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1 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA DO AMBIENTE AVALIAÇÃO DA APLICABILIDADE DA LAVAGEM DE SOLOS CONTAMINADOS COM PRODUTOS PETROLÍFEROS Cristina Maria da Rocha Bernardo Dissertação submetida para obtenção do grau de MESTRE EM ENGENHARIA DO AMBIENTE RAMO DE PROJETO Presidente do Júri: Professor Doutor Fernando Gomes Martins (Professor Auxiliar do Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto) Arguente: Professora Doutora Cristina Maria Fernandes Delerue Alvim de Matos (Professora Coordenadora com agregação do Instituto Superior de Engenharia do Porto) Orientador académico: Professora Doutora Maria Cristina da Costa Vila (Professora Auxiliar do Departamento de Engenharia de Minas da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto) Co-orientador académico: Professor Doutor António Manuel Antunes Fiúza (Professor Catedrático do Departamento de Engenharia de Minas da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto) Porto, Julho de 2012

2 Editado por FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Rua Dr. Roberto Frias PORTO Portugal Tel Fax Correio eletrónico: Endereço eletrónico: Reproduções parciais deste documento serão autorizadas na condição que seja mencionado o Autor e feita referência a Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente 2011/2012 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, As opiniões e informações incluídas neste documento representam unicamente o ponto de vista do respetivo Autor, não podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em relação a erros ou omissões que possam existir. Este texto foi escrito ao abrigo do novo Acordo Ortográfico.

3 AGRADECIMENTOS Em qualquer momento da nossa vida, em qualquer lugar, sempre precisamos do outro, daquela mão que se estende e nos ajuda. Porque sozinhos nunca seremos Alguém ou conquistaremos Algo. Neste sentido gostaria de agradecer a todos aqueles que, de forma direta ou indireta, contribuíram para a realização desta dissertação. A todos eles o meu mais sentido e sincero obrigado. Ao Departamento de Engenharia de Minas da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto pelas instalações e meios disponibilizados, pelo acolhimento, simpatia e apoio de professores e funcionários. À minha orientadora Professora Cristina Vila. Pela orientação académica, pelos ensinamentos, mas também pela confiança depositada em mim, pela ajuda nas mais variadas tarefas em que me acompanhou, pela disponibilidade e simpatia com que sempre me atendeu. Ao meu orientador Professor António Fiúza pela orientação académica, pela contribuição científica, pela experiência e conhecimento transmitidos ao longo deste trabalho, pela disponibilidade. À Professora Manuela Carvalho que foi como uma orientadora. Pelas recomendações, pela simpatia, pelo incentivo e apoio prestado, pelo entusiasmo incutido ao longo do trabalho e por sempre pôr o meu espírito crítico e de engenheira a funcionar. À Professora Aurora Futuro pela ajuda nas análises granulométricas com o granulómetro. À Professora Cidália Botelho e à Engª. Catarina Ferreira pela oportunidade de fazer as análises no FTIR no Departamento de Química. Em termos pessoais gostaria de agradecer à minha família porque sem eles não seria a pessoa que sou, nem chegaria até aqui. À Vera que foi sempre um pilar nesta minha vida académica, ouvindo sempre as minhas desilusões e angústias, mas também celebrando comigo as minhas alegrias e pequenas vitórias. À Sabrina pelo companheirismo e amizade ao longo destes anos, pela sua autenticidade e humildade. À Ana pelo desafio a que nos propusemos juntas. Aos meus amigos e colegas de curso que me acompanharam e ajudaram durante todo este percurso universitário. i

4 RESUMO Com este trabalho pretendeu-se estudar a aplicabilidade da tecnologia da lavagem de solos contaminados com produtos petrolíferos. Os solos estudados provêm da camada superficial de solo que serve de proteção aos tanques de armazenamento de crude de uma refinaria. Pretende-se a descontaminação do solo, diminuindo a quantidade de solo enviada para aterro, bem como os custos inerentes, e aumentando o tempo de vida útil do solo. Os solos foram caracterizados inicialmente de acordo com as suas propriedades físico-químicas (análise granulométrica, densidade a granel, humidade mássica, ph, condutividade, composição química em elementos menores, matéria orgânica e concentração em hidrocarbonetos petrolíferos totais). O esquema de lavagem adotado inclui uma peneiração seca de todo o material e separação do material acima de 2,00 mm, uma lavagem manual com agente desfloculante e peneiração via húmida do material abaixo dos 2,00 mm, e por último, hidrociclonagem do material abaixo dos 0,074 mm. Foi testada a lavagem com co-solvente usando como solventes a propanona (ou acetona), o etanol (ou álcool etílico) e o éter dietílico em percentagens variadas. Todo o estudo foi condicionado pela intensa agregação do material, promovido pela significativa fração orgânica, quantidade apreciável de finos e elevada contaminação. A separação granulométrica por via seca com o objetivo de separar uma fração limpa de solo revelou-se inapropriada ao solo em estudo. Além disso verificou-se que todas as frações estavam fortemente contaminadas. A lavagem destes solos com água não promoveu remoções de TPH expressivas. A lavagem com co-solvente revelou-se mas eficaz. No Solo A conseguiu-se uma remoção em TPH de 40% (com 20% de co-solvente propanona) e no Solo B de 36% (com 20% de co-solvente éter dietílico). Para estes dois solos em estudo e para esta contaminação, a lavagem de solos ou a lavagem de solos com co-solvente (propanona e éter dietílico) isoladamente não conseguem atenuar a contaminação para níveis aceitáveis. A técnica de lavagem de solos ou lavagem de solos com co-solvente deve ser acompanhada de outra(s) técnica(s) para a reabilitação destes solos. Palavras-chave: Reabilitação de solos, Lavagem de solos, Hidrocarbonetos Petrolíferos Totais ii

5 ABSTRACT Applicability of Soil Washing in Petroleum Contaminated Soils The main goal of this work is to study the applicability of soil washing to soils contaminated by petroleum hydrocarbons. The soils under study (Soil A and B) come from the surface layer that serves as a protection to the crude storage tanks of a refinery. The purpose is the soil cleaning, reducing the amount of soil to be send to landfill, as well as the cost, and increasing the useful life time of the soil. The soils were initially characterized according to their physico-chemical properties (particle size analysis, bulk density, water content, ph, conductivity, chemical composition into smaller elements, organic matter and total petroleum hydrocarbons concentrations). The washing scheme adopted includes a dry screening and separation of the soil fraction above 2.00 mm, a manual washing of all the soil below 2.00 mm with disaggregation (with a dispersion agent), and finally an hydrocyclone separation of the soil fraction below mm. All the study was limited by the intense aggregation of material, promoted by significant organic fraction, appreciable amount of fines and high contamination level. The dry size separation in order to separate a "clean" fraction of the soil was unsuitable for the soils under study. Furthermore it was found that all the fractions were heavily contaminated. The soil washing with water did not show significant removal of TPH. The soil washing with co-solvent was more effective. The maximum TPH removal for the Soil A was 40% (with 20% co-solvent acetone) and for the Soil B 36% (20% co-solvent diethyl ether). For these two soils under study and for this contamination, the soil washing or the soil washing with co-solvent (acetone and diethyl ether) alone cannot mitigate the contamination to acceptable levels. The technique of soil washing or soil washing with co-solvent must be accompanied by other(s) technique(s) for the remediation of these soils. Keywords: Soil Remediation, Soil Washing, Total Petroleum Hydrocarbons iii

