POLUIÇÃO DE SOLOS: CONTAMINAÇÃO, REMEDIAÇÃO E PREVENÇÃO

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1 ANA PAULA GENERATO DOS SANTOS POLUIÇÃO DE SOLOS: CONTAMINAÇÃO, REMEDIAÇÃO E PREVENÇÃO Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Anhembi Morumbi no âmbito do Curso de Engenharia Civil com ênfase Ambiental. SÃO PAULO 2004

2 ANA PAULA GENERATO DOS SANTOS POLUIÇÃO DE SOLOS: CONTAMINAÇÃO, REMEDIAÇÃO E PREVENÇÃO Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Anhembi Morumbi no âmbito do Curso de Engenharia Civil com ênfase Ambiental. Orientador: Prof. Dra. Gisleine Coelho de Campos SÃO PAULO 2004

3 AGRADECIMENTOS Agradeço àqueles que têm me auxiliado nesta caminhada: minha família, amigos e professores, com o devido destaque a minha orientadora Dra. Gisleine Coelho de Campos que possibilitou a ampliação de meus conhecimentos e o interesse contínuo nesta área, e ao Engenheiro Thiago Fernandes Lima que esteve ao meu lado durante toda minha graduação, sendo um companheiro dedicado e me auxiliando com seu conhecimento técnico, sendo ambos também responsáveis por este trabalho.

4 iv RESUMO Este trabalho tem a intenção de esclarecer o tema poluição de solos, bem como as metodologias de contaminação, remediação e prevenção. Sabe-se que o solo não é um receptor ilimitado de materiais descartáveis, como o lixo doméstico e os resíduos industriais, necessitando, portanto de soluções para áreas contaminadas como gerenciamento e remediação. O gerenciamento de áreas contaminadas, a remediação e a prevenção demonstram a constante preocupação em minimizar os impactos que tais áreas possam causar a população e ao ambiente, principalmente nos centros urbanos. Palavras Chave: poluição; prevenção; remediação

5 v ABSTRACT This paper reports the problem of soil pollution, emphasizing the contamination, remedial actions and prevention process. Soils aren t able to absorb all types of residues. So it s necessary to foresee actions to minimize the contamination, which can cause many negative environmental influences. The focus of this paper is on managing and remedy of contaminated areas in big cities. Key Words: pollution; prevention ;remedial action

6 vi LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura Fluxograma para classificação de resíduos...13 Figura Sistema ORS de Extração de Vapor de Solo...60

7 vii LISTA DE TABELAS Tabela Conjunto de normas...8 Tabela Classificação de resíduos sólidos...9

8 viii LISTA DE SÍMBOLOS E DEFINIÇÕES Adsorção Aeróbico Anaeróbico Ph SVOCs VOC TNT RDX HMX Fixação de moléculas de um líquido ou de um gás na superfície de um sólido Processo biológico que se processa na presença de oxigênio Processo biológico que se processa na ausência de oxigênio Grau de acidez Compostos orgânicos semi-voláteis Compostos orgânicos voláteis cristais monoclínicos Ciclometilenotrinitramina ciclotetrametilentetranitramina

9 ix SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO OBJETIVOS Objetivo Geral Objetivo Específico METODOLOGIA DO TRABALHO JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Contaminação e classificação de resíduos Resíduos Classe I Perigosos Resíduos Classe II Tecnologias de tratamento de solos contaminados Tratamento Biológico In Situ Tratamento Fisico-Químico In Situ Tratamento Térmico In Situ Tratamento Biológico Ex situ Tratamento Fisico-Químico Ex situ Tratamento Térmico Ex Situ Prevenção da contaminação de solos CONTAMINAÇÃO DO EDIFÍCIO BARÃO DE MAUÁ PROPOSTA PARA REMEDIAÇÃO DA CONTAMINAÇÃO NO SOLO DO CONDOMÍNIO BARÃO DE MAUÁ CONCLUSÕES...61

10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...62 x

11 1 1 INTRODUÇÃO A questão da contaminação do solo tem sido objeto de grande preocupação nas últimas décadas em países industrializados, principalmente nos Estados Unidos e na Europa. Esse problema ambiental se torna mais grave para centros urbanos industriais como a Região Metropolitana de São Paulo. O encaminhamento de soluções para essas áreas contaminadas por parte dos órgãos que possuem a atribuição de administrar os problemas ambientais deve contemplar um conjunto de medidas que assegurem tanto o conhecimento de suas características e dos impactos causados por ela quanto da criação e aplicação de instrumentos necessários à tomada de decisão e às formas e níveis de intervenção mais adequados, sempre com o objetivo de minimizar os riscos à população e ao ambiente decorrentes da existência das mesmas. Assim sendo, este trabalho apresenta um estudo que define área contaminada, demonstra uma aplicação de remediação e cita métodos de prevenção de contaminação em solos, tendo como objetivo mostrar uma aplicação real de remediação em um solo considerado contaminado.

12 2 2 OBJETIVOS 2.1 Objetivo Geral O processo de contaminação pode definir-se conforme o Decreto n. º /82, em seu artigo 72. Poluição do solo e do subsolo consiste na deposição, disposição, descarga, infiltração, acumulação, injeção ou enterramento no solo ou no subsolo de substâncias ou produtos poluentes, em estado sólido, líquido ou gasoso.o solo é um recurso natural básico, constituindo um componente fundamental dos ecossistemas e dos ciclos naturais, um reservatório de água, um suporte essencial do sistema agrícola e um espaço para as atividades humanas e para resíduos produzidos. A contaminação dos solos dá-se principalmente por resíduos sólidos, líquidos e gasosos, águas contaminadas, efluentes sólidos e líquidos, efluentes provenientes de atividades agrícolas, etc. Assim, pode-se concluir que a contaminação do solo ocorrerá sempre que houver adição de compostos ao solo, modificando suas características naturais e as suas utilizações, produzindo efeitos negativos. Uma prevenção efetiva evitaria gastos em remediação, sendo que boa parte dos danos ocorridos, quando podem ser remediados, levam um tempo prolongado para dar retorno.

