade, de nutrientes e de oxigênio, a temperatura e demais fatores que influenciam o processo.

De acordo com dados de literatura, ou com base em outras experiências com biopilha, têm-se, a princípio, como restrições, para selecionar um solo contaminado para tratamento por esta tecnologia :
– teor máximo de OG no solo a tratar – 10%;
– concentração total máxima de metais no solo a tratar – 2.500 ppm.

As fases do processo e instalações da unidade de tratamento incluem:
– demonstração de tratabilidade mediante realização de testes e ensaios biológicos e de otimização em laboratório;
– chegada do material e controle de recebimento em balança e escritório;
– descarga de material a ser tratado em galpão de recebimento;
– preparação mecânica do material mediante separação de resíduos que não participarão do processo; britagem; adição de material estrutural, substrato e nutrientes e homogeneização em galpão de pré- tratamento;
– realização do tratamento de acordo com os parâmetros previstos;
– recirculação dos eventuais percolados gerados;
– disposição final do material tratado.

São recomendados os seguintes planos operacionais :
– plano de controle de solos a serem tratados (aspecto visual, concentrações de TPH, OG e metais, granulometria, umidade, etc);
– plano de controle operacional, mediante avaliação dos seguintes parâmetros:
. peso e tipo de material, teor de contaminantes presentes e parâmetros de controle (TPH, OG, metais);
. dosagem de aditivos e nutrientes;
. qualidade do material tratado para avaliação de eficiência/eficácia, com avaliação de TPH, PAH, BTEX e metais pesados;
– plano de monitoramento de qualidade das águas subterrâneas, com as seguintes características :
. implantação de 1 poço de monitoramento de águas subterrâneas a montante e 3 a jusante das instalações justificados por mapa potenciométrico;
. freqüência semestral de amostragem;
. avaliação dos seguintes parâmetros : turbidez, cor, odor, temperatura condutividade, pH, OD, potencial redox, TPH, BTEX, outros parâmetros a serem fixados em função dos solos e resíduos a serem tratados.
– plano de segurança incluindo:
. treinamento de pessoal;
. exaustão forçada e tratamento de vapores;
. uso de EPI;
. estabelecimento de regras de conduta em operação normal e contingências.

 

Bioventilação

A bioventilação é uma técnica de remediação “in situ”, baseada na degradação de contaminantes orgânicos adsorvidos no solo pela ação de microrganismos de ocorrência natural. Na bioventilação, a atividade destes microrganismos é melhorada pela introdução de um fluxo ar (oxigênio) na zona não saturada, usando poços de injeção ou extração e caso necessário, adicionando-se macronutrientes ao meio. Na bioventilação, compostos presentes no solo da franja capilar ou na zona saturada não são tratados. A principal diferença em relação a técnica de extração de vapores, quando poços de extração são utilizados, deve-se ao fato de minimizar a volatilização,
diminuindo-se a necessidade de tratamento de gases.

A bioventilação é eficiente no tratamento de qualquer contaminante degradável em meio aeróbico, particularmente é muito efetiva na remediação de solos contaminados por
hidrocarbonetos de petróleo, sendo mais recomendada para locais onde ocorreu a liberação de compostos com peso molecular médio (diesel).

As principais vantagens do método de bioventilação são:
· utilização de equipamentos de fácil aquisição e instalação;
· minimização da extração de vapores, com redução dos custos de seu tratamento;
· pode ser implantando sem causar grande impacto na operação da área;
· atua em áreas de difícil acesso.

Como principais desvantagens ressalta-se a sua não aplicabilidade onde as concentrações de contaminantes impedem a biodegradação ou em solos com baixa permeabilidade, não possibilitando que metas de remediação muito baixas sejam atingidas.

 

Atenuação Natural Monitorada

A definição da agência ambiental norte americana USEPA para atenuação natural monitorada (Monitored Natural Attenuation – MNA) é o uso dos processos de atenuação que ocorrem naturalmente no solo, dentro do contexto de remediação e monitoramento adequadamente controlado, com o objetivo de redução das concentrações dos contaminantes, toxicidade, massa e/ou volume até níveis adequados à proteção da saúde humana e ao meio ambiente, dentro de um período de tempo razoável. A atenuação natural monitorada é uma tecnologia que tem sido usada como método de remediação em áreas com vazamentos de tanques de armazenamento subterrâneo.

Para avaliar se a atenuação natural está ocorrendo na área e apresenta-se como método viável de remediação, três linhas de evidência precisam ser estabelecidas:
1) os dados históricos de qualidade de solo e de água subterrânea (através de monitoramento) demonstram uma tendência de decréscimo natural da contaminação;
2) os dados demonstram que processos de atenuação natural indiretos estão ocorrendo na área;
3) existem evidências diretas dos processos de atenuação natural (indicadores microbiológicos, teores de oxigênio dissolvido, teores de sulfato, etc.).