6 ABREVIATURAS APA Agência Portuguesa do Ambiente ASTM - American Society for Testing and Materials BTEX Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xilenos CI Carbono Inorgânico COT Carbono Orgânico Total CT Carbono Total ERH - Electrical Resistance Heating FTIR - Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ou em português, Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier) ISO - International Organization for Standardization ISTD - In-Situ Thermal Desorption) LNEC Laboratório Nacional de Engenharia Civil PAH - Polycyclic aromatic hydrocarbon (ou em português, Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos) TPH - Total Petroleum Hydrocarbons (ou em português, Hidrocarbonetos Petrolíferos Totais) STAR - Self-Sustaining Treatment for Active Remediation SVE Soil Vapour Extraction iv

7 ÍNDICE Agradecimentos... i Resumo... ii Abstract... iii Abreviaturas... iv Índice de Figuras... viii Índice de Tabelas... x 1. Considerações Iniciais Importância e enquadramento do tema Objetivos da dissertação Organização e estrutura da dissertação Introdução Teórica O Solo Fase Sólida Fase líquida e gasosa Contaminação do solo por produtos petrolíferos A contaminação Os contaminantes As consequências Legislação aplicável Tecnologias de reabilitação aplicadas a solos contaminados com produtos petrolíferos Lavagem de solos Resenha da investigação realizada no domínio da lavagem de solos contaminados com produtos petrolíferos Metodologia Experimental Recolha das amostras v

8 3.2 Preparação das amostras Caracterização inicial das amostras Análise granulométrica Densidade a granel (ou densidade seca) Humidade mássica ph Condutividade da fração líquida do solo Composição química em elementos menores Carbono Orgânico Total (Matéria Orgânica) Concentração de Hidrocarbonetos Petrolíferos Totais, TPH Lavagem do solo Lavagem do solo com co-solvente Seleção do co-solvente Composição da mistura extractante Determinação da concentração em TPH na solução de lavagem (fase líquida) Resultados e Discussão Caracterização inicial das amostras Lavagem do solo Balanço mássico do esquema de lavagem Ensaios de hidrociclonagem Contaminação das frações do solo Lavagem do solo com co-solvente Seleção do co-solvente Composição da mistura extractante Concentração em TPH na solução de lavagem (fase líquida) Conclusões Sugestões de trabalho Futuro Bibliografia vi

9 Anexo A - Retas de calibração A.1 Retas de calibração do Carbono Total (CT) e do Carbono Inorgânico (CI) usadas na determinação do Carbono Orgânico Total (COT) por intermédio de um analisador de COT. 75 A.2 Retas de calibração de TPH para determinação por intermédio de um analisador de FTIR Anexo B - Procedimento experimental para a determinação de TPH em solos usando RemediAid Total Petroleum Hydrocarbon Test Kit (da AZUR Environmental) Anexo C Dados das curvas granulométricas vii

10 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Triângulo de Feret. (Fernandes 2006)... 7 Figura 2. Esquema típico da lavagem de solos contaminados. Adaptado de (Deuren 2002) Figura 3. Equipamento usado na peneiração via seca - peneirador mecânico da marca Retsch, modelo AS 200 basic, e série de peneiros ASTM Figura 4. Peneiração por via húmida usando o peneiro de abertura 0,074 mm (200 mesh) Figura 5. Granulómetro da marca Malvern, modelo Mastersizer 200 e módulo Hydro 2000 G. 26 Figura 6. Medição da composição química de um solo com um analisador portátil de fluorescência por raio-x INNOV-X-SYSTEM, modelo α-4000s (CIGAR 2007) Figura 7. Analisador de Carbono Orgânico Total TOC-V CSH/CSN e módulo para amostras sólidas TOC-V Series SSM-5000A, da Shimadzu Corporation Figura 8. Componentes do kit RemediAid - Total Petroleum Hydrocarbon Test Kit (da AZUR Environmental) Figura 9. Esquema do processo de lavagem de solos definido para este estudo Figura 10. Fração do solo abaixo de 2,00 mm em solução com agente desfloculante Figura 11. Mozley C124 de Two Inch disposição dos componentes, medidas (em mm) e modo de funcionamento. Adaptado de Mozley (-) Figura 12. Esquema da instalação usada no ensaio de hidrociclonagem. Adaptado de Mozley (- ) Figura 13. Instalação usada no ensaio de hidrociclonagem Figura 14. Polpa de alimentação do hidrociclone Figura 15. Lavagem do solo com co-solvente e filtração da mistura por vácuo Figura 16. Procedimento analítico para determinação de TPH na solução de lavagem. a) Separação da fase orgânica; b) filtro em pregas com sulfato de sódio anidro molhado com tetracloreto de carbono; c) passagem da fase orgânico pelo filtro; d) recolha da amostra que será lida no FTIR Figura 17. Equipamento FTIR da Shimadzu Corporation, modelo IRAffinity-1; interior do aparelho, célula com a amostra para análise Figura 18. Ilustração dos solos utilizados neste trabalho, respetivamente, Solo B e A Figura 19. Composição química em elementos menores do Solo A determinada por espectroscopia de fluorescência por raio-x viii