13 3 Assim, o objetivo geral está relacionado ao conhecimento das formas de poluição do solo, definindo as metodologias de contaminação, remediação e prevenção. 2.2 Objetivo Específico Demonstrar, através de um estudo de caso: - a metodologia da contaminação de um solo; - a metodologia de remediação do solo contaminado; - a metodologia de prevenção, como alternativa para as indústrias administrarem seus resíduos.

14 4 3 METODOLOGIA DO TRABALHO A metodologia utilizada para o desenvolvimento desta pesquisa fundamentou-se na análise do material disponível em arquivos de jornais, em literatura técnica referente ao meio ambiente e aos estudos de solos e seu comportamento, e também nos arquivos da CETESB (Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental). Para o desenvolvimento do trabalho utiliza-se como fontes de pesquisa: - Arquivos e relatórios técnicos da CETESB (Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental), para obter dados sobre áreas com solos contaminados no estado de São Paulo; - Sites da Internet, na busca de características e atualidades sobre o tema; - Normas técnicas sobre meio ambiente, poluição e utilização do solo. As informações relatam como ocorre a poluição de um solo, a relação desta poluição com a qualidade de vida dos habitantes locais, o processo de remediação e readaptação para as regiões atingidas. Estas informações contém formas de prevenir este tipo de poluição e maneiras de remediar solos já contaminados. Relatos sobre penas a responsáveis pelo ato de poluir, também se encontram nas informações coletadas.

15 5 4 JUSTIFICATIVA A degradação do solo tem sido um dos principais problemas encontrados nas regiões urbanas. Espaços cada vez mais limitados somados a valores altos por metro quadrado, tornam cada vez mais inconseqüentes a forma de recolher e tratar resíduos sólidos e líquidos, ocorrendo então inúmeros casos de aterros ou depósitos clandestinos. Um dos principais fenômenos de degradação do solo ocorre através da contaminação por resíduos sólidos e líquidos provenientes dos aterros clandestinos, onde ocorrem os depósitos no solo sem qualquer controle, assim os lixiviados produzidos e não recolhidos para posterior tratamento, contamina facilmente solos e águas, podendo ocorrer ainda a produção de metano pela degradação anaeróbia da fração orgânica dos resíduos, acumulando-se em bolsas, no solo, criando riscos de explosão (LIMA,1995). Dada esta situação notória, cabe a este trabalho discutir métodos existentes de remediação para áreas contaminadas, demonstrando a dificuldade de se recuperar uma área, principalmente quando esta possui ocupação física, quer seja por residências ou por indústrias, que necessitam muitas vezes serem remanejados devido à periculosidade do resíduo poluente, que torna todo o processo mais lento e mais inviável economicamente.

16 6 5 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O solo foi considerado por muito tempo um receptor ilimitado de materiais descartáveis, como o lixo doméstico, os efluentes e os resíduos industriais, com base na suposição de que este meio apresenta uma capacidade ilimitada de atenuação das substâncias nocivas presentes, que levaria ao saneamento dos impactos criados. Essa capacidade, como ficou comprovado, é limitada. Esse fato, associado ao grande desenvolvimento industrial ocorrido no Estado de São Paulo na segunda metade do Século XX, sobretudo em uma época anterior ao advento da gestão ambiental, quando não eram adotadas medidas preventivas, resultou no surgimento das áreas contaminadas. Assim sendo, uma área contaminada pode ser definida como um local onde há comprovadamente poluição ou contaminação, causadas pela introdução de substâncias ou resíduos que nela tenham sido depositados, acumulados, armazenados, enterrados ou infiltrados, de forma planejada ou acidental. Nessa área, os poluentes ou contaminantes podem concentrar-se no ar, nas águas superficiais, no solo, nos sedimentos, ou nas águas subterrâneas. Os poluentes ou contaminantes podem ainda ser transportados a partir desses meios, propagando-se por diferentes vias, como por exemplo o ar, o próprio solo, as águas subterrâneas e superficiais, alterando suas características naturais ou qualidades e determinando impactos negativos ou riscos sobre os bens a proteger, localizados na própria área ou em seus arredores.

17 7 5.1 Contaminação e classificação de resíduos Os resíduos industriais, dispostos de forma inadequada, sem qualquer tratamento, podem contaminar o solo, alterando suas características físicas, químicas e biológicas, transformando-se num problema de ordem estética e mais ainda numa séria ameaça a saúde pública (MENEZES, 2000). São considerados resíduos sólidos industriais os resíduos em estado sólido e semisólido provenientes da atividade industrial, incluindo-se os lodos provenientes das estações de tratamento de águas residuárias, aqueles gerados em equipamentos de controle de poluição, bem como determinados líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou corpos d água, ou exijam para isto, soluções economicamente inviáveis, em face da melhor tecnologia possível (CETESB,1993). As decisões técnicas e econômicas tomadas em todas as etapas do trato dos resíduos sólidos industriais (manuseio, acondicionamento, armazenagem, coleta, transporte e disposição final) deverão estar fundamentadas na classificação dos mesmos. Com base nesta classificação serão definidas as medidas especiais de proteção necessárias em todas as etapas, bem como os custos envolvidos.

18 8 A ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas editou um conjunto de normas para padronizar, a nível nacional, a classificação dos resíduos. Esse conjunto de normas, disposto na tabela 5.1.1, permite a qualquer interessado realizar a classificação de resíduos. Tabela Conjunto de normas NBR Resíduos Sólidos NBR Lixiviação de Resíduos NBR Solubilização de Resíduos NBR Amostragem de Resíduos Classificação Procedimento Procedimento Procedimento A NBR Resíduos Sólidos Classificação, classifica os resíduos quanto aos seus riscos potenciais ao meio ambiente e à saúde publica, mostrando quais resíduos necessitam ter manuseio e destinação mais rigidamente controlados. A classificação proposta pela ABNT baseia-se fundamentalmente nas características dos resíduos, em listagem de resíduos reconhecidamente perigosos e em padrões de concentração de poluentes, conforme tabela Nesta tabela a classificação inserida esta de acordo com o conjunto de normas anteriormente citados e a tipologia resume cada classificação.