Com base em literatura internacional tem-se:
1) A atenuação natural nunca deve ser considerada apenas como uma justificativa para não se fazer nada na área;
2) A atenuação natural está bem estabelecida como método de remediação apenas para alguns tipos de contaminantes, destacando-se o benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno;
3) Para atingir os objetivos da remediação a atenuação natural deve ser monitorada e avaliada por períodos que podem ir de anos até décadas;
4) A atenuação natural de alguns compostos pode formar sub-produtos perigosos (cloreto de vinila como sub-produto final de PCE, por exemplo) que em alguns casos podem ser muito persistentes no meio;
5) Os processo de atenuação natural não destroem metais, mas em alguns casos podem imobilizá-los;
6) A presença de misturas de contaminantes pode inibir ou aumentar a atenuação natural para alguns dos contaminantes da mistura.

Os principais processos de atenuação que ocorrem naturalmente no solo são: biodegradação, dispersão, sorção, volatilização, diluição, e mecanismos de degradação abiótica. Para avaliar se a atenuação natural está ocorrendo em uma área contaminada, os seguintes parâmetros devem ser analisados: sub-produtos de degradação, oxigênio dissolvido, nitrito, nitrato e nitrogênio, ferro total e dissolvido, sulfato e sulfeto, metano, dióxido de carbono, pH, alcalinidade e potencial de oxi-redução. Em geral, a atenuação natural pode ser percebida por meio dos seguintes indícios:
· Perdas de contaminantes observadas ao longo do tempo por meio das análises das concentrações dos compostos de interesse;
· Redução na concentração de oxigênio dissolvido e aumento do conteúdo de carbono inorgânico por biodegradação aeróbica;
· Redução na concentração de nitrato sob condições de denitrificação (condições anaeróbicas);
· Redução na concentração de sulfato sob condições redutoras de sulfato (condições anaeróbicas);
· Aumento na concentração de ferro dissolvido sob condições de redução de ferro (condições anaeróbicas);
· Produção de carbono inorgânico e aumento da alcalinidade (em condições anaeróbicas) sob condições de denitrificação, redução de sulfato e de ferro dissolvido;
· Aumento na concentração de cloreto e consumo de compostos da mesma família (solventes clorados, por exemplo) sob condições anaeróbicas.

A atenuação natural dos solventes clorados deve ser avaliada pelos seguintes indicadores: perda de doadores de elétrons (natural ou antropogênica), produção de metano (CH4), aumento na concentração do íon cloreto (Cl-), produção de etano (C2H4), diminuição na concentração de sulfato (SO42-), produção de carbono inorgânico (representado por CO2), aumento da alcalinidade (consumo de H+), e aumento na degradação de sub-produtos (cis-1,2-DCE e cloreto de vinila, por exemplo).

A maior vantagem do uso da atenuação natural monitorada como método de remediação é o custo que em geral é significantemente mais baixo que o custo de outros métodos.

Dados gerais e resultados de estudo ambientais anteriores (diagnósticos ambientais ou programas de monitoramento de longo prazo, por exemplo) podem ser usados para
demonstrar que a atenuação natural de contaminantes específicos está ocorrendo em uma determinada área e os poços de monitoramento já instalados podem ser amostrados para avaliar a diminuição das concentrações dos contaminantes ao longo do tempo.

Dentre as desvantagens e limitações da atenuação natural monitorada, podem ser citados os seguintes aspectos:
· quantidade de informações necessárias para demonstrar que o processo é viável e seguro ao longo do tempo;
· dificuldades dos interessados em demonstrar às agências ambientais que o método é viável em uma determinada área;
· longos períodos de tempo para que a remediação seja efetivada;
· presença de contaminantes persistentes (resistentes à biodegradação),
· baixas taxas de dispersão no aquífero contaminado;
· contaminantes relativamente solúveis (que geram baixas taxas de sorção);
· falta de dados históricos e resultados que comprovem que a atenuação está realmente ocorrendo na área contaminada.

 

Tratamento Térmico

Este processo de tratamento consiste no aquecimento do solo, com o objetivo de promover a separação de contaminantes orgânicos pela volatilização ou destruição.

Pode ser realizada:
– “in situ”, por meio da injeção de vapor, aquecimento condutivo em poços térmicos ou aquecimento por eletroresistividade;
– “on site” ou “ex situ”, mediante escavação do solo e tratamento em instalações específicas.

 

Métodos de Tratamento “in situ”

Os métodos de tratamento térmico “in situ” consistem na remoção de compostos químicos do solo e das águas subterrâneas por meio do aquecimento destes meios. O aquecimento pode destruir ou evaporar certos tipos de compostos. Os compostos voláteis e semi voláteis se transformam em gases, que se movem mais facilmente através do solo. Os poços de coleta capturam os compostos químicos perigosos e gases e estes são bombeados para a superfície, onde são tratados. Os métodos térmicos podem ser usados para compostos em fase líquida não aquosa (NAPL), que não se dissolvem ou não se movem facilmente em água subterrânea.

Os métodos de tratamento térmico “in situ” incluem:

– Injeção de vapor

O vapor é injetado no subsolo por meio de poços de injeção, aquecendo a área e mobilizando, evaporando ou destruindo os compostos químicos perigosos presentes, que são coletados nos poços de extração.

No lugar de vapor também pode ser injetado ar quente ou água quente. A água quente mobiliza também compostos em fase líquida não aquosa como os NAPLs, que são extraídos pelos poços de extração.

