Técnicas Inovadoras de Remediação Sander Eskes

Técnicas Inovadoras de Remediação
Dr. Sander Eskes
FEAM, Belo Horizonte
Agosto, 2011
Abordagens de remediação
Contenção
Contaminação
Contaminação
Destruição
Remoção
Contaminação
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Aplicação de tecnologias de remediação in situ
Princípios químicos e biológicos aplicados no solo
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Importância dos testes de bancada e ensaios piloto
Não existe um “Bombril” para a remediação
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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
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1. Bio-Remediação Aeróbica In Situ
Definição: Introdução de
oxigênio solúvel na zona
saturada, criando condições
aeróbicas
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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
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Compostos produzindo ou liberando oxigênio
Compostos produzindo oxigênio
Peróxido de Hidrogênio
2H2O2 → 2H2O + O2
Ozônio
O3 → 1.5 O2
Compostos liberando oxigênio (Oxygen Releasing Compounds)
Peróxido de Magnésio
MgO2 + H2O → Mg(OH)2 +
½O2
Peróxido de Sódio
Na2O2 + H2O → NaOH + H2O2
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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.
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2. Bio-Remediação Anaeróbica In Situ
Definição: Introdução no
aqüífero de matéria
orgânica biodegradável,
criando condições
anaeróbicas
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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.
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Óleo vegetal solubilizado
Misturador comum
EOSTM
Fonte: www-solutionsies.com
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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).
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3. Oxidação Química In Situ
Definição: Introdução no aqüífero um composto químico capaz de
oxidar os contaminantes na fase dissolvida e na fase adsorvida.
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Aplicação no campo– Direct Push (Geoprobe)
Limitado pela profundidade e tipo de
solo
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Sistema de Dosagem
Oxidantes :
– Permanganato
(injetado como
líquido) – não
requer ativação;
– Persulfato (injetado
como líquido) –
ativado por calor
(45 Co) ou por um
catalisador;
– Peróxido de
hidrogênio
(injetado como
líquido) – ativado
por um catalisador
(e.g. Fentox™);
– Ozônio (injetado
como gás) – não
requer ativação.
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Cor de Permanganato
Concentração de permanganato em miligramas de KMnO4 / 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
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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
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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.
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4. Redução Química In Situ
Definição: Introdução no aqüífero um composto químico capaz de
reduzir os contaminantes na fase dissolvida e na fase adsorvida.
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Agentes Redutores
• Ferro Zero-Valente
– Micro partículas
– Nano partículas
• Ferro(II)
– Natural
• Pirito (FeS2 gerando Fe2+ 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
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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)
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Nano Ferro
Exemplo: Partículas reativas baseadas em nano tecnologia
Imagens de nano ferro
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Aplicabilidade
• Vantagens
• Processo complementar à oxidação química e ao bio-
remediação anaeróbica;
• Não há produtos intermediários;
• Formações com teor alto de ferro não requerem ativação;
• Desvantagens
• Tecnologia experimental;
• Não é apropriado para todos os compostos.
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5. Fixação Geoquímica
Definição: Introdução
no aqüífero um
composto químico ou
biológico, capaz de
imobilizar os metais
no solo
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Mecanismos de Imobilização
• Precipitação
– Chumbo, Arsênico, Mercúrio, Cádmio
• Redução
– Cr(VI) -> Cr(III)
cálcio
• Adsorção
– Cr(III)
com EHC-M
com Polisulfeto de
com correção de pH
• Complexação
– CN
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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.
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Sistemas com baixo uso de energia e baixo uso de
produtos químicos
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Sistemas passivos de contenção de vapor
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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
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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
Tratamento de
VOCs
Lago
Controle
de nível
Controle
de nível
Efluente
Separador
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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
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Obrigado!
Contato: [email protected]