19 9 Tabela Classificação de resíduos sólidos Classificação Listagem 1 Listagem 2 Listagem 3 Listagem 4 Listagem 5 Tipologia Resíduos perigosos de fontes não específicas Resíduos perigosos de fontes específicas Constituintes perigosos base para relação dos resíduos e produtos das listagens 1 e 2 Substâncias que conferem periculosidade aos resíduos Substâncias agudamente tóxicas Listagem 6 Listagem 7 Listagem 8 Listagem 9 Listagem 10 Substâncias tóxicas Concentração Limite máximo no extrato obtido no teste de lixiviação Padrões para o teste de solubilização Concentrações máximas de poluentes na massa bruta de resíduas utilizadas pelo Ministério do meio Ambiente da França para Classificação de Resíduos Concentração mínima de solventes para caracterizar o resíduo como perigoso. Segundo a NBR os resíduos são agrupados em três classes: Resíduos Classe I perigosos; Resíduos Classe II não inertes e; Resíduos Classe III inertes.

20 Resíduos Classe I Perigosos São Classificados como resíduos classe I ou perigosos os resíduos sólidos ou mistura de resíduos que, devido as suas características de inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e patogenicidade, podem apresentar risco à saúde pública, provocando ou contribuindo para um aumento de mortalidade ou incidência de doenças ou ainda apresentar efeitos adversos ao meio ambiente, quando manuseados ou dispostos de forma inadequada. Os resíduos que submetidos ao Teste de Lixiviação, conforme NBR Lixiviação de Resíduos Procedimento, apresentarem teores de poluentes no extrato lixiviado em concentração superior aos padrões constantes da listagem 7 Limite Máximo no Extrato obtido no Teste de Lixiviação, são classificados como perigosos (MENEZES, 2000). Os valores padronizados nesta listagem se referem exclusivamente a alguns metais pesados e pesticidas. Assim sendo, o teste de lixiviação se aplica somente àqueles resíduos que apresentam entre seus contribuintes um ou mais elementos e substâncias constantes da listagem de número 7 na tabela 2, conforme NBR São ainda classificados como resíduos perigosos os resíduos de restos de embalagens contaminados e os resíduos de derramamento de produtos fora da especificação de qualquer substância das listadas na norma.

21 Resíduos Classe II São considerados de acordo com a classificação como Classe II ou resíduos não inertes os resíduos sólidos, ou ainda mistura de resíduos sólidos, que não se enquadram na Classe I perigosos ou na Classe III inertes (MENEZES, 2000). Estes resíduos podem ter propriedades tais como combustibilidade, biodegradabilidade ou solubilidade em água Resíduos Classe III São classificados como Classe III ou resíduos inertes os resíduos sólidos ou mistura de resíduos sólidos que ao serem submetidos ao teste de solubilização (NBR Solubilização de Resíduos Procedimento ) não tenham nenhum de seus constituintes solubilizados, em concentrações superiores aos padrões definidos na Listagem 8 Padrões para o teste de solubilização (MENEZES, 2000). Como demonstrado, os resíduos são classificados em função de suas propriedades físicas, químicas ou infecto-contagiosas e com base na possível identificação de contaminantes presentes em sua massa. Contudo percebe-se que a identificação é uma tanto trabalhosa e em inúmeros casos limitada por falta de recursos dos laboratórios nacionais.

22 12 Ressalta-se que as listagens apresentadas não são estáticas. Conforme a evolução do conhecimento científico um resíduo ou substância pode ser excluído ou incluso nestas listagens que devem ser constantemente atualizadas. Mostra-se na figura o fluxograma para classificação de resíduos.

23 Figura Fluxograma para classificação de resíduos 13

24 Tecnologias de tratamento de solos contaminados As tecnologias para tratamento de solos contaminados são um conjunto de etapas usadas no plano de remediação dos mesmos, sendo que muitas vezes não são aplicadas isoladamente, mas em combinação seqüencial com outras, constituindo os chamados comboios de tratamento (treatment trains). (ALMEIDA, 2000) Classificam-se as tecnologias de tratamento segundo critérios variados, como por exemplo: objetivo, estado de desenvolvimento, localização do tratamento, processo principal, aplicação aos diferentes tipos de solo, aplicação às classes de resíduos contaminantes, destino final dos resíduos contaminantes, etc. (ALMEIDA,2000) Os métodos de remediação de solos que têm como objetivo reduzir a concentração ou toxicidade dos contaminantes são chamados por métodos de tratamento (sentido estrito), enquanto que os que têm como principal objetivo a redução da mobilidade dos contaminantes são chamados métodos de confinamento. Todos estão incluídos no conjunto de tecnologias de tratamento que formam o chamado plano de remediação. No que diz respeito ao estado de desenvolvimento, as tecnologias de tratamento classificam-se como sendo convencionais ou estabelecidas, inovadoras ou emergentes. As tecnologias emergentes são aquelas que ainda não foram testadas no terreno. As tecnologias inovadoras caracterizam-se por já terem sido aplicadas a pelo menos um local contaminado, não existindo ainda informação suficiente que

25 15 permita previsões sobre os seus custos e eficácia em diferentes condições de aplicação. As tecnologias convencionais são as que já foram aplicadas numerosas vezes, existindo informação suficiente, o que possibilita prever facilmente a sua aplicação em outras situações. Ressalta-se que o esforço aplicado à diminuição dos elevados custos da remediação de solos e ao aumento da sua eficácia se concentra, respectivamente, na implementação e investigação das tecnologias inovadoras e emergentes. Esse esforço é fundamentalmente suportado pelas instituições governamentais de países desenvolvidos. No Brasil opta-se por soluções tecnicamente menos desenvolvidas e elaboradas, efetuadas por empresas privadas, pois o governo ainda não dispõe de valores para se aplicar no estudo de novas técnicas. Em termos do local em que ocorre o tratamento, as tecnologias podem classificar-se como sendo In situ ou Ex situ, podendo estas se realizar On-site ou Off-site. Para o tratamento In situ o material contaminado é tratado sem que se recorra à escavação, ou seja, nas condições naturais. O caso do tratamento Ex situ envolve sempre escavação e diz-se que decorre Onsite no caso do tratamento realizar-se na área contaminada ou em uma região próxima. Quando o material contaminado é tratado em local distinto, após escavação e transporte, designa-se como tratamento Off-site. Quando se usa como critério o principal processo envolvido, os tratamentos podem dividir-se nos seguintes grupos: biológicos, físico-químicos, térmicos.