– Aquecimento por resistência elétrica

Neste método o solo é aquecido pela passagem de corrente elétrica, a partir de eletrodos que são introduzidos na área de tratamento. O calor da corrente elétrica converte a água contida no solo em vapor, o qual elimina os compostos químicos presentes, que são coletados por vácuo nos poços de extração. O solo deve permanecer úmido para garantir a passagem da corrente elétrica.

– Aquecimento por radio freqüência

Tipicamente envolve a instalação de uma antena que emite ondas hertzianas (ondas de rádio). As ondas hertzianas aquecem o solo e evaporam os compostos químicos voláteis presentes.

– Aquecimento por condução térmica

Neste método o calor é fornecido por meio de poços de aço (poços térmicos) ou por uma manta térmica que cobre a superfície do solo. A manta é usada onde a contaminação no solo é rasa, enquanto os poços de aço são usados para as contaminações mais profundas.

A descontaminação de solo e águas subterrâneas mediante o emprego de processos térmicos pode levar de poucos meses a vários anos. O tempo do tratamento depende de três principais fatores, que variam de área para área:
1) tipos e quantidades dos compostos químicos presentes;
2) tamanho e profundidade da área contaminada e;
3) tipo de solo e condições presentes.

Os métodos de tratamento térmico são seguros, se operados adequadamente. Quando existe uma chance dos gases poluírem o ar, uma cobertura deve ser colocada sobre a superfície do solo, para prevenir que escapem sem tratamento para a atmosfera.

Devem ser realizados testes para garantir que a poeira e os gases emitidos estejam sendo devidamente capturados e tratados.

Os processos térmicos possibilitam a eliminação rápida de muitos tipos de compostos químicos do solo, podendo representar uma boa economia nos custos de remediação, para muitos casos. Dependendo da extensão da área a ser tratada, das condições do subsolo e do tipo e concentrações de compostos químicos presentes, os custos podem, entretanto, se elevar consideravelmente.

Os processos térmicos estão incluídos dentre os poucos métodos capazes de eliminar fases livres não aquosas, NAPLs, evitando os altos custos de escavação do solo para redisposição ou tratamento “ex situ”. Podem ser empregados em muitos tipos de solo, incluindo os solos argilosos, onde outros métodos não funcionariam muito bem.

Esses processos também oferecem um caminho para alcançar as contaminações profundas no subsolo, onde a escavação seria muito difícil ou dispendiosa. Os métodos térmicos estão sendo empregados em um número cada vez mais elevado de locais nos Estados Unidos.

 

Processo“On site” ou “Ex situ”

A dessorção térmica “On site” ou “Ex situ” é realizada em instalações específicas, fixas ou móveis, constituídas pelos seguintes elementos :
. instalações para armazenamento;
. instalações para preparo de solos (s);
. alimentação de solos no forno rotativo;
. forno rotativo para aquecimento do solo e volatilização de contaminantes;
. sistema de refrigeração e reumidificação de solos tratados;
. sistema para redisposição de solos tratados;
. pós-queimadores de gases;
. sistemas de resfriamento e tratamento dos gases para controle de poluição atmosférica.

As instalações são passíveis de licenciamento ambiental prévio.

Para promover a dessorsão térmica, o processo deve ocorrer em altas temperaturas (superiores a 500 °C para os solos, no forno rotativo, e superiores a 1000 °C para os
gases, no pós-queimador).

O solo isento de contaminantes orgânicos é redisposto e a fração volátil é oxidada em pós-queimadores.

Como a eficiência da reação é sempre inferior a 100%, serão emitidos traços de poluentes não queimados, monóxido de carbono, produtos de queima incompleta e produtos de reformação (como as dioxinas e furanos). Desta maneira, os gases resultantes deverão ser tratados, antes do seu lançamento na atmosfera.

Os solos tratados devem atender um padrão de qualidade pré estabelecido, em função da forma e local definidos para sua redisposição e as emissões atmosféricas devem atender aos padrões estabelecidos em legislação.

Na Holanda a dessorsão térmica vem sendo praticada desde 1984 e existem, no país, 5 instalações, com capacidade para tratamento de 600.000 toneladas de solo por ano (VAN HASSELT, 1998).

Nos Estados Unidos, a dessorsão térmica é empregada, como forma de tratamento, em 9 dos 95 locais contaminados por pesticidas inseridos no programa Superfund (EPA, 2001a).

Considera-se que esta técnica encontra-se em bom estágio de desenvolvimento e poucos avanços são esperados no futuro.

 

Oxidação Química

O tratamento químico de solos é empregado para decompor, reduzir ou eliminar a toxicidade dos contaminantes presentes, pela mistura superficial ou injeção profunda de produtos químicos.

A princípio, muitas reações são possíveis, incluindo a oxidação, a redução, a polimerização ou a precipitação. A reação mais amplamente empregada é a oxidação química.

As reações de oxidação podem ocorrer naturalmente no solo, ou aceleradas mediante a introdução de um agente oxidante. Possíveis agentes são: ozônio, peróxidos, permanganatos e persulfatos.

A oxidação química utiliza compostos químicos oxidantes para destruir os contaminantes em solo e águas subterrâneas. Os oxidantes transformam compostos químicos perigosos em compostos menos nocivos, como água e dióxido de carbono, podendo destruir muitos tipos de compostos químicos como combustíveis, solventes e pesticidas.