11 Figura 20. Composição química em elementos menores do Solo B determinada por espectroscopia de fluorescência por raio-x Figura 21. Representação gráfica das curvas granulométricas do solo A por peneiração por via húmida e por via seca Figura 22. Representação gráfica das curvas granulométricas do solo B por peneiração por via húmida e por via seca Figura 23. Representação gráfica das curvas granulométricas do solo A por peneiração por via húmida e com recurso ao granulómetro Figura 24. Representação gráfica das curvas granulométricas do solo B por peneiração por via húmida e com recurso ao granulómetro Figura 25. Representação gráfica das curvas granulométricas do Solo A e B Figura 26. Classificação do Solo A e B segundo o Triângulo de Feret Figura 27. Esquema de lavagem adotado neste estudo e pontos de referência para balanço material Figura 28. Curva granulométrica do underflow e overflow do ensaio de hidrociclonagem do Solo A Figura 29. Curva granulométrica do underflow e overflow do ensaio de hidrociclonagem do Solo B Figura 30. Soluções de lavagem, etanol, propanona e éter dietílico, respetivamente Figura 31. Lavagem do solo A e B com co-solvente propanona Figura 32. Lavagem do solo A e B com co-solvente éter dietílico Figura 33. Extração líquido-líquido da solução obtida após lavagem do solo B com etanol e éter dietílico, respetivamente Figura 34. Reta de calibração da área em função da massa de CT nos padrões Figura 35. Reta de calibração da área em função da massa de CI nos padrões Figura 36. Reta de calibração da altura do pico em função da concentração de TPH (mg/l) nos padrões Figura 37. Procedimento experimental para a determinação de TPH em solos usando os kits RemediAid. Adaptado de (AZUR_Environmental -) ix

12 ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1. Propriedades físico-químicas das diferentes frações de TPH. Adaptado de ATSDR (1999) Tabela 2. Frações separadas do crude e respetiva temperatura de ebulição, composição química e destino final. Adaptado de McCain (1990) Tabela 3. Classificação dos solos em função do ph. (Jones 2001) Tabela 4. Propriedades físico-químicas dos co-solventes usados, etanol, éter dietílico e propanona. Fonte: The Merck Index (O'Neil 2001) Tabela 5. Composição das soluções extractante estudadas Tabela 6. Caracterização inicial dos solos em estudo Tabela 7. Composição granulométrica do Solo A e B e respetivas frações a considerar para a classificação pelo diagrama de Feret Tabela 8. Balanço material do esquema de lavagem do solo; valores experimentais e valores dados pelas curvas granulométricas dos solos ( ), respetivamente Tabela 9. Concentrações de sólidos nos caudais de alimentação, overflow e underflow dos ensaios de hidrociclonagem realizados com o Solo A e B Tabela 10. Concentração de TPH nas diferentes frações do Solo A e B Tabela 11. Resultados da lavagem do solo com propanona, etanol e éter dietílico num volume de solução de 150 ml Tabela 12. Resultados da lavagem do solo com propanona, etanol e éter dietílico após segunda lavagem com água destilada do bolo de filtração Tabela 13. Resultados da lavagem do solo A com propanona em percentagens variadas Tabela 14. Resultados da lavagem do solo B com propanona em percentagens variadas Tabela 15. Resultados da lavagem do solo A com éter dietílico em percentagens variadas Tabela 16. Resultados da lavagem do solo B com éter dietílico em percentagens variadas Tabela 17. Concentração em TPH na solução de lavagem após lavagem do solo Tabela 18. Padrões de CT utilizados (em mg) e respetivas áreas obtidas Tabela 19. Padrões de CI utilizados (em mg) e respetivas áreas obtidas Tabela 20. Concentração em TPH dos padrões utilizados e respetiva altura do pico obtida por FTIR Tabela 21. Fatores de resposta (declive e ordenada na origem) para os hidrocarbonetos mais comuns x

13 Tabela 22. Resultado da peneiração por via húmida e seca para o Solo A Tabela 23. Resultado da peneiração por via húmida e seca para o Solo B Tabela 24. Dados obtidos pelo granulómetro e pela peneiração húmida do solo A e B, resultam na curva granulométrica característica dos dois solos Tabela 25. Análise granulométrica do overflow e underflow da hidrociclonagem do Solo A e B xi

15 1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS 1.1 Importância e enquadramento do tema O solo é um recurso vital, tanto como a água ou o ar. É sobre ele, nele e com ele que se constrói, se produz, se movimenta e se usufruiu de praticamente tudo o que é essencial à vida. No entanto, é um recurso sem renovação à escala humana, sendo necessário contrariar as pressões crescentes a que tem sido sujeito, protegendo-o. A atividade humana representa a maior ameaça para o solo, afetando gravemente a capacidade de desempenho das suas funções e contribuindo de forma crescente, e por vezes irreversível, para a sua degradação. A contaminação do solo pode ainda ser mais grave, possibilitando a restrição total ao seu uso futuro ou constituindo um risco para a saúde humana. Muita desta contaminação provém de atividades industriais, tais como explorações mineiras, aterros, postos ou armazenagem de combustíveis e locais de deposição de resíduos. No caso particular da contaminação dos solos por produtos petrolíferos, é principalmente fruto de situações de atividades onde a manipulação ou o armazenamento incorreto de substâncias perigosas provoca a contaminação do solo em que estão instaladas. O crude é uma mistura complexa de hidrocarbonetos e a contaminação varia em função das características físico-químicas do solo e dos hidrocarbonetos em causa. A contaminação por estes compostos é um tema atual e considerado em muitos países um dos mais comuns. A recuperação destas situações é uma necessidade urgente, com objetivo último de minimizar todo o tipo de riscos que daí advém. Desde os finais dos anos 70, houve um grande desenvolvimento da investigação neste domínio. Uma grande diversidade de tecnologias tem sido estudada com a finalidade de serem aplicadas a contaminações com diferentes composições químicas, localizadas em vários tipos de solo e a diferentes profundidades. As tecnologias existentes são baseadas em processos físico-químicos, térmicos e biológicos. Neste estudo foram recolhidas amostras de solo contaminado numa refinaria portuguesa. Atualmente, estes solos são removidos periodicamente (quando se mostram visivelmente muito carregados de contaminante), sendo posteriormente encaminhados para aterro. Com Considerações Iniciais 1

16 este trabalho, pretende-se estudar uma solução económica para o tratamento dos solos das bacias de proteção dos tanques de armazenamento de crude, com vista à sua reutilização após tratamento e, consequentemente, redução da quantidade encaminhada para aterro. A técnica de lavagem de solos foi a técnica selecionada. Esta é uma tecnologia ex-situ que utiliza separações físicas e químicas para remover contaminantes orgânicos, entre outros, e cujo objetivo principal é concentrar a contaminação numa fração granulométrica específica, reduzindo as dificuldades de tratamento devidas à heterogeneidade do solo. É também aplicada como um pré-tratamento para reduzir o volume dos solos contaminados que devem ser tratados por outros processos específicos. Considerações Iniciais 2

17 1.2 Objetivos da dissertação Esta dissertação tem como objetivo principal o estudo da aplicabilidade da tecnologia de lavagem de solos à camada superficial de solo usada nas bacias de proteção dos tanques de armazenamento de crude de uma refinaria portuguesa. Para atingir o objetivo maior, definiram-se objetivos mais pequenos, sendo eles: 2,00 mm); - Caracterização inicial do solo em estudo; - Separação granulométrica da fração grosseira do solo (partículas de calibre superior a - Definição do esquema de lavagem da fração do solo abaixo de 2,00 mm; aplicação à escala piloto. - Teste de lavagem do solo com co-solvente (adição de um solvente orgânico); aplicação à escala laboratorial. Considerações Iniciais 3