26 16 Assim, as tecnologias de tratamento agrupam-se nas seguintes categorias: Tratamento In Situ o Biológico o o Fisico-Químico Térmico Tratamento Ex Situ: o Biológico o o Fisico-Químico Térmico Tratamento Biológico In Situ Os tratamentos biológicos In Situ podem ser feitos de acordos com algumas técnicas apresentadas a seguir (ALMEIDA, 2000) Biorremediação Aeróbica (Bioverting) Descrição: a bioventing é uma técnica recente e promissora, que se baseia no estímulo da degradação in situ de qualquer composto degradável aerobicamente, através do fornecimento de baixas vazões de oxigênio aos microorganismos presentes no solo. Normalmente o oxigênio é fornecido através da injeção direta de ar.

27 17 Aplicação: usado normalmente no tratamento de solos contaminados por hidrocarboneto derivados do petróleo, solventes não clorados, algum pesticida, conservante de madeira, entre outros orgânicos. Limitações: o A proximidade da superfície do nível freático, a existência de zonas saturadas, ou a baixa permeabilidade do solo reduzem a eficiência desta técnica. o Pode ocorrer acumulação de vapor em cavidades no raio de influência dos poços de injeção. O problema pode ser diminuído através da extração de ar na proximidade dessas estruturas. o Teores de umidade extremamente baixos podem limitar a biodegradação e a eficiência da bioventing. o Possível necessidade de monitoramento dos gases libertados. o Temperaturas baixas diminuem a velocidade de descontaminação, embora existam exemplos bem sucedidos de aplicação de técnicas biológicas em climas extremamente frios. Dados específicos: o Devem ser realizados testes in situ para determinar a permeabilidade do solo ao ar e a taxa de respiração microbiológica. o Características do solo que afetam a atividade microbiana: ph, umidade, temperatura, e nutrientes.

28 Tratamento de Terras (Land Treatment) Descrição: a Land Treatment é uma técnica de tratamento biológico em que os solos, lamas ou sedimentos contaminados são removidos periodicamente para serem expostos ao ar e expostos às condições climáticas. Os resíduos, o solo, as condições climáticas e a atividade biológica interagem como um sistema dinâmico para degradar, transformar e imobilizar os contaminantes. Freqüentemente as condições do solo são controladas de forma a otimizar as velocidades de degradação dos resíduos contaminantes. As condições normalmente controladas incluem: teor de umidade (usualmente por irrigação ou aspersão), ph, concentração de nutrientes. A aplicação desta técnica deve ser gerida adequadamente, de modo a evitar problemas de contaminação de aqüíferos, águas superficiais, atmosfera ou cadeia alimentar, tanto no local como nas áreas próximas. Assim, torna-se necessário implementar medidas de segurança ambientais e um plano de monitoramento adequados, como por exemplo controlar a qualidade de água dos aqüíferos, entre outros. Aplicação: esta técnica é utilizada para tratar hidrocarbonetos de elevado peso molecular. Os resíduos contaminantes que têm sido tratados com sucesso incluem alguns pesticidas. Limitações: o Necessidade de uma grande área para o tratamento.

29 19 o Algumas condições que afetam a atividade biológica, como a temperatura e a precipitação, são inconstantes, o que aumenta o tempo necessário para efetuar a remediação. o Os contaminantes voláteis, tais como solventes, devem sofrer prétratamento, já que têm grande tendência a evaporar para a atmosfera. o Deve haver o controle de poeiras, especialmente durante a retirada do solo e outras operações de manuseamento. o A presença de íons metálicos pode constituir fator de toxicidade para os microorganismos, e existe a possibilidade de serem lixiviados do solo contaminado para o aquífero. o A profundidade atingida pelo tratamento é limitada pela profundidade conseguida na operação de retirada (normalmente 18 polegadas). Dados específicos: o Considerações prévias sobre a contaminação: tipo de resíduo contaminante, profundidade e perfil de distribuição, presença de contaminantes tóxicos para os microorganismos, presença de VOCs, e de contaminantes inorgânicos. o Considerações prévias sobre o local: características geológicas superficiais, cobertura vegetal, características geológicas e hidrogeológicas, superficiais, clima, precipitação, velocidade e direção dos ventos, disponibilidade de água.

30 20 o Características do solo: tipo, textura, umidade, fração orgânica, concentração de nutrientes, ph, permeabilidade, populações microbiológicas presentes. o Devem ser realizados testes ecotoxicológicos para determinar a eficiência do processo Tratamento Fisico-Químico In Situ Os tratamentos físico-químico In Situ podem ser feitos de acordos com algumas técnicas apresentadas a seguir (ALMEIDA, 2000) Separação Electrocinética (Electrokinetic Separation) Descrição: o processo de remediação eletrocinética permite aproveitar os processos eletroquímicos e eletrocinéticos para promover a remoção de metais e de compostos orgânicos. Aplica-se ao solo uma corrente direta de baixa intensidade mediante a introdução de eletrodos. Esta tecnologia de processamento do solo é fundamentalmente um método de extração de contaminantes. Aplicação: o Esta técnica aplica-se a solos, sedimentos e lamas contaminados com metais pesados, anions compostos orgânicos polares. As concentrações de contaminantes que permitem a aplicação deste