O peróxido de hidrogênio vinha sendo o agente oxidante mais usualmente empregado, por ser facilmente disponível em solução aquosa, pelo seu poder de reação e por reagir de várias maneiras, podendo atingir uma gama variada de substâncias orgânicas.

Recentemente este reagente tem sido substituído por (ou empregado em conjunto com) outros oxidantes. Outros agentes oxidantes disponíveis são: peróxido de cálcio, permanganato de sódio e persulfato de sódio.

– Processo de Fenton

Um processo de oxidação química utilizado e documentado é o chamado Reagente de Fenton, que é a reação de peróxido de hidrogênio e ferro, para gerar radicais hidroxil, altamente reativos. O ferro atua como um catalisador do processo, podendo estar naturalmente presente no solo, ou ser adicionado no processo.

Fenton, em 1894, descobriu que a adição de sais de ferro (Fe+2) aumentava drasticamente a oxidação do ácido tartárico. Atribuiu esse aumento no poder de oxidação à produção dos radicais livres hidroxila (OH) e desde então, a reação de oxidação catalisada por ferro foi chamada de reação de Fenton. A reação de Fenton ocorre eficientemente com o peróxido de hidrogênio em concentrações baixas (aproximadamente 0,03%), oxidando o Ferro II ao Ferro III. Se o pH é mantido entre 2,5 e 3,5 o Fe+3 reconverte em Fe+2 e o ferro se mantém em solução para continuar a produção catalisada do radical livre hidroxila. Porém, no clássico sistema de Fenton é muito difícil manter a melhor mistura do peróxido de hidrogênio em concentrações baixas com o catalisador, durante a injeção dos compostos químicos. Por isso são usadas soluções com maiores concentrações de peróxido, 5% a 50%, com a injeção simultânea do ferro em solução ácida ou injeção separada e sequencialmente. Quando o ferro é injetado mediatamente o Fe+2 é oxidado a Fe+3 e os radicais livres hidroxila reagem com o excesso de peróxido formando o radical peridroxila (HO2-), um oxidante relativamente fraco. As principais reações químicas envolvidas no processo são:

-Processo de Fenton modificado

No sistema de Fenton modificado ocorre uma sequência de propagação catalisada do peróxido, gerando o radical peridroxil (HO2-), o super óxido (O2-), o ânion hidroperóxido (HO2-), e os radicais orgânicos (R·). O ânion super óxido é um fraco redutor e o hidroperóxido é um forte redutor; partindo de soluções de peróxido de hidrogênio em baixas concentrações. Reações adicionais ocorrem entre o oxidante e os compostos orgânicos hidroxilados intermediários, os quais podem ser oxidados ou hidrolizados a outros compostos intermediários, que podem ser consumidos pelas bactérias ou, em alguns casos, continuar a produção de CO2 e H2O. As principais reações químicas envolvidas são:

Nesse sistema pode ser produzida uma maior quantidade de radicais do que são consumidos. Esta é a diferença marcante do clássico sistema de Fenton. A estimativa da demanda de peróxido para os contaminantes ou outras demandas de oxidante (matriz do solo) é determinada pelos fornecedores. O sucesso da aplicação dos oxidantes está na experiência e habilidade do aplicador ou do fornecedor.

– Processo com Peróxido de Cálcio

O peróxido de cálcio é um sólido insolúvel em água, aplicado na forma de pasta. Em pH baixo, o peróxido de cálcio rapidamente se decompõe em O2, mas estando o pH entre
10-12 leva seis meses para se decompor em peróxido de hidrogênio e oxigênio, fato que pode ser aproveitado numa combinação de aumento de oxidação e biorremediação. Em pH 8, a produção de peróxido de hidrogênio a taxas controladas, a partir do peróxido de cálcio, se aproxima da máxima eficiência, promovendo as reações do sistema de Fenton modificado (que gera maior quantidade de radicais livres).

– Processos com Permanganatos

Dentre os reagentes possíveis destacam-se o permanganato de potássio e o permanganato de sódio.

O permanganato de potássio é fornecido na forma de cristais sólidos e é dissolvido em água, na concentração desejada, no próprio local da aplicação.

O permanganato de sódio é fornecido na forma de líquido concentrado (mín. 40 % em peso).

A estequiometria e cinética da oxidação do permanganato em áreas contaminadas pode ser muito complexa. O Manganês pode participar de numerosas reações devido ao seu
estado de multiplas valências e à forma mineral. Os permanganatos reagem prontamente com a matriz de solo orgânico, sendo esta uma limitação do emprego desse tipo de oxidante. Os outros oxidantes são pouco reativos com o solo. Os permanganatos também podem reagir com a água, mesmo que lentamente, resultando numa consumação do oxidante e formação do MnO2.

As principais reações redox do permanganato são apresentadas a seguir:

Os cátions Mn+2 formados sob condições de alta acidez podem ser oxidados pelo excesso de permanganato:

Em soluções ácidas o Mn+4 (MnO2) pode se reduzir vagarosamente a Mn+2:

A produção excessiva de Mn2+ pode ser problemática em locais onde a legislação vigente regula a concentração dessa espécie na água potável.

– Processos com Persulfatos

Os sais de persulfato, tais como persulfato de sódio e de potássio, quando dissolvidos em água se dissociam em íons persulfato (S2O82-), os quais são oxidantes. Quando aquecidos (persulfatos ferventes), a ebulição do persulfato gera o radical livre sulfato (SO4-), que é muito reativo e está sendo explorado para uso em remediação ambiental.

O persulfato fervente é um oxidante muito potente, equivalente ao peróxido com catalização, como no sistema de Fenton modificado. No inicio das reações são formados os radicais livres sulfato e a propagação das reações se dá com a geração dos radicais livres hidroxila (OH) e radicais livres orgânicos (R). O excesso de ferro pode exaurir os radicais livres necessários à propagação das reações. Quelantes (ácido oxálico, ácido cítrico, EDTA) podem ser utilizados para eliminar a competição dos íons
Fe2+/Fe3+ com os radicais livres sulfato. Em condições de pH baixo, íons hidrogênio (H+) reagirão com íons hidroxila (OH-) removendo-os do meio, contribuindo também com a diminuição dos radicais livres. As principais reações químicas envolvidas são:

A adição de cal hidratada, para promover um excesso de íons hidroxila, a ativação térmica do persulfato (pelo calor liberado na hidratação da cal) e para gerar os radicais livres sulfato, tem sido utilizada como um efetivo meio de declorificação de PCBs. Íons cloreto, íons carbonato e bicarbonato agem como consumidores de radicais livres sulfato. Entretanto, a taxa com que o excesso de reagentes e radicais diminui, na reação, é muito baixa, comparado com as reações de radicais livres com o contaminante. Porém se as concentrações do contaminate forem relativamente altas, o efeito final é a redução da eficiência do oxidante ou até mesmo a eliminação deste.

O uso do persulfato não é efetivo para remediação de compostos clorados que requerem um número grande de radicais sulfato por mol de contaminante (por exemplo, o TCE requer 6 radicais de sulfato e 4 mols de água para a decloração), porque os radicais sulfato são solvatados por moléculas de água.

No estágio de desenvolvimento em que se encontra o uso de sistemas com persulfato, pouco se conhece a respeito da razão efetiva de reagente para a concentração do contaminante, ou a demanda orgânica/inorgânica natural. Dessa forma, os testes em laboratório e testes piloto são essenciais para a remediação do site.

O persulfato de sódio é preferível ao de potássio, devido à sua maior solubilidade em água (40% em peso para o sal de sódio e 6% para o sal de potássio).

– Processos com Ozônio/ Peroxonio

O ozônio é um forte oxidante, mas por ser gás, sua utilização pode ser difícil. Esse gás é gerado no próprio local de aplicação, por meio de geradores de ozônio. Os geradores comerciais produzem jatos de ar e oxigênio contendo de 2 a 10% em peso de O3. O ozônio pode ser aplicado em condições de pH elevado, para aumentar a taxa de degradação de alguns contaminantes (como os fenólicos), aumentando a formação do radicais livre hidroxila (OH ·) e o potencial de dissociação das formas iônicas.

A destruição dos contaminantes orgânicos pode ocorrer pelo ataque direto do O3, nas ligações insaturadas carbono-carbono da molécula do contaminante, e por meio da reação com os radicais livres hidroxila, os quais são formados durante a ozonização pela reação com o íon hidróxido (OH-) em pH neutro ou básico.

Alguns inibidores de radicais, tais como carbonatos, ácido húmico e álcool terciário, podem estar presentes no meio, interferindo na eficiência da remediação. Os carbonatos são compostos comuns na matriz de solo. Os demais podem ser produzidos no curso das reações de oxidação.

O ozônio é muito corrosivo, exigindo o uso de materiais especiais nos equipamentos que terão contato com ele (aço inoxidável ou teflon), bem como medidas de segurança em relação à explosividade dos gases envolvidos nas atividades de ozonização.

O ozônio pode ser usado com o peróxido de hidrogênio, para potencializar a formação de radicais livres hidroxila. O método ozônio/peroxônio é considerado o mais agressivo, quando comparado ao método de oxidação somente por ozônio ou ao reagente de Fenton, devido à alta produção alcançada de radicais livres hidroxila, sobretudo para a remoção de contaminates derivados de petróleo. O método Peroxônio, tal como esta técnica é denominada, tem sido utilizado para tratamento de águas contaminadas com TNT, aminodinitrotoluenos e pesticidas.

A reação de oxidação pode causar aquecimento suficiente para ferver a água, causando a evaporação dos compostos químicos presentes nas águas subterrâneas ou transformando-os em gases. Os gases caminham através do solo até a superfície, onde são coletados e tratados.

A escolha do oxidante geralmente é feita mais pela preferência do cliente e/ou do fornecedor do que pelos métodos de seleção e avaliação. A sistemática mais apropriada para a escolha do oxidante seria através da realização de testes em laboratório, com mais de um tipo de oxidante, verificando se a reatividade é tão boa com o solo contaminado quanto com os contaminantes.

Nas próximas tabelas, a seguir, são apresentadas a reatividade dos oxidantes para os compostos orgânicos clorados (CVOCs) e outros tipos de compostos orgânicos.