18 1.3 Organização e estrutura da dissertação Esta dissertação é constituída por seis capítulos. O presente capítulo (Considerações Iniciais) aborda a importância e o enquadramento do tema no cenário atual da reabilitação dos solos contaminados, inserindo a problemática dos solos contaminados com produtos petrolíferos, as tecnologias já existentes e em particular a lavagem de solos. Ainda neste capítulo definem-se os objetivos desta dissertação e apresenta-se a organização do texto, bem como os principais pontos que constam nos diferentes capítulos. O Capítulo 2 (Introdução Teórica) é um enquadramento teórico ao tema da dissertação. Iniciase com a descrição do solo, onde são focadas as suas propriedades físico-químicas em cada uma das fases do sistema (sólida, líquida e gasosa). Faz-se uma síntese da problemática dos solos contaminados por produtos petrolíferos e das suas consequências, referindo ainda as propriedades dos contaminantes e os principais indicadores da sua presença. Destaca-se a lacuna na legislação portuguesa neste domínio e mostra-se a legislação aplicável. É feita uma abordagem às técnicas utilizadas na reabilitação de solos com este tipo de contaminação com enfoque na lavagem de solos. Por último, é feita uma análise à investigação realizada no domínio da lavagem de solos contaminados com produtos petrolíferos. No Capítulo 3 (Materiais e Métodos) apresentam-se todos os procedimentos experimentais tomados. É descrita a forma como se ensaiou e calculou todas as propriedades da caracterização físico-química dos solos, o esquema de lavagem de solos adotado e ainda a lavagem do solo com co-solventes. Sempre que possível ilustra-se o processo ou o equipamento utilizado. No Capítulo 4 (Resultados e Discussão) são apresentados os resultados obtidos e faz-se a sua discussão. No Capítulo 5 (Conclusões) tecem-se conclusões a partir dos resultados obtidos. O Capítulo 6 (Sugestões de Trabalho Futuro) é uma consequência do anterior e são propostas algumas ideias para a continuação e melhoria deste trabalho de investigação. Considerações Iniciais 4

19 2. INTRODUÇÃO TEÓRICA 2.1 O Solo Não há uma definição única e objetiva de solo. O termo solo toma diversos significados consoante os grupos profissionais que o utilizam. Segundo a ISO de 1996 o solo é a camada superficial da crosta terrestre constituída por partículas minerais, matéria orgânica, água, ar e organismos vivos. É por isso a interface entre a litosfera, a atmosfera e a biosfera. Numa perspetiva mais funcional, o solo é o meio natural que serve de suporte para o desenvolvimento das plantas terrestres. Além disto, funciona como regulador do ciclo hidrológico e dos ciclos biogeoquímicos, exerce funções de natureza socioeconómica, como suporte de infraestruturas, é fonte de matérias-primas e ainda reserva de património natural e cultural. O solo é então um meio natural multifuncional e dinâmico cujo grau de modificação reflete as condições a que esteve sujeito ao longo da sua formação, não só as diversas condições ambientais ao longo de milhares de anos, mas também as condições face à ação humana, particularmente sentida nestes últimos séculos. Por tudo isto, é um recurso natural precioso, mas também finito, limitado e não renovável. (Mineiro 1978; ISO 1996; Costa 1999; Fiúza 2009a) O solo é uma mistura complexa de materiais sólidos, líquidos e gasosos. Assim e considerandoo como um sistema anisotrópico, é possível distingui-lo em três fases: sólida, líquida e gasosa (Fang 1997; Costa 1999). Abaixo destaca-se a composição de cada uma das fases e as suas principais características físico-químicas, com especial importância neste estudo Fase Sólida A fase sólida do solo é considerada a matriz do solo e é constituída essencialmente por matéria mineral sólida e matéria orgânica (Costa 1999). A fração mineral provém da decomposição da rocha-mãe e da meteoração a que foi sujeita. A matéria mineral sólida inclui fragmentos de rocha, minerais primários e secundários, resultantes da alteração dos primeiros, de dimensões e em proporções extraordinariamente variáveis (Costa 1999). As partículas do solo classificam-se de acordo com a sua dimensão. Assim, por ordem crescente de dimensões, classificam-se argilas (<0,002 mm), siltes (0,002 a Introdução Teórica 5

20 0,06 mm), areias (0,06 a 2 mm), cascalhos (2 a 60 mm), calhaus (60 a 200 mm) e pedras (>200 mm) (Fernandes 2006). A fração grosseira (>2,00 mm) é constituída por minerais primários (quartzo essencialmente) e fragmentos de rocha. Nesta fração há um predomínio de partículas grossas (distinguíveis macroscopicamente) o que leva a grandes espaços entre as partículas sólidas e, consequentemente, à não retenção de água. Além disso, é um material quimicamente muito estável, praticamente inerte. As forças de interação das partículas com o exterior são maioritariamente de origem gravítica. (Costa 1999; Fernandes 2006; Das 2007; Vallejo and Ferrer 2011) A fração arenosa é dividida em areia grossa (0,60 a 2,00 mm), média (0,20 a 0,60 mm) e fina (0,06 a 0,20 mm). É principalmente constituída por minerais primários (na maior parte quartzo e feldspato) e, por vezes, agregados, ambos ainda distinguíveis a olho nu. As propriedades físico-químicas variam com a sua dimensão. A areia grossa é relativamente inerte, tem fraco poder de retenção, é muito permeável e não plástica. A areia fina tem propriedades intermédias entre as areias grossas e os siltes. A presença de agregados pode afetar estas características. (Costa 1999; Fernandes 2006; Das 2007; Vallejo and Ferrer 2011) A fração siltosa situa-se entre a areia e a argila, daí a sua composição ser uma transição gradual entre estas duas frações, com constituintes de uma ou de outra fração. Destaca-se o seu considerável poder de retenção, a sua plasticidade quando húmida e a sua tenacidade quando seca. (Costa 1999) A fração argilosa é composta por partículas microscópicas e submicroscópicas de mica, argilominerais e outros minerais que na sua constituição são essencialmente silicatos de alumínio, magnésio e ferro. Ela é crucial na agregação dos solos minerais e nas ligações com as substâncias orgânicas. As características mais particulares das argilas são a sua reduzida dimensão, forma laminar e o facto de serem quimicamente muito ativas; em conjunto estas características têm grande influência nas propriedades do solo. A reduzida dimensão das partículas origina uma grande superfície específica (razão entre a superfície exterior e a massa da partícula), devido à proporcionalidade inversa destas duas grandezas. A superfície específica é ainda engrandecida devido à forma laminar da partícula. Uma grande superfície específica significa uma grande área de contacto entre a partícula e o exterior, promovendo a interação entre ambos. Por outro lado, a natureza e o arranjo dos átomos destas partículas conferem-lhe a capacidade da adsorção da água. Para baixos teores em humidade, a carga Introdução Teórica 6