31 21 processo variam de algumas partes por milhão (ppm) a várias dezenas de milhares de ppm. o A separação eletrocinética aplica-se principalmente no caso de solos de baixa permeabilidade, tais como solos argilosos saturados ou parcialmente saturados, difíceis de drenar. Limitações: o A eficiência é drasticamente reduzida quando a umidade do material é inferior a 10%. Obtém-se máximo rendimento nos casos em que esta varia entre 14 e 18 %. o A presença de materiais metálicos ou isolantes enterrados no solo pode induzir variabilidade na condutividade do solo, por isso a variabilidade geológica natural deste deve ser estudada previamente. Também a ocorrência de depósitos de materiais que exibam condutividade elétrica muito elevada, tais como depósitos de minérios, conduzem à ineficácia da técnica. o Devem ser usados eletrodos inertes, tais como eletrodos de carbono, grafite ou platina, de modo a não introduzir nenhum tipo de resíduo na massa de solo tratada. Os eletrodos metálicos podem dissolver-se como resultado da eletrólise, levando à introdução de produtos corrosivos no solo. o Esta técnica apresenta maior eficácia no tratamento de solos argilosos devido à carga superficial negativa das partículas de argila. No entanto a carga superficial destas pode ser alterada quer pela variação do ph

32 22 da solução do solo quer pela adsorção de contaminantes. Os valores extremos de ph que ocorrem na proximidade dos eletrodos, e as alterações provocadas pelas induzidas pelos processos que ocorrem ao nível dos eletrodos, podem inibir a eficiência da técnica. o As reações de oxidação-redução podem gerar produtos não desejáveis, como, por exemplo, cloro Fraturação (Fracturing) Descrição: o A fraturação é uma tecnologia de melhoramento, destinada a aumentar a eficiência da aplicação de outras tecnologias in situ, em solos que apresentam más condições para a aplicação destas. Promove-se o desenvolvimento de fraturas em solos de baixa permeabilidade ou em sedimentos que apresentem elevado grau de compactação. A existência destas fraturas aumenta a eficiência de muitos processos in situ devido ao aumento do contacto entre os contaminantes adsorvidos nas partículas do solo e o meio de extração. o Esta tecnologia apresenta três variantes: fraturação pneumática (pneumatic fracturing), blast-enhanced fracturing, e o processo Lasagnaô.

33 23 Aplicação: a fraturação aplica-se a todos os grupos de contaminantes. Esta tecnologia é usada essencialmente para obter a fratura de siltes, areias e argilas. Limitações: o Esta tecnologia não deve ser aplicada em zonas de elevada atividade sísmica. o As fraturas tendem a fechar em solos não argilosos. o É necessário averiguar a existência de estruturas subterrâneas e bolsas de produto livre. o Ocorre a criação de novas potenciais vias de dispersão não desejável de contaminantes. Dados específicos: profundidade e extensão da contaminação, concentração dos contaminantes, tipo de solo e respectivas propriedades (ex: estrutura, conteúdo em matéria orgânica, textura, permeabilidade, capacidade de retenção de água, umidade) Lavagem do Solo In situ (Soil Flushing) Descrição: a lavagem do solo in situ consiste na extração dos contaminantes do solo fazendo passar água ou uma solução aquosa adequada através das camadas contaminadas, mediante um processo de injeção ou infiltração. Os

34 24 contaminantes são arrastados até o lençol freático, procedendo-se depois à sucção da água subterrânea e respectivo tratamento. Aplicação: esta tecnologia aplica-se especialmente aos contaminantes inorgânicos, incluindo contaminantes radioativos. Pode ser usada para tratar VOCs, SVOCs, combustíveis e pesticidas, mas em geral não apresenta uma relação custo-benefício tão favorável quanto outras técnicas, no tratamento destes contaminantes. A adição de solventes compatíveis com as condições ambientais pode aumentar a solubilidade de alguns compostos orgânicos, mas existe a possibilidade da solução de lavagem provocar alterações físicoquímicos do solo. Esta tecnologia oferece a possibilidade de recuperação de metais e consegue mobilizar uma grande variedade de contaminantes orgânicos e inorgânicos em solos de granulometria grosseira. Limitações: o Solos de baixa permeabilidade ou muito heterogêneos são difíceis de tratar. o Os solventes adicionados podem aderir ao solo e reduzir a sua porosidade efetiva. o As reações dos fluídos de lavagem com o solo podem reduzir a mobilidade dos contaminantes. o A possibilidade de ocorrer arrastamento dos contaminantes para além da zona de captura e a introdução superficial de solventes preocupa devido ao perigo de afetar a população. A tecnologia deve ser usada

35 25 apenas quando os contaminantes e os fluídos de lavagem podem ser confinados e extraídos. o O tratamento à superfície dos efluentes líquidos pode ter um peso determinante nos custos do processo. Dados específicos: o É necessária a realização de testes de tratabilidade que permitam determinar a viabilidade do processo de lavagem específico considerado. o Os parâmetros físicos e químicos do solo que devem ser determinados incluem: permeabilidade, estrutura, textura, porosidade, umidade, carbono orgânico total, ph e capacidade tampão. o As características dos contaminantes que devem ser determinadas incluem: concentração, solubilidade, coeficiente de partição, produtos de solubilidade, potencial de redução e constantes de estabilidade de complexos. o As características do solo e dos contaminantes determinam as soluções de lavagem adequadas, não só em termos de eficiência mas também de compatibilidade Extração do Vapor do Solo (Soil Vapor Extraction- SVE) Descrição: a extração do vapor do solo é uma tecnologia de tratamento da zona não saturada do solo. A aplicação de vácuo através de poços de

36 26 extração resulta na indução de um fluxo de ar controlado de modo a remover contaminantes voláteis e semi-voláteis. O gás que abandona o solo pode necessitar de tratamento para remoção ou destruição dos contaminantes, dependendo das disposições legais em vigor. Aplicação: o grupo de contaminantes alvo desta técnica é o dos VOCs e alguns combustíveis. Esta tecnologia é tipicamente aplicada apenas no caso de compostos voláteis. Fatores como, umidade, fração orgânica e permeabilidade do solo ao ar, também afetam a eficiência desta tecnologia. A remoção de óleos e gorduras de elevada massa molecular, metais, PCBs ou dioxinas não é possível através desta técnica. Dado que o processo implica um fluxo contínuo de ar através do solo, promove freqüentemente a biodegradação in situ de compostos orgânicos pouco voláteis que estejam presentes. Limitações: o Solos muito compactados ou com elevada umidade (>50%) apresentam baixa permeabilidade ao ar, requerendo vácuo mais potente (o que implica custos superiores) e dificultam a operação de SVE. o No caso de solos que apresentem grande variabilidade de permeabilidade ou zona de ação horizontal, são necessários grandes intervalos perfurados nos poços de extração, já que caso contrário