A oxidação química não envolve necessariamente a escavação de solo ou bombeamento de água subterrânea. Os oxidantes podem ser injetados por meio de perfurações no solo, em diferentes profundidades, incluindo os poços de monitoramento perfurados durante a investigação da área. O oxidante se mistura com os compostos contaminantes e causa a quebra desses compostos, transformando-os em compostos menos nocivos. Para agilizar a descontaminação, os oxidantes podem ser injetados num poço e bombeados em outro a jusante, forçando um fluxo que auxilia na mistura dos oxidantes com os contaminantes na água subterrânea e solo. A mistura de oxidantes e contaminantes é bombeada e reinjetada no primeiro poço.(poço de recirculação).

Pode ser difícil a injeção dos oxidantes nos pontos exatos onde se encontram os contaminantes. Em função disso, antes da perfuração dos poços de injeção, as condições da subsuperfície devem ser estudadas para o conhecimento da localização e concentrações dos contaminantes e como os oxidantes vão se espalhar no solo e águas subterrâneas para alcançar esses contaminantes.

O processo é afetado por uma série de fatores, incluindo :
. temperatura;
. ph;
. concentração de oxigênio na fase líquida (percolados e água intersticial);
. impurezas pres entes;
. presença de catalisadores;
. concentração e propriedades químicas dos contaminantes;
. teor de umidade.

A oxidação química de solos, mediante a introdução de agentes oxidantes, apresenta limitações relacionadas ao consumo de agentes por outras substâncias presentes, não objeto da remediação.

Na prática, o reagente é aplicado a taxas determinadas em testes de laboratório e confirmadas por testes-piloto.

A aplicação do oxidante é realizada, em escala real, por meio de poços de injeção, estrategicamente localizados e distribuídos na área objeto, em função das características geológicas e hidrogeológicas e da extensão da área contaminada.

O processo é controlado por poços de monitoramento.

O sucesso do tratamento está na maximização da dispersão e difusão do reagente através do solo, caso contrário, o tratamento ocorrerá apenas por caminhos preferenciais, sem atingir toda a massa de solos contaminados.

O controle do processo e das reações é de fundamental importância, sobretudo no que se refere às taxas, freqüência de aplicação e difusão da mistura de reagentes, para garantir a eficiência e eficácia esperadas no tratamento; bem como no que se refere às temperaturas e pressões resultantes das reações, para garantir as condições de segurança dos trabalhadores e bens a proteger.

As principais restrições quanto a aplicação desta técnica são:
. elevado teor de matéria orgânica no solo;
. pH do solo acima de 8;
. elevados teores de dureza ou carbonatos nas águas subterrâneas;
. distribuição de contaminantes até camadas muito profundas do subsolo;
. elevados teores de finos no solo;
. heterogeneidade das formações constituintes do subsolo.

O método de remediação que emprega a oxidação química pode ser muito seguro, mas também pode ser potencialmente perigoso. Os oxidantes são corrosivos, o que significa que eles podem destruir certos materiais e podem queimar a pele. As pessoas que trabalham com oxidantes devem usar roupas de proteção. Alguns oxidantes podem explodir se usados em condições inadequadas. As explosões podem ser evitadas pela execução de um projeto completo e adequado do sistema de oxidação. Após a oxidação química, o solo, as águas subterrâneas e o ar devem ser testados para a confirmação da eficiência do processo de limpeza do site.

O sucesso do método de remediação por oxidação química está na maximização da dispersão e difusão do reagente através do solo, caso contrário, o tratamento ocorrerá apenas por caminhos preferenciais não atingindo toda a massa de solos contaminados.

O controle do processo é de fundamental importância, sobretudo as taxas, freqüência de aplicação e difusão da mistura de reagentes, garantindo a eficiência e eficácia esperadas no tratamento; bem como as temperaturas e pressões resultantes das reações, garantindo as condições de segurança dos trabalhadores e bens a proteger.

A oxidação química está sendo utilizada em centenas de áreas contaminadas nos Estados Unidos da América. Esse método destrói os contaminantes sem a necessidade de escavação ou bombeamento das águas subterrâneas para tratamento “ex situ”, economizando tempo e dinheiro. A oxidação química é frequentemente utilizada para limpeza de contaminantes que não podem ser alcançados por outro método de remediação, como, por exemplo, contaminações profundas em águas subterrâneas. A oxidação química também pode ser utilizada para a limpeza de fontes da contaminação.

A maioria dos outros métodos utilizados para a remoção da fonte são muito lentos ou muito dispendiosos.

 

Extraçao por Solventes

A técnica de extração por solventes envolve a utilização de um solvente capaz de promover a dissolução de contaminantes pouco solúveis em água, presentes numa área contaminada.

Esta técnica é mais usualmente empregada em instalações específicas “on site” ou “ex situ”, envolvendo a escavação e remoção do solo a ser tratado. Pode ser realizada também “in situ”, o que tem sido evitado, pelos problemas decorrentes da propagação indesejada do solvente para outras partes da área em remediação, não objeto de tratamento.