21 negativa das partículas é equilibrada pelos catiões mais próximos, devido a forças de atração electroestática. Por sua vez, quando as argilas estão em contacto com água, os catiões de sais dissolvidos na água e das próprias moléculas de água flutuam à sua superfície, formando a dupla camada difusa. Outro facto que ajuda a atração da água às partículas de argila é a partilha de átomos de hidrogénio das moléculas de água com átomos de oxigénio na superfície da argila. As forças de atração diminuem progressivamente com a distância à partícula, uma vez que a concentração de iões também diminui. Cada partícula atrai até si catiões e moléculas de água até ficar eletricamente neutralizada. Toda esta atividade química manifesta-se no desenvolvimento de forças de superfície, que se traduzem num comportamento coloidal, assumindo propriedades de importância considerável como plasticidade e adsorção. (Mineiro 1978; Costa 1999; Fernandes 2006; Das 2007) A grande maioria dos solos naturais consiste na mistura das frações acima descritas. A sua quantidade relativa determina o grupo textural a que um solo pertence estabelecendo, consequentemente, as suas características físico-químicas. A classificação do solo, em função da textura, pode ser feita com recurso ao diagrama triangular de Feret, Figura 1. Neste diagrama, o solo é dividido nas frações areia, silte e argila; as suas percentagens no solo conduzem a um ponto no interior do diagrama, que corresponde a uma determinada denominação. (Mineiro 1978; Costa 1999; Fernandes 2006) Figura 1. Triângulo de Feret. (Fernandes 2006) Introdução Teórica 7

22 À matéria mineral está associada a matéria orgânica, em proporções variáveis. Esta provém de restos vegetais e animais em variados estados de decomposição, produtos excretados e produtos de síntese originados pelos seres vivos. É constituída, essencialmente, por uma mistura de hidratos de carbono, proteínas, gorduras e resinas, sendo por isso a principal fonte de energia para os organismos que vivem no solo. A percentagem de matéria orgânica de um solo define-o como orgânico ou mineral; nos solos mais comuns, os minerais, a percentagem da fração orgânica varia entre 1 e 5%, já nos solos orgânicos este valor situa-se entre 20 e 30%. A matéria orgânica acumula-se essencialmente na camada mais superficial e tende a influenciar as propriedades físicas do solo. (Fang 1997; Costa 1999; Jones 2001) Fase líquida e gasosa A fase líquida do solo é constituída essencialmente por água onde está dissolvido ar e outras substâncias provenientes tanto da fração mineral como da orgânica. O ar é considerado a atmosfera do solo. Ambos ocupam os espaços intersticiais existentes entre partículas sólidas e entre agregados de partículas, designados por poros. Estes são unidades de organização importantes, uma vez que é neles que circula o ar e/ou a água com substâncias dissolvidas, permitindo assim o desenvolvimento da atividade microbiana existente no solo. (Costa 1999; Hillel 2004; Das 2007) A quantidade de poros e, consequentemente, a quantidade de água e ar no solo, depende da textura do solo. Além disso, a fase líquida e gasosa disputam o mesmo espaço. Dado que as duas fases são descontínuas e variáveis, devido às reações químicas e à atividade biológica, as proporções de água e ar podem variar consideravelmente num curto período de tempo. (Costa 1999; Hillel 2004; Das 2007) Introdução Teórica 8

23 2.2 Contaminação do solo por produtos petrolíferos A contaminação Entende-se por solo contaminado um solo onde há poluição ou contaminação (1) comprovada, causada pela incorporação de substâncias estranhas à matriz do solo que alteram as suas características naturais, causando impacto negativo à saúde humana e ao meio ambiente (CETESB 2001). A contaminação do solo deve-se essencialmente às atividades industriais como, por exemplo, explorações mineiras, aterros, postos ou armazenagem de combustíveis, locais de deposição de resíduos, mas também na indústria metalúrgica, química, explorações agrícolas, etc. No caso particular da contaminação dos solos por produtos petrolíferos, esta está relacionada com a exploração, produção, armazenamento, transporte, distribuição e destino final do petróleo e seus derivados. No entanto a contaminação ocorre maioritariamente nos locais de venda de combustíveis e refinarias. Nas refinarias essencialmente nos pontos de interceção das condutas, nas zonas de armazenagem ou nos locais de trasfega. Já nos postos de abastecimento de combustíveis, são os tanques de armazenamento enterrados no solo os lugares que oferecem maior perigo de contaminação. Estes, ao longo do tempo, vão-se deteriorando e sofrendo algumas ruturas. (Bhandari, Dove et al. 1994; Jorge 2001) Quando ocorre um derrame e os produtos petrolíferos são derramados no solo, os contaminantes movem-se através do solo podendo atingir aquíferos. Certos compostos individuais separam-se da mistura original, outros evaporam para a atmosfera, alguns dissolvem-se nas águas subterrâneas, outros permanecem no solo por longos períodos de tempo e outros vão sendo degradados por organismos presentes no solo. Tudo dependerá das condições de transporte no sistema água-ar-solo e da interação entre as propriedades físicoquímicas dos compostos. Algumas das principais características físico-químicas estão expostas na Tabela 1. A solubilidade indica o grau com que um composto se dissolve na fase aquosa. A pressão de vapor representa a tendência dos compostos para a evaporação. A constante de (1) Distinção entre contaminação e poluição. Contaminação é a presença de determinada substância num local onde naturalmente isso não ocorre, ou cuja concentração está acima da concentração natural no ecossistema; pode resultar em efeitos biológicos adversos para as comunidades residentes. Poluição ocorre na presença de um contaminante no meio ambiente a uma concentração cujos níveis quantitativos excedem os valores limite estipulados, existindo um risco significativo quer para a saúde humana, quer para o meio ambiente. (Chapman 2007) Introdução Teórica 9

24 Henry expressa a relação entre a quantidade distribuída na fase gasosa e na fase aquosa. O coeficiente de partilha do carbono orgânico é uma medida da tendência de um composto se manter adsorvido pela matéria orgânica do solo. (ATSDR 1999; Fiúza 2009a) Tabela 1. Propriedades físico-químicas das diferentes frações de TPH. Adaptado de ATSDR (1999). Solubilidade Pressão de Vapor (mg/l) (atm) Contante de Henry (2) Log K OC Aromáticos C 5 -C 7 (Benzeno) 220 0,11 1,5 3 C >7 -C 8 (Tolueno) 130 0,035 0,86 3,1 C >8 -C ,0063 0,39 3,2 C >10 -C , ,13 3,4 C >12 -C 16 5,8 0, ,028 3,7 C >16 -C 21 0,65 0, ,0025 4,2 C >21 -C 35 0,0066 0, , ,1 Alifáticos C 5 -C , ,9 C >7 -C 8 5,4 0, ,6 C >8 -C 10 0,43 0, ,5 C >10 -C 12 0,034 0, ,4 C >12 -C 16 0, , ,7 C >16 -C 35 0, , , Os contaminantes O petróleo é um recurso mineral, essencialmente constituído por hidrocarbonetos. A nível molecular, o petróleo é uma complexa mistura de hidrocarbonetos, compostos orgânicos de enxofre, azoto e oxigénio, compostos contendo metais na sua composição, particularmente vanádio, níquel, ferro e cobre. Segundo Speight (1991), o petróleo apresenta a seguinte composição elementar média: 83 a 87% de carbono, 10 a 14% de hidrogénio, 0,05 a 6% de (2) Coeficiente de Partilha do Carbono Orgânico Introdução Teórica 10

25 enxofre, 0,1 a 2% de azoto e 0,05 a 1,5% de oxigénio. Os metais encontram-se em concentrações abaixo de 0,1%. Os hidrocarbonetos são compostos constituídos apenas por carbono e hidrogénio, aos quais se podem juntar outros átomos, dando origem a diferentes compostos de outros grupos funcionais. Variam na sua massa molecular, podendo existir no estado gasoso, líquido e sólido. Têm baixa polaridade e, por isso, baixa solubilidade em água. Em contraste têm grande solubilidade em solventes orgânicos (não polares) e óleos. Os hidrocarbonetos são divididos segundo a sua estrutura (linear, ramificada ou cíclica) e o seu grau de saturação (existência de ligações simples, duplas ou triplas entre os átomos de carbono). No petróleo destacam-se compostos alcanos (parafinas), alcenos (olefinas) e aromáticos. Os alcanos são hidrocarbonetos alifáticos saturados, os alcenos são hidrocarbonetos insaturados que contêm uma ou mais ligações duplas nas suas moléculas e os compostos aromáticos são hidrocarbonetos não saturados (apresentam ligações duplas e triplas) que contêm pelo menos um anel benzénico nas suas moléculas. A distribuição de parafinas, olefinas e hidrocarbonetos aromáticos na composição do petróleo depende da sua origem geológica. (McCain 1990; EPA 2001; Newman and Unger 2003; Walker 2006) A origem do petróleo é um fenómeno complexo e ainda não completamente conhecido. A teoria hoje aceite considera que o petróleo resultou da decomposição em ambiente anaeróbico, e sob a ação de microrganismos, de elevadas quantidades de matéria orgânica acumulada no fundo de certas lagunas ao longo de milhares de anos. (McCain 1990; DENR 2003) Pela sua complexidade de formação e aplicabilidade, o petróleo é considerado por muitos um bem precioso, necessário à humanidade. O petróleo em estado bruto (crude) é refinado e dá origem a diversos produtos como combustíveis líquidos, solventes, lubrificantes, óleos de aquecimento, etc. Para a produção destes produtos é necessário destilar o crude, separando-o nos seus componentes. O crude é então aquecido até à ebulição, sendo depois introduzido numa coluna de destilação fracionada, onde os componentes são separados pela sua volatilidade. (McCain 1990; EPA 2001) Na Tabela 2 são apresentados as típicas frações em que é separado o petróleo, algumas das suas propriedades e os destinos finais em que são usados. Introdução Teórica 11

26 Tabela 2. Frações separadas do crude e respetiva temperatura de ebulição, composição química e Fração de crude Gás residual Gás de Petróleo Liquefeito (GPL) destino final. Adaptado de McCain (1990). Temperatura de ebulição (temperatura de fusão) < 40 o C Número de Carbonos equivalentes C 1 C 2 C 3 C 6 Gasolina 40 a 175 o C C 5 C 10 Querosene 175 a 235 o C C 11 C 12 Gasóleo de baixa massa molecular Gasóleo de alta massa molecular Lubrificantes e ceras 235 a 305 o C C 13 C 17 Usos Gás combustível Gás combustível engarrafado, solventes (uso doméstico e industrial) Combustível para motores, solventes Combustíveis de aviação (jet fuel), iluminação Gasóleo, combustível de fornos 305 a 400 o C C 18 C 25 Lubrificantes, óleos 400 a 510 o C (40 o C) C 26 C 38 Resíduos > 510 o C > C 38 Lubrificantes, óleos, ceras, vaselina, parafina Alcatrão, asfalto, material de coberturas e telhados, conservantes da madeira Em termos ambientais é comum usar o conceito de Hidrocarbonetos Petrolíferos Totais (TPH Total Petroleum Hydrocarbons). Estes, sendo os principais elementos da constituição do crude, são indicadores deste tipo de contaminação em solos. A determinação de TPH num solo indica a existência ou não de contaminação por produtos petrolíferos, quantifica a contaminação e permite o acompanhamento do processo de reabilitação. Sempre que é detetada este tipo de contaminação, realizam-se também análises referentes aos compostos tóxicos presentes, tais como Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos (PAH Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) e Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xilenos (BTEX). Com este tipo de informação é possível avaliar o risco ambiental. (Weisman 1998; ATSDR 1999; EPA 2001) As consequências O petróleo é o motor da sociedade moderna, no entanto é também uma das piores fontes de poluição, capaz de causar efeitos nefastos no planeta. No geral, a contaminação levanta problemas associados ao risco da segurança de pessoas e propriedades, risco para a saúde Introdução Teórica 12