37 27 resultaria uma distribuição desigual do fluxo gasoso proveniente da zona contaminada. o Solos com elevada fração orgânica ou com umidade muito reduzida apresentam uma elevada capacidade de adsorção de VOCs, resultando em baixas taxas de remoção. o Pode ocorrer a necessidade de instalar sistemas de tratamento dos efluentes gasosos, que por sua vez podem gerar efluentes líquidos. o Esta tecnologia não é eficaz na descontaminação da zona saturada (no entanto basta provocar o abaixamento do nível freático para aumentar o volume de solo a ser tratado). Dados específicos: profundidade e extensão da contaminação e da camada freática. Tipo de solo e respectivas propriedades (ex: estrutura, textura, permeabilidade e umidade). Devem ser efetuados estudos à escala piloto de modo a determinar parâmetros de dimensionamento incluindo: poço de extração, raio de influência, fluxos gasosos, vácuo ótimo aplicado e taxas de remoção de contaminantes Solidificação/Estabilização Descrição: os contaminantes são fisicamente envolvidos no meio de uma massa estabilizada (solidificação), ou são induzidas reações químicas entre agentes estabilizadores e os contaminantes de modo a reduzir a mobilidade destes (estabilização).

38 28 Aplicação: o Os processo de solidificação/estabilização in situ aplicam-se nos casos de contaminação por inorgânicos (incluindo radionuclidos) o A vitrificação in situ pode destruir ou remover compostos orgânicos e imobilizar a maioria dos compostos inorgânicos presentes nos solos. Limitações: o A profundidade da contaminação pode limitar a aplicação dos processos. o A utilização posterior do local pode afetar a capacidade de retenção dos resíduos contaminantes. o Alguns processos resultam num aumento significativo do volume. o Alguns resíduos são incompatíveis com variações dos métodos de solidificação/estabilização, tornando-se necessárias a realização de testes de tratabilidade. o A distribuição dos reagentes e a mistura efetiva são mais difíceis do que na aplicação destes processos ex situ. o A amostragem de material para confirmação da eficácia do processo pode ser complicada. o A presença do material solidificado pode condicionar o uso posterior do local.

39 29 Dados específicos: as principais características do solo que devem ser determinadas são: granulometria, limites de Atterberg, umidade, concentração de metais, fração de sulfatos, fração orgânica, densidade, permeabilidade, microestrutura e ph Tratamento Térmico In Situ Os tratamentos térmicos In Situ podem ser feitos de acordo com algumas técnicas apresentadas a seguir (ALMEIDA, 2000) Extração de Vapor de Solo Térmica (Thermally Enhanced Soil Vapor Extraction) Descrição: a Thermally Enhanced Soil Vapor Extraction é uma tecnologia idêntica à SVE, em que se utiliza a injeção de ar quente através de vapor, resistências elétricas, ou energia eletromagnética para aquecer o solo, aumentando assim a velocidade de volatilização dos compostos semi-voláteis e facilitando a sua extração. Esta tecnologia, ao contrário da tecnologia simples de SVE, exige a utilização de poços de extração resistentes ao calor. Aplicação: estes sistemas são dimensionados para tratar SVOCs e consequentemente tratam também VOCs. As tecnologias de SVE termicamente reforçada também são efetivas no tratamento de alguns pesticidas e combustíveis líquidos, dependendo das temperaturas alcançadas pelos sistemas. A Thermally Enhanced Soil Vapor Extraction é eficaz em

40 30 solos com elevada umidade, ultrapassando uma das limitações de aplicação da tecnologia de SVE convencional. Após a aplicação deste processo, as condições no solo apresentam-se excelentes para a biodegradação dos contaminantes residuais. Limitações: o A existência de grandes objetos ou detritos enterrados no meio pode causar dificuldades nas operações. o A eficiência da extração de certos contaminantes varia, dependendo da temperatura máxima atingida pelo processo selecionado. o Solos muito compactados ou com umidade muito elevada apresentam uma permeabilidade ao ar reduzida, o que dificulta a operação e requer um consumo de energia superior para aumentar a temperatura e o vácuo o No caso de solos com permeabilidade variável pode dar-se uma distribuição desigual do fluxo gasoso através das zonas contaminadas. o Solos com fração orgânica elevada apresentam uma grande capacidade de adsorção de VOCs, o que resulta na diminuição das taxas de remoção. o As emissões gasosas têm que ser controladas e pode ser necessário tratar os gases emitidos. o Esta técnica não é eficaz no tratamento da zona saturada, contudo basta provocar o abaixamento do nível freático para expor um maior volume do solo à SVE.

41 31 o A injeção de ar quente tem limitações devido à baixa capacidade calorífica do ar. Dados específicos: profundidade e extensão da contaminação, concentração de contaminantes, profundidade do nível freático, tipo de solo e propriedades do solo tais como, estrutura, textura, permeabilidade, e umidade Tratamento Biológico Ex situ Os tratamentos biológicos Ex Situ podem ser feitos de acordo com algumas técnicas apresentadas a seguir (ALMEIDA, 2000) Compostagem Descrição: a compostagem é um processo biológico controlado através do qual contaminantes orgânicos biodegradáveis são convertidos em subprodutos inócuos e estabilizados, devido à atividade de microorganismos (em condições aeróbias ou anaeróbias). Geralmente são mantidas condições termofílicas (54ºC a 65ºC) para que a compostagem de solos contaminados com contaminantes orgânicos perigosos seja realizada adequadamente. O solo escavado é misturado com agentes dispersantes e corretivos orgânicos, tais como aparas de madeira e resíduos vegetais e animais, de modo a aumentar a porosidade do material a tratar. A eficiência máxima de degradação é atingida mantendo constantes a umidade, o ph, a concentração de oxigênio e a temperatura.

