Técnicas Inovadoras de Remediação Dr. Sander Eskes FEAM, Belo Horizonte Agosto, 2011
Abordagens de remediação Contaminação Contenção Contaminação Remoção Destruição Contaminação
Aplicação de tecnologias de remediação in situ Princípios químicos e biológicos aplicados no solo
Importância dos testes de bancada e ensaios piloto Não existe um Bombril para a remediação
Tecnologias baseadas em injeção de reagentes 1. Bio-remediação Aeróbica In Situ 2. Bio-remediação Anaeróbica In Situ 3. Oxidação Química In Situ 4. Redução Química In Situ 5. Fixação Geoquímica
1. Bio-Remediação Aeróbica In Situ Definição: Introdução de oxigênio solúvel na zona saturada, criando condições aeróbicas
Bio-Remediação Aeróbica Princípio: introdução de oxigênio solúvel na zona saturada, criando condições aeróbicas; Bactérias aeróbicas crescem e alimentam-se da matéria orgânica misturada com o contaminante; Mecanismos de delivery : Aplicação de Oxygen Releasing Compounds (ORC) Injeção de oxigênio puro Injeção de Peróxido de hidrogênio Injeção de ozônio
Compostos produzindo ou liberando oxigênio Compostos produzindo oxigênio Peróxido de Hidrogênio 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 Ozônio O 3 1.5 O 2 Compostos liberando oxigênio (Oxygen Releasing Compounds) Peróxido de Magnésio MgO 2 + H 2 O Mg(OH) 2 + ½O 2 Peróxido de Sódio Na 2 O 2 + H 2 O NaOH + H 2 O 2
Aplicabilidade Vantagens Processo natural e com baixo custo; Reagente (e.g. oxigênio) é inofensivo; Desvantagens Não é apropriado para todos os compostos e/ou sites; Raio de influencia limitado; Pode ser um processo relativamente lento; Pode alterar o ambiente geoquímico do aqüífero.
2. Bio-Remediação Anaeróbica In Situ Definição: Introdução no aqüífero de matéria orgânica biodegradável, criando condições anaeróbicas
Bio-remediação Anaeróbica Princípio: introdução no aqüífero de matéria orgânica solúvel e facilmente biodegradável, criando condições anaeróbicas; Bactérias anaeróbicas crescem e alimentam-se da matéria orgânica misturada com o contaminante; Substrato: Melaço; Acido Lático; ou Óleo Vegetal Solubilizado; Adequado para degradação de compostos organoclorados.
Óleo vegetal solubilizado Misturador comum EOS TM Fonte: www-solutionsies.com
Aplicabilidade Vantagens Processo natural e com baixo custo; Reagente (e.g. melaço) é inofensivo; Desvantagens Não é apropriado para todos os compostos e/ou sites; Pode ser um processo relativamente lento; Produtos da degradação podem ser perigosos; Geração de metano (gás).
3. Oxidação Química In Situ Definição: Introdução no aqüífero um composto químico capaz de oxidar os contaminantes na fase dissolvida e na fase adsorvida.
Aplicação no campo Direct Push (Geoprobe) Limitado pela profundidade e tipo de solo
Sistema de Dosagem Oxidantes : Permanganato (injetado como líquido) não requer ativação; Persulfato (injetado como líquido) ativado por calor (45 C o ) ou por um catalisador; Peróxido de hidrogênio (injetado como líquido) ativado por um catalisador (e.g. Fentox ); Ozônio (injetado como gás) não requer ativação.
Cor de Permanganato Concentração de permanganato em miligramas de KMnO 4 / Liter = ppm 0.5 1 5 10 25 50 100 Limite de detecção visível ~ 0.25 ppm (lab) Limite de saturação de cor ~ 100 ppm
Distribuição de Permanganato no Aqüífero 1 Mês após a Injeção 1 (azul), 10 (verde), 100 (amarelo), 1000 (marrom) mg/l linhas de contorno de KMnO4 Concentração de injeção (pontos brancos): 15 000 mg/l
Aplicabilidade Vantagens Processo relativamente rápido; Não há produtos intermediários; Desvantagens Não é apropriado para todos os compostos e/ou sites; Oxidantes exigem medidas adicionais de saúde e segurança ocupacional; Sucesso da metodologia depende do contato entre o oxidante e o contaminante.
4. Redução Química In Situ Definição: Introdução no aqüífero um composto químico capaz de reduzir os contaminantes na fase dissolvida e na fase adsorvida.
Agentes Redutores Ferro Zero-Valente Micro partículas Nano partículas Ferro(II) Natural Pirito (FeS2 gerando Fe 2+ por dissociação) Minerais de hidróxido de ferro (redução de Fe(OH)3) Manipulado Através da injeção de Ditionito de Sódio (Na2S2O4) agindo como agente redutor Ferro (II) criado por processo biológicos Bio-Iron (combinação de ferro zero valente e um substrato) Adventus EHC EZVI
Evolução das tecnologias utilizando ZVI Clay ZVI Clay Funnel And Gate (cavaco de ferro) Iron-sand barrier (microscale iron) Hydraulic Fracturing with iron-sand Injectable iron (micro scale to nano scale iron)
Nano Ferro Exemplo: Partículas reativas baseadas em nano tecnologia Imagens de nano ferro
Aplicabilidade Vantagens Processo complementar à oxidação química e ao bioremediação anaeróbica; Não há produtos intermediários; Formações com teor alto de ferro não requerem ativação; Desvantagens Tecnologia experimental; Não é apropriado para todos os compostos.
5. Fixação Geoquímica Definição: Introdução no aqüífero um composto químico ou biológico, capaz de imobilizar os metais no solo
Mecanismos de Imobilização Precipitação Chumbo, Arsênico, Mercúrio, Cádmio com EHC-M Redução Cr(VI) -> Cr(III) com Polisulfeto de cálcio Adsorção Cr(III) com correção de ph Complexação CN
Aplicabilidade Vantagens Processo relativamente rápido; Não há produtos intermediários; Existe uma solução específica para quase todos os metais; Desvantagens Contaminante não é removido; Fixação pode sofrer alterações em função do ph; Sucesso da metodologia depende do contato entre o reagente e o metal.
Sistemas com baixo uso de energia e baixo uso de produtos químicos
Sistemas passivos de contenção de vapor
Re-uso de materiais Descontaminação de paredes, tanques e equipamentos Separação e reciclagem de materiais valiosos Consolidação e destinação de resíduos e materiais não valiosos Descontaminação e demolição controlada de instalações industriais
Fito-remediação Engineered Wetlands Células de tratamento de água subterrânea, utilizando plantas aquáticas para a remoção de ferro e tratamento subterrâneo (zona de raízes) para a remoção de compostos orgânicos (VOCs); Uso de processos naturais - não requer reagentes ou aditivos químicos; e Baixo consumo de energia. Água subterrânea contaminada Bomba Aeração Remoção de ferro Controle de nível Lago Tratamento de VOCs Controle de nível Separador Efluente
Recursos Desenvolvimento de áreas degradadas: www.epa.gov/brownfields Técnicas de remediação: www.clu-in.org Fórum Brasileiro de Remediação sustentável: foresbr.wordpress.com ReLASC: www.relasc.org
Obrigado! Contato: sander.eskes@aecom.com