27 pública e ecossistemas, limitações ao desenvolvimento urbano e redução do valor imobiliário das propriedades. (Sánchez 1998; CLARINET 2002) Os seres humanos podem estar expostos à contaminação por diferentes vias. As principais incluem o contacto dérmico, a ingestão de solo, a inalação de partículas finas de solo e vapores, a ingestão e contacto com água contaminada. Além disto, há ainda a entrada na cadeia alimentar por colheitas agrícolas em locais contaminados. Os efeitos na saúde humana dependem de vários fatores, entre eles o tipo de hidrocarbonetos em causa, a sua toxicidade, o tempo de exposição à contaminação e a concentração do contaminante. (Loehr 1999; Jorge 2001; ATSDR 2004; Fiúza 2009a) As substâncias ambientalmente perigosas presentes nos produtos petrolíferos são de fácil absorção pelos seres vivos, possuem longos períodos de degradação, são altamente instáveis e de elevada volatilidade. Com estas características, podem permanecer durante longos períodos de tempo nos ciclos naturais, causando danos significativos. (Jorge 2001) No caso particular dos BTEX, estes compostos são altamente tóxicos (embora com diferentes toxicidades), podendo afetar o sistema nervoso central. Inalar estes compostos por algumas horas pode causar apenas fadiga, dor de cabeça, náuseas e sonolência, mas quando a exposição é mais longa e continuada pode resultar em danos permanentes no sistema nervoso central. O estudo de exposição ao conjunto destes compostos é, geralmente, baseado no benzeno, por ser o mais perigoso. O benzeno é cancerígeno, mesmo em baixas concentrações pode causar leucemia ou outros tipos de cancro, afeta o sistema nervoso central e pode provocar problemas na gravidez, podendo inclusive levar a alterações no embrião. Efeitos sinergéticos com outros contaminantes podem ocorrer. (ATSDR 1999; Jorge 2001; Fiúza 2009a) Introdução Teórica 13

28 2.3 Legislação aplicável Após anos de ações de proteção do solo de natureza indireta e esparsa, surgiu em 2006 a Estratégia Temática de Proteção do Solo. Esta pretende garantir a proteção e a utilização sustentável do solo, com base na maior prevenção da degradação do solo e na reabilitação dos solos degradados, garantindo um nível de funcionalidade mínimo coerente com a sua utilização, atual e futura, e tendo sempre em consideração os custos da reabilitação dos solos. (CCE 2002; CCE 2006) A Comissão Europeia obriga os Estados Membros a tomarem medidas específicas nos solos que julguem conveniente e necessária a intervenção. No entanto, dá total liberdade quanto à forma de o fazerem, sendo cada Estado a definir o limite do risco, as metas a atingir, as medidas a tomar para atingir essas metas (CCE 2006). Em Portugal, até ao momento, pouco ou nada foi feito neste sentido. Não existe legislação específica de avaliação e reabilitação de solos contaminados. A APA (Agência Portuguesa do Ambiente) aconselha o recurso a qualquer regulamentação europeia. Uma das normalmente usadas é a legislação holandesa. Esta é reconhecida e aceite, robusta (criada há mais de 20 anos), atualizada, standard e flexível (Sequeira and Schreuder 2012). A legislação holandesa contempla dois valores distintos (T de Target e I de Intervention) de qualidade do solo e da água subterrânea, baseados no risco potencial e considerando solos standard com 10% de matéria orgânica e 25% de argilas, para outros solos devem fazer-se correlações pré-estabelecidas (Carlon 2007): Valor de intervenção (I) - valor acima do qual existem riscos para a saúde humana e para o ambiente. A ultrapassagem desse valor (média), num volume de solo de 25 m 3, indica a necessidade de ações de reabilitação na área estudada. Valor alvo (T) É o valor acima do qual se considera existir contaminação do solo. Constitui um valor de fundo nacional (Holanda). Para óleos derivados do crude (mineral oil), os valores alvo e de intervenção são de 50 e 5000 mg/ kg solo (peso seco), respetivamente. O vazio legislativo existente sobre a matéria e a falta de informação não são sinónimos de que em Portugal não existam solos contaminados. Pelo contrário, segundo a APA, existem situações de contaminação de solos, dispersas ao longo de todo o território. Introdução Teórica 14

29 Por tudo o que atrás se disse, percebe-se que a contaminação dos solos, especialmente por compostos petrolíferos é grave, podendo levar a efeitos nefastos quer para o Homem, quer para o ecossistema. Estas situações de contaminação do solo são cada vez menos compatíveis com uma política ambiental sustentável e com a compreensão de que os solos não podem ser dissociados de um conjunto de compartimentos ambientais que estão interligados e dos quais depende a sobrevivência e qualidade de vida das espécies animais e vegetais. Na tentativa de evitar situações de contaminação e remediar as já existentes, evitando o seu agravamento, foram surgindo nas últimas três décadas, diversas metodologias para reabilitação de locais contaminados, baseadas em processos físico-químicos, térmicos e biológicos. Introdução Teórica 15

30 2.4 Tecnologias de reabilitação aplicadas a solos contaminados com produtos petrolíferos Existem atualmente várias tecnologias estabelecidas e comercialmente disponíveis para a reabilitação de solos contaminados por compostos petrolíferos. No entanto a escolha do melhor sistema a adotar é complexa. Esta requer uma revisão das tecnologias de tratamento existentes, de modo a, posteriormente, estudar a sua aplicabilidade ao caso de estudo, tendo em conta fatores como as propriedades do solo, a existência de água subterrânea, a profundidade da contaminação, as propriedades dos contaminantes e o nível de contaminação do solo, etc. Fatores de ordem económica e temporal são também decisivos (Fiúza 2009b). Existem vários modos de classificar e agrupar as tecnologias. Tendo em linha de conta o local onde o solo é tratado, as tecnologias dividem-se em in-situ, caso sejam aplicadas ao solo na sua origem, isto é, diretamente no local contaminado e sem escavação, e ex-situ, caso o solo tenha de ser escavado e transportado para uma estação de tratamento nas imediações do local (on-site) ou noutra (off-site). Considerando a sua fundamentação conceptual, as tecnologias dividem-se em tecnologia físicas, químicas, térmicas e biológicas, podendo algumas ter uma conceção mista. (Ginn 2003; Fiúza 2009b) Tecnologias biológicas A biorremediação baseia-se na capacidade dos microrganismos degradar (metabolizar) os contaminantes presentes no solo ou nas águas subterrâneas. Os microrganismos são essencialmente bactérias e/ou fungos e encontram-se presentes no solo ou são inoculados e introduzidos. Os processos de degradação podem ser aeróbios, de onde resulta dióxido de carbono, água e biomassa, ou anaeróbios (na ausência de oxigénio), de onde resulta metano, entre outros. Por vezes os contaminantes não são completamente degradados, mas apenas transformados em produtos intermédios que podem ser menos, mais ou igualmente perigosos do que o contaminante original (Deuren 2002). A biorremediação in-situ envolve normalmente a percolação ou injeção de água com oxigénio e nutrientes dissolvidos. As tecnologias mais comuns são a atenuação natural, a bio-ventilação, o bio-arrastamento. Na biorremediação ex-situ usam-se reatores ou o solo é espalhado em camadas. O revolvimento do material propicia a atividade microbiana (Fiúza 2009b). Introdução Teórica 16