No processo de extração por solventes em instalações “on site” ou “ex situ estão envolvidas as seguintes etapas básicas :
. mistura do solo com o solvente;
. extração do contaminante;
. secagem do solo e evaporação de solventes remanescentes;
. destilação para recuperação de solventes.
. disposição final do resíduo da recuperação do solvente.

A operação pode ser realizada por bateladas ou de maneira contínua. Algumas instalações são necessárias para a aplicação desta técnica, tais como um sistema de controle de poluição do ar e um sistema para tratamento e disposição do resíduo da recuperação dos solventes.

As seguintes fases são envolvidas no processo:
. desenvolvimento de um protocolo experimental;
. estudo em laboratório e em escala-piloto;
. avaliação dos resultados;
. desenvolvimento do projeto em escala real;
. licenciamento ambiental;
. comprovação do tratamento em escala real;
. operação e monitoramento;
. destinação de resíduos;
. redisposição dos solos tratados.

Este processo tem sido empregado sobretudo para o tratamento de lodos ou sedimentos contaminados por óleos minerais, solventes halogenados, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e pesticidas. É particularmente interessante para o caso de materiais arenosos contaminados por substâncias recalcitrantes e pouco solúveis em água.

 

Fitorremediação

Fitorremediação é o nome dado ao conjunto de tecnologias que usam plantas para limpar locais contaminados. É uma tecnologia emergente, que usa diversas espécies de plantas para degradar, extrair, conter ou imobilizar contaminantes do solo e da água subterrânea, aplicável tanto para compostos inorgânicos como para compostos orgânicos.

– Fitoextração e Fitovolatilização

Fitoextração e fitovolatilização são os processos de retirada e deslocamento dos contaminantes do solo para as raízes e porções superiores das plantas.

Algumas plantas, chamadas hiperacumuladoras, absorvem grandes quantidades de contaminantes, notadamente metais, em comparação com outras. As plantas, ou uma combinação destas, são selecionadas em função do tipo de contaminantes presentes e outras condições do local. Após o seu crescimento e manutenção no local por um determinado período de tempo, estas são colhidas e dispostas adequadamente. Esse procedimento deve ser repetido até que níveis de contaminação abaixo dos limites toleráveis sejam alcançados.

Essa tecnologia é mais utilizada para extração de metais, preferencialmente de solos contaminados. Pode também ser usada para tratamento de água subterrânea contaminada, onde o lençol freático é pouco profundo.

Os hiperacumuladores de metais são geralmente de crescimento lento, com uma biomassa pequena e com sistema radicular raso.

– Fitoestabilização

É o uso das plantas para imobilizar os contaminantes do solo por meio da sorção e precipitação na rizosfera (zona de influência as raízes).

– Fitodegradação

É a degradação de contaminantes orgânicos por meio da atividade microbiana mais intensa que ocorre na rizosfera.

As causas do aumento do poder microbiológico na rizosfera não estão devidamente esclarecidas. Não se sabe se isto é devido a simbioses microbianas ou de fungos com as plantas, pela exudação incluindo enzimas ou outros efeitos físico/químicos na zona das raízes.

Diversos projetos examinaram a interação entre plantas e contaminantes como trinitrotolueno (TNT), hidrocarbonetos de petróleo totais (TPH), pentaclorofenol (PCP) e hidrocarbonetos aromáticos polinucleares (PAH).

Outro mecanismo possível para a degradação de contaminantes é o metabolismo com as plantas. Algumas plantas são capazes de absorver o composto tóxico e, dentro do processo metabólico dos nutrientes disponíveis, detoxificá-los. Tricloroetileno (TCE) é possível ser degradado nas árvores de Poplar, sendo o carbono usado no crescimento de tecido enquanto o cloro é expelido através das raízes.

– Rizofiltração

É a sorção ou precipitação de contaminantes que estão em solução ao redor das raízes, devido a processos bióticos ou abióticos. A retirada, translocação e concentração na planta deverão ocorrer, em função das características do contaminante. Os exudatos de raízes de algumas plantas devem causar precipitação de alguns metais. A rizofiltração resulta primeiramente na contenção do contaminante, onde este será imobilizado ou acumulado dentro da planta. Assim, os contaminantes serão removidos pela retirada integral da planta.

– Contenção hidráulica

É o uso de plantas e árvores para controlar o fluxo da água subterrânea em profundidades rasas.

– Coberturas altenativas

É o uso de vegetação em longo prazo, para cobertura vegetativa de áreas onde existiam resíduos em aterros, utilizando um mecanismo natural das plantas para minimizar a infiltração de água. Se houver um potencial para geração de gás, o recobrimento vegetativo pode não ser uma opção. Por exemplo, um aterro de lixo doméstico pode produzir emissão de gás que pode não ser compatível com o ser humano e o meio ambiente.

As plantas mais adequadas para a remediação de contaminantes específicos podem ou não ser nativas do local. Embora plantas nativas sejam mais desejáveis, plantas não nativas podem ser aceitas seguindo as seguintes condições:
· As plantas devem ter sido introduzidas previamente, mas atualmente são tão comuns que não possam causar risco algum ao ecossistema local;
· As plantas serem incapazes de propagarem-se efetivamente de maneira  selvagem.

A fitorremediação pode ser usada em combinação com outras técnicas de remediação, como uma etapa de finalização ou polimento. Entretanto, algumas aplicações de fitoremediação são mais demoradas do que os métodos mecânicos e são limitadas às profundidades em que as raízes das plantas alcançam.