42 32 Aplicação: o processo de compostagem pode ser aplicado a solos ou sedimentos contaminados com compostos orgânicos biodegradáveis. A compostagem aeróbia termofílica permite reduzir a concentração de explosivos (TNT, RDX, e HMX), e a toxicidade associada para níveis aceitáveis. Limitações: o A aplicação da técnica de compostagem exige áreas consideráveis. o Possibilidade de liberação não controlada de VOCs durante a escavação dos solos contaminados. o Do processo de compostagem resulta o aumento de volume do material devido à adição dos corretivos. o Os metais pesados não são tratados por este método (existe apenas um efeito de diluição), e podem ser tóxicos para os microorganismos. o Se os solos contiverem VOCs ou SVOCs é necessário controlar as emissões gasosas. Dados específicos: concentração de contaminantes, requisitos exigidos pela escavação, disponibilidade e custo dos corretivos necessários, disponibilidade de espaço, tipo de solo, e adequação da compostagem ao tratamento dos contaminantes Biodegradação por Fungos (White Rot Fungus)

43 33 Descrição: a aplicação da biodegradação por fungos envolve a utilização controlada dos White Rot Fungus, cultivados especificamente para o tratamento de contaminantes. Esta técnica apresenta-se em duas configurações possíveis: in situ (sistema aberto) e bioreator. O objetivo é manter um sistema aeróbio, fazendo circular ar úmido no seio da mistura de solo contaminado com aparas de madeira, servindo estas de suporte ao desenvolvimento dos fungos. Aplicação: os White Rot Fungus são capazes de degradar e mineralizar variados poluentes orgânicos, incluindo explosivos convencionais como o TNT - cristais monoclínicos, RDX - Ciclometilenotrinitramina e HMX ciclotetrametilentetranitramina. Limitações: o Esta técnica não pode ser aplicadoem solos, sedimentos ou lamas contendo elevadas concentrações de TNT. o O grau de degradação dos poluentes não é suficiente para atingir os níveis de descontaminação pretendidos. o A competição por parte das populações de bactérias, inibição causada pelos níveis de toxicidade, e a adsorção química dos contaminantes, são fatores que limitam a aplicação do processo.

44 34 Dados específicos: concentração final de explosivos após o tratamento, presença de outros contaminantes, propriedades do solo Tratamento de Terra (Landfarming) Descrição: os solos, lamas ou sedimentos são aplicados em quadrados escavados de forma propícia para o tratamento (lined beds) e removidos periodicamente para promover a oxigenação dos resíduos. É necessário implementar métodos de controle dos lixiviados. É frequente controlar as condições do solo de forma a otimizar a velocidade de degradação dos contaminantes. As condições normalmente controladas são: teor de umidade (usualmente por irrigação ou aspersão), arejamento, ph, concentração de nutrientes. A landfarming é a equivalente ex situ da técnica de land treatment (in situ). Aplicação: Este processo é eficaz no tratamento de hidrocarbonetos derivados do petróleo. Alguns dos contaminantes que têm sido tratados com sucesso incluem: diesel, resíduos de coque e alguns pesticidas. Limitações: o Necessidade de uma grande área para o tratamento. o Algumas condições que afetam a atividade biológica, como a temperatura e a precipitação, são bastante incontroláveis, o que aumenta o tempo necessário para efetuar a descontaminação.

45 35 o Os contaminantes voláteis tais como solventes, devem sofrer prétratamento, já que têm grande tendência a evaporar para a atmosfera. o O controle de poeiras deve ser levado em consideração, especialmente durante a retirada do solo e outras operações de manuseamento. o A presença de íons metálicos pode constituir fator de toxicidade para os microorganismos, e existe a possibilidade de serem lixiviados do solo contaminado para o aqüífero. o Devem-se construir e monitorar unidades que recolham águas que migram para os aquíferos. Dados específicos: o Considerações prévias sobre a contaminação: tipo de contaminação e de resíduos contaminantes, profundidade e perfil de distribuição, presença de contaminantes tóxicos para os microorganismos, presença de VOCs, e de contaminantes inorgânicos. o Considerações prévias sobre o local: características geológicas, cobertura vegetal, características hidrogeológicas, clima, precipitação, velocidade e direção dos ventos, disponibilidade de água. o Características do solo: tipo, textura, umidade, fração orgânica, capacidade de troca catiônica, concentração de nutrientes, ph, permeabilidade, populações microbiológicas presentes.

46 Tratamento Biológico (Slurry Phase) Descrição: esta técnica envolve o tratamento controlado do solo escavado num reator biológico. O solo é primeiramente processado de modo a separar fisicamente os componentes de maiores dimensões. Em seguida é misturado com água até uma concentração pré-determinada, dependendo da concentração dos contaminantes, da velocidade da degradação biológica e da natureza do solo. A fração arenosa, já limpa, é retirada do sistema, restando a fração de finos e a água de lavagem, que serão tratados biologicamente. O solo é mantido em suspensão no reactor e misturado com nutrientes e oxigénio, e quando necessário a corretores de ph. Após a degradação estar completa procede-se à secagem das lamas. Aplicação: os slurry-phase bioreactors são usados fundamentalemente para o tratamento de SVOCs e VOCs presentes em solos e sedimentos. Usando microorganismos adaptados é possível tratar também VOCs e SVOCs halogenados. Limitações: o O pré-tratamento do material pode ser complicado e demorado. Solos pouco homogêneos ou argilosos podem causar problemas de manuseamento. o A secagem dos finos pode ser trabalhosa.