31 Por terem um baixo custo, eficácia comprovada e um amplo campo de aplicação a nível industrial são das tecnologias mais usadas em contaminantes derivados de produtos petrolíferos (Nathanail 2004). Tecnologias térmicas As tecnologias térmicas têm em comum o uso do calor. As elevadas temperaturas fazem rapidamente atingir processos físico-químicos como a volatilização, a combustão e a pirólise que estabilizam, removem ou destroem os contaminantes do solo. As altas temperaturas e a necessidades de tratar a corrente gasosa resultante inflacionam o custo final das operações, tornando estas tecnologias caras. As principais tecnologias térmicas usadas neste tipo de contaminantes são a dessorção térmica a baixa temperatura, a incineração, ERH (Electrical Resistance Heating), ISTD (In-Situ Thermal Desorption), STAR (Self-Sustaining Treatment for Active Remediation). (Lighty, Silcox et al. 1990; Deuren 2002; Nathanail 2004; Fiúza 2009b) Tecnologias físicas e químicas Métodos químicos e físicos podem ser usados separadamente, mas são geralmente combinados e usados em conjunto. Os processos físico-químicos disponíveis para a reabilitação de solos contaminados por hidrocarbonetos são, geralmente, mais dispendiosos e intensivos, energética e tecnicamente, que os processos biológicos. (Stegmann 2001) O tratamento químico utiliza um conjunto de reações químicas para destruir, mobilizar, fixar ou neutralizar os contaminantes. As reações mais comuns são de oxidação/redução que convertem quimicamente os contaminantes em compostos não perigosos, menos tóxicos, mais estáveis ou inertes. Os agentes oxidantes mais comuns são, por exemplo, o ozono, o peróxido de hidrogénio, os hipocloritos, o permanganato de potássio, o reagente de Fenton (peróxido de hidrogénio e ferro), o cloro, o dióxido de cloro. As tecnologias químicas podem ser aplicadas in-situ e ex-situ em solos e em águas subterrâneas. As principais são a mobilização química in-situ (soil flushing), a oxidação ou a redução in-situ e a extração química off-site. (Deuren 2002; EPA 2003; Fiúza 2009b) O tratamento físico tem como objetivo remover os contaminantes da zona contaminada (solo ou água subterrânea), ficando estes concentrados para tratamento posterior ou para Introdução Teórica 17

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AVALIAÇÃO DA APLICABILIDADE DA LAVAGEM DE SOLOS CONTAMINADOS COM PRODUTOS PETROLÍFEROS - PDF Download grátis

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1 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA DO AMBIENTE AVALIAÇÃO DA APLICABILIDADE DA LAVAGEM DE SOLOS CONTAMINADOS COM PRODUTOS PETROLÍFEROS Cristina Maria da Rocha Bernardo Dissertação submetida para obtenção do grau de MESTRE EM ENGENHARIA DO AMBIENTE RAMO DE PROJETO Presidente do Júri: Professor Doutor Fernando Gomes Martins (Professor Auxiliar do Departamento

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O Sistema de Extração de Vapores no Solo (SVE) é uma tecnologia de remediação aplicada para zona não saturada, onde aplica-se vácuo com o objetivo de induzir o fluxo controlado de ar e assim remover contaminantes voláteis e semivoláteis do solo.

Em seguida, o gás retirado deve passar por uma extração de tratamentos de vapores. Extrações verticais são utilizadas em profundidades que variam de 1,5 a 90 metros . Extrações horizontais (instaladas em trincheiras ou furos horizontais) podem ser instaladas como garantia, dependendo da geometria da pluma e outras especificidades.

Um rebaixamento do lençol freático pode ser utilizado para reduzir a elevação do nível d'água no poço induzido pelo vácuo ou aumentar a faixa de zona não saturada. A injeção de ar é efetiva para facilitar a extração em contaminações profundas, em baixas permeabilidades e em zona saturada.

O grupo alvo de contaminantes do SVE são os Compostos Orgânicos Voláteis, (VOCs) e alguns combustíveis. A tecnologia é aplicada somente para compostos voláteis com constante da Lei de Henry acima de 0.01 ou pressão de vapor maior que 0.5 mmHg ( 0.02 polegadas de Hg). Outros fatores, como umidade e quantidade de matéria orgânica, afetam a permeabilidade de ar no solo e por conseqüência a eficiência do sistema. O fato do processo envolver fluxo contínuo de ar no solo promove biodegradação in situ dos compostos de baixa volatibilidade que podem estar presentes.

Fatores que podem limitar a aplicabilidade e eficiência do processo:

* Solos compactos ou com mais de 50% de umidade requerem muito vácuo, aumentando custos e/ou impedindo a operação do SVE;

* Grandes intervalos de filtro são necessários nos poços de extração. Entretanto, este fato associado a permeabilidades altamente variáveis ou horizontalizações pode resultar em envio de fluxo de gás para regiões não contaminadas;

* Solos com alto índice de matéria orgânica ou extremamente secos apresentam alta capacidade de absorção de VOC's, o que resulta em redução de taxas de remoção;

* O controle da emissão gasosa pode ser necessário para eliminar possíveis danos ao público e ao meio ambiente;

* O resultado da produção de efluentes gasosos, líquidos residuais e resíduos, poderá requerer tratamento com carvão ativado;

* SVE não é efetivo em zona saturada. Porém, pode-se conjugar o rebaixamento do lençol freático para ocorrer maior exposição de zona não saturada.

Os dados necessários incluem a profundidade e a área de extensão da contaminação, a concentração de contaminantes, a profundidade do nível d'água, o tipo de solo e as propriedades do mesmo (estrutura, textura, permeabilidade e umidade). Testes-piloto devem ser realizados para obter informações de desenho, incluindo raio de influência dos poços de extração, taxas de fluxo de gás, vácuo ótimo aplicado e taxas de remoção de contaminantes.

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Soil Vapor Extraction (SVE) - Tecnohidro

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O Sistema de Extração de Vapores no Solo (SVE) é uma tecnologia de remediação aplicada para zona não saturada, onde aplica-se vácuo com o objetivo de induzir o fluxo controlado de ar e assim remover contaminantes voláteis e semivoláteis do solo. Em seguida, o gás retirado deve passar por uma extração de tratamentos de vapores.

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Clique aqui e baixe em pdf a lamina desse produto

A HS SVE é um Sistema de Remediação que utiliza compressor radial para extração, através da volatilização, dos contaminantes sorvidos no solo. Os vapores que são extraídos do solo passam por um condensador e um filtro primário, para retenção da umidade e dos detritos sólidos, e então são direcionados para um outro filtro especial, antes de retornarem a atmosfera devidamente tratados.

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Unidade de Extração de Vapores de Solo (SVE)

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Clique aqui e baixe em pdf a lamina desse produto A HS SVE é um Sistema de Remediação que utiliza compressor radial para extração, através da volatilização, dos contaminantes sorvidos no solo.