Geralmente  o uso da fitorremediação é limitado a áreas com concentrações baixas a médias de contaminantes e contaminação em poucas profundidades no subsolo.

O uso de árvores permite o tratamento de contaminações mais profundas porque as raízes penetram mais no solo.

 

Contenção

A técnica da contenção consiste basicamente em criar barreiras para evitar a liberação de poluentes, do solo para outros meios, como o ar e as águas superficiais e subterrâneas.

Estas barreiras podem ser físicas ou hidráulicas.

As barreiras físicas são, em geral, constituídas por camadas impermeabilizantes de argila ou outro material, empregadas nos casos em que não existe a possibilidade de contato entre o solo contaminado e o aquífero freático.

Nos casos em que existe a possibilidade de contato do solo contaminado com o aquífero freático, são empregadas as barreiras hidráulicas, a partir do rebaixamento do nível do freático, pelo bombeamento da águas subterrâneas em poços estrategicamente localizados, ou através de trincheiras drenantes.

 

Barreiras Reativas

Barreiras reativas, às vezes também denominadas barreiras reativas permeáveis (PRBs – Permeable Reactive Barriers) têm sido usadas com sucesso na remediação de água subterrânea. Consistem na passagem da água subterrânea contaminada através de uma barreira permeável instalada em subsuperfície transversalmente à ao sentido de escoamento interceptando essa pluma.

As barreiras podem ser implantadas em diversos tamanhos e formas e são projetadas com base em critérios hidrogeológicos específicos do sitio e nos contaminantes existentes na água subterrânea. Podem ser barreiras contínuas ou barreiras afuniladas em portais (funnil and gate), com um ou mais portais. Todas as barreiras funcionam basicamente da mesma forma: a água subterrânea contaminada passa através de uma barreira permeável, instalada em subsuperfície. As barreiras contêm um composto específico, como por exemplo o ferro de valência zero, para tratamento de halocarbonos, que tratam e removem o contaminante da água subterrânea. O objetivo é que a água subterrânea saia da barreira com uma desejada concentração reduzida de contaminante, ou que o contaminante seja transformado em um composto não nocivo, ou ainda que ele seja completamente eliminado. As PRB`s têm sido utilizadas para remediar halocarbonos, metais passíveis de redução, metais totais, compostos orgânicos e hidrocarbonetos de petróleo. O processo de projeto e implantação de uma PRB envolve a coleta de dados para caracterização do local, a elaboração de um modelo conceitual que será usado em testes de laboratório para preparação de um projeto preliminar e um teste piloto. Com base no teste piloto, é elaborado o projeto executivo para que a barreira possa ser implantada no local. Os materiais mais comuns usados nas barreiras para tratamento dos contaminantes incluem ferro zero-valente, metais reduzidos, pares de metais, calcáreo, agentes de sorção, agentes redutores e receptores biológicos de elétrons. A eficiência do tratamento é verificada pela interpretação de dados analíticos obtidos em amostras oriundas de sistema de monitoramento a jusante, a montante e também internamente às paredes ou trincheiras.

Algumas limitações das PRBs incluem:
· uso do solo (é necessária uma área considerável para implantação);
· tipo de contaminantes presentes na água subterrânea;
· velocidade da água subterrânea (velocidades altas podem fazer com que o contaminante não tenha o tempo de residência adequado para ser tratado; enquanto que velocidades baixas podem causar uma    sobrelevação na pluma se a parede de tratamento ou o portal são estreitos, fazendo com que o contaminante passe pelos lados ou por baixo do sistema implantado, por exemplo);
· concentrações extremamente altas de contaminantes, que podem fazer com que o tratamento seja insuficiente;
· prazo de remediação (tecnologias passivas geralmente resultam em períodos muito longos para se atingir os objetivos de remediação) e tamanho da pluma (se uma pluma tem uma área muito extensa ou migrou verticalmente além de 35 metros de profundidade, os custos tornam-se inviáveis para uso de PRBs).

Para sítios com baixas condutividades hidráulicas, as PRBs devem ser instaladas usando-se o sistema de trincheira e portal, que pode evitar os problemas de sobrelevação que causam o fluxo lateral ou por baixo da barreira.

As PRBs podem ser instaladas utilizando diversos tipos de equipamentos, como por exemplo, retroescavadeiras, valetadeiras, jateamento, escavação hidráulica, entre outros. A profundidade média de instalação usando esses métodos varia de 7,0 até 27,0 metros. As espessuras mais usuais das PRBs variam de 30 até 90 centímetros, porém existem barreiras com espessuras menores que 15 centímetros e outras com espessuras maiores que 2,70 metros. Os materiais reativos das PRBs podem ser misturados com cascalho ou areia para aumentar a permeabilidade e reduzir os custos.

Os principais fatores que influenciam os custos do método são a condutividade hidráulica, as concentrações dos contaminantes, as taxas de degradação, as concentrações-alvo da remediação, a profundidade, largura e espessura saturada da pluma e os materiais reativos da PRB.

 

Continua….

 

FONTE: Site CETESB – Solos, Áreas Contaminadas