47 37 o É necessário um método adequado de tratamento das águas residuais não recicláveis. Dados específicos: o É necessário conduzir estudos de tratabilidade. o Algumas características importantes dos contaminantes que devem ser determinadas incluem: solubilidade, coeficiente de adsorção às partículas do solo, volatilidade, reatividade (isto é, tendência a participarem em reações não biológicas), e biodegradabilidade Tratamento Fisico-Químico Ex situ Os tratamentos físico-químico Ex Situ podem ser feitos de acordo com algumas técnicas apresentadas a seguir (ALMEIDA, 2000) Extração Química (Chemical Extraction) Descrição: a extração química consiste em misturar o solo e um extratante num reator, promovendo-se assim a dissolução dos contaminantes. A fase líquida é então transportada para um separador, onde se dá a separação dos contaminantes e do solvente, que são posteriormente tratados e reutilizados. Esta tecnologia não destrói os contaminantes, o seu objetivo é reduzir a massa de resíduo a ser tratada. A extração química difere da técnica de

48 38 lavagem do solo, em que água ou uma solução aquosa é usada como fluído lavador. Existem duas variantes principais desta técnica, a extração ácida e a extração por solvente. A extração ácida consiste geralmente em usar ácido clorídrico para extrair metais pesados do solo. A extração por solvente é uma forma comum de extração química, em que é usado um solvente orgânico para extrair os contaminantes. Aplicação: A extração por solvente tem sido aplicada com eficiência no tratamento de solos contaminados essencialmente com compostos orgânicos tais como, VOCs, solventes halogenados e petróleo. A extração ácida é adequada ao tratamento de solos, lamas e sedimentos contaminados com metais pesados. Limitações: o Alguns tipos de solo e elevada umidade afetam negativamente a eficácia do processo de extração. o Elevada fração argilosa pode reduzir a eficiência da extração, requerendo períodos de contacto mais longos. o Metais ligados aos compostos orgânicos podem ser extraídos em conjunto com estes, o que pode restringir o tratamento final a dar às frações obtidas. o A presença de detergentes e emulsionantes pode influenciar desfavoravelmente a eficiência da extração.

49 39 o Pequenas quantidades de solvente podem permanecer na fração sólida tratada e sua toxidade deve ser melhor estudada. o A extração por solvente é em geral menos eficaz na remoção de compostos orgânicos com massa molecular muito elevada e de substâncias muito hidrofílicas. o Após a extração ácida é necessário neutralizar a fração ácida residual presente na massa de solo tratada. o Esta tecnologia pode não ser economicamente viável, quando se pretende o tratamento de solos contaminados com metais pesados até níveis de contaminação residual muito baixo. Dados específicos: é importante determinar se é a transferência de massa ou o equilíbrio que controlam o processo. O fator preponderante é crítico no dimensionamento da unidade de tratamento e na determinação da aplicação da técnica. As características do solo que devem ser determinadas são: distribuição de tamanhos, ph, coeficiente de partição, capacidade de troca catiônica, fração orgânica, umidade, concentração de metais e de compostos voláteis, fração argilosa, e presença de misturas complexas de resíduos Oxidação/Redução (Chemical Reduction Oxidation) Descrição: reações de oxidação-redução permitem converter contaminantes perigosos em compostos não perigosos ou menos tóxicos, que sejam mais estáveis, menos móveis ou inertes. Os agentes oxidantes mais comumente

50 40 usados no tratamento de contaminantes perigosos são: ozônio, peróxido de hidrogênio, hipocloritos, cloro e dióxido de cloro. Aplicação: esta tecnologia aplica-se essencialmente no tratamento de contaminantes inorgânicos. Também pode ser usada, embora com menor eficiência, no caso de VOCs e SVOCs não halogenados, hidrocarbonetos combustíveis e pesticidas. Limitações: o Possibilidade de ocorrência de oxidação incompleta e formação de compostos de contaminação intermediários, dependendo dos agentes oxidantes usados. o O processo não é economicamente vantajoso no caso de elevadas concentrações de resíduos contaminantes devido à necessidade de utilização de grandes quantidades de agente oxidante. o A quantidade de óleos e gorduras presentes no meio deve ser minimizada de modo a maximizar a eficiência do processo. Dados específicos: devem ser efetuados testes de tratabilidade para determinar o modo como alguns parâmetros (umidade, concentração de metais alcalinos e de substâncias úmidas no solo, presença de fases múltiplas e concentração total de haletos orgânicos) afetam o tempo e o custo de processamento.

51 Remoção de Halogéneos (Dehalogenation) Descrição: mistura-se o solo contaminado com reagentes apropriados com o objetivo de substituir as moléculas contendo os halogênios, ou de provocar a sua decomposição e volatilização parcial. O solo contaminado é peneirado, processado num moínho triturador denominado crusher and pug, e misturado com os reagentes, aquecendo-se posteriormente a mistura. Esta tecnologia apresenta-se em duas variantes: decomposição catalizada por base (Base-catalyzed Decomposition-BCD) e glicolato polietileno glicol alcalino (Glycolate Alkaline Polyethylene Glycol). A primeira usa como reagente o hidrogenocarbonato de sódio e tem sido aplicada no tratamento de solos e sedimentos contaminados com compostos orgânicos clorados, essencilamente PCBs, dioxinas e furanos. Na segunda o reagente usado é um polietileno glicol alcalino e gera-se água residual que necessita de tratamento. Aplicação: o Os grupos de contaminantes alvo desta tecnologia são os SVOCs halogenados e os pesticidas. Também se aplica no caso de VOCs, mas com menor eficiência. A sua aplicação em pequena escala é economicamente viável. Limitações:

52 42 o Elevados valores de fração argilosa e de umidade fazem aumentar os custos de operação. o A tecnologia descrita não apresenta uma relação custo-benefício favorável quando aplicada a grandes volumes de solo. o Concentrações de compostos orgânicos clorados superiores a 5 % exigem a utilização de grandes volume de reagentes. o No caso da captura dos efluentes e resíduos (contaminantes volatilizados, poeiras e condensados), pode ser difícil, especialmente quando o solo contém elevada fração de finos e de umidade. Dados específicos: devem ser efetuados testes de tratabilidade para determinar o modo como alguns parâmetros (umidade, concentração de metais alcalinos e de substâncias úmidas no solo, presença de fases múltiplas e concentração total de haletos orgânicos) afetam o tempo e o custo de processamento Separação (Separation) Descrição: as técnicas de separação têm como objectivo concentrar os contaminantes sólidos através de meios físicos e químicos, que promovem a sua separação do meio em que se encontram dispersos. A sedimentação (gravity separation) e a peneiração (sieving/physical separation) são técnicas de separação tradicionalmente usadas, enquanto que a separação magnética (magnetic separation) é um processo recente (ano 2000), que ainda será testado.

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