MEDIDAS DE INTERVENÇÃO EM ÁREAS CONTAMINADAS e processos de remediação abióticos

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MEDIDAS DE INTERVENÇÃO EM ÁREAS CONTAMINADAS 
E PROCESSOS DE REMEDIAÇÃO ABIÓTICOS
ESTU031-17 – RECUPERAÇÃO DE ÁREAS DEGRADADAS
Profa. Dra. LUÍSA HELENA DOS SANTOS OLIVEIRA – luisa.oliveira@ufabc.edu.br 
Ponto de conformidade: pontos de monitoramento situados junto aos receptores 
potencialmente expostos aos contaminantes, para os quais são fixadas concentrações que 
não poderão ser ultrapassadas, de modo a assegurar que as metas de remediação sejam 
atingidas na fonte.
Na avaliação do risco ambiental, comumente conhecida
no Brasil como análise de risco, as definições de perigo e
risco são fundamentais, já que existe muita confusão
conceitual por parte dos agentes envolvidos nas questões
ambientais:
Perigo: é uma ameaça às pessoas ou ao que elas
valorizam (propriedades, meio ambiente, futuras
gerações, etc).
Risco: é a quantificação do perigo; é a probabilidade de
dano (pessoal, ambiental ou material), doença ou morte
sob circunstâncias específicas.
Avaliação de Risco 
• Dentre os grupos de substâncias tóxicas, dois grupos
merecem atenção para essa pesquisa, os metais
pesados e os compostos orgânicos voláteis (COV).
• Todos os metais e seus compostos possuem
toxicidade.
• O que vai definir o efeito à saúde é o grau de
exposição de um organismo ao composto.
• A exposição está relacionada tanto com o tempo de
exposição quanto com a concentração da substância
envolvida.
• Sabe-se que até doses mínimas de certos metais
tóxicos já podem ter efeitos deletérios.
Risco à Saúde Humana 
Risco à Saúde Humana 
Risco à Saúde Humana 
Risco à Saúde Humana 
• In situ: Tratamento do contaminante no próprio
solo (sem movimentação do solo). São preferíveis
pois não envolvem deslocamento de material
contaminado;
• Ex situ: Remoção do material contaminado
(escavação do solo e bombeamento da água
subterrânea);
• Ex situ (mas on site): O material contaminado é
removido, mas tratado em estações instaladas no
local.
Classificação das técnicas de remediação
Destinação do Contaminante em cada técnica
Escolha da técnica de remediação
• Localização e extensão da área contaminada;
• Condições geotécnicas locais;
• Condições hidrogeológicas locais;
• Forma de ocorrência da contaminação (fases dos compostos,
concentração);
• Ocorrência em áreas saturadas e não saturadas;
• Características químicas e físicas dos contaminantes, incluindo a
biodegradabilidade e sua caracterização como miscíveis ou não
miscíveis e, no segundo caso, se são mais ou menos densos que
a água;
• Identificação dos riscos envolvidos para a população local
baseada em um sistema de análise de riscos;
• Viabilidade técnica e econômica e aspectos legais para a
implantação de um sistema de remediação.
• Pode-se destacar o controle/remoção da fonte primária de contaminação e
o nível de detalhe da investigação da área a ser reabilitada como os dois
fatores principais para o sucesso da aplicação de técnicas de remediação.
• A eficiência de uma técnica de remediação in situ pode ser
substancialmente afetada quando essa é aplicada na presença de fonte
primária de contaminação ativa. Sendo assim, no momento da implantação
e operação de uma técnica de remediação, o aporte das substâncias
químicas de interesse para remediação deve estar controlado para que a
redução de massa dessas substâncias no meio físico seja efetiva. Em alguns
casos, as fontes primárias podem ser removidas, em outros casos, elas
podem ser contidas, sempre considerando medidas de engenharia como
escavação de solo, retirada de tanques subterrâneos, encapsulamento de
resíduos, inertização, troca de equipamentos danificados, manutenção de
utilidades subterrâneas, ou qualquer outra ação que promova a extinção
do aporte de contaminação para o meio físico.
Eficiência da Remediação
• A avaliação das opções disponíveis para remediação depende
diretamente do nível de detalhe das informações sobre a área a
ser reabilitada. Informações sobre o meio físico (que contêm
contaminantes e que possam influenciar seu comportamento) e a
distribuição espacial da contaminação nos diferentes
compartimentos contaminados, bem como uso passado, atual e
futuro da área devem ter um nível de detalhamento suficiente
para que a técnica de remediação proposta seja avaliada
adequadamente.
• O sucesso da etapa de remediação dependerá do nível de
qualidade técnica das etapas de avaliação preliminar, investigação
confirmatória, investigação detalhada e avaliação de risco a saúde
humana, bem como dos testes de laboratório e piloto de campo
desenvolvidos para avaliar as técnicas a serem empregadas.
Eficiência da Remediação
Quadro 1 - Tecnologias de remediação
Fonte: Adaptado de DOD ETTC (1994); CLARINET (2002)
Quadro 1 - Tecnologias de remediação (continuação)
Quadro 1 - Tecnologias de remediação (continuação)
Quadro 1 - Tecnologias de remediação (continuação)
Quadro 1 - Tecnologias de remediação (continuação)
Quadro 1 - Tecnologias de remediação (continuação)
Quadro 1 - Tecnologias de remediação (continuação)
Tabela 3: Custos de tecnologias para remediação de áreas contaminadas.
Remediação – Ex situ- Escavação
•Maquinário a ser utilizado dependerá do tipo de solo e da
profundidade a ser escavada
•Tudo deve ser planejado para acessos, serviços públicos, águas
subterrâneas
•O solo escavado dever ser manuseado de maneira adequada
(EPIs, normas)
•As amostragens confirmatórias da pilha pós remediação devem
seguir as normas e exigências locais
Técnicas de Remediação
Consiste no confinamento de um local contaminado
usando barreiras de baixa permeabilidade, que podem ser:
• Coberturas
• Barreiras Verticais
• Barreiras Horizontais
Em geral, é associado a outras técnicas para contenção da pluma
de contaminação
Encapsulamento Geotécnico (Imobilização – In situ)
• Camadas de baixa permeabilidade, que
impedem a entrada de chuva no material
confinado, bem como o escape de gases
e o acesso de animais e águas superficiais
• Em geral, construídas com solos, misturas
solo-aditivo e geossintéticos
• Idem a coberturas de aterros sanitários
Coberturas
Coberturas
• Impedem o fluxo horizontal de
água contaminada
• Em geral, construídas em todo
o perímetro da área
contaminada, podendo ser
engastadas em camada
(natural) de baixa
permeabilidade já existente
• Ou podem ser executadas
somente à jusante da direção
de fluxo subterrâneo, ou à
montante, evitando entrada de
água limpa no local
contaminado
Barreiras Verticais
Alguns tipos de barreiras verticais
Parede Diafragma
Barreira de estacas escavadas
Barreiras horizontais
• Objetivo: capturar a pluma de contaminação, tratando as águas
subterrâneas, para depois descartá-las ou reintroduzi-las no
aquífero.
O tipo de tratamento da água dependerá dos contaminantes:
Compostos orgânicos: oxidação ou adsorção em carvão granular
ativado
Orgânicos voláteis: captura com ar (air stripping)
Metais: Precipitação por ajuste de pH
Bombeamento e Tratamento (pump-and-treat)
• são ainda utilizados na maioria dos sítios contaminados e utiliza
sistema provido de bombas, elétrica ou pneumáticas, para
captação das águas subterrâneas impactadas com tratamento
adequado para os compostos de interesse. O bombeamento e
tratamento também pode ser utilizado como espécie de
barreira de contenção (linha de poços de bombeamento
conhecida como barreira hidráulica), que altera as condições
hidrológicas do local e impedindo que a contaminação siga o
fluxo subterrâneo natural.
• Os sistemas de bombeamento de águas subterrâneas bem
executados podem controlar a migração da pluma para regiões
mais afastadas, permitindo a remoção de fontes secundárias da
contaminação, além de ser uma necessidade indiscutível antes
da implementação da maioria das tecnologias de remediação,
em áreas que apresentam fase livre de contaminante.
Bombeamento e Tratamento (pump-and-treat)
NAPL´s: técnica de contenção, funcionando como barreira hidráulica
Técnicas para aumentar a solubilidade dos NAPL´s:injeção de surfactantes ou de co-
solventes
Desenho esquemático de um
sistema duplo de
bombeamento de LNAPL
Bombeamento
Pump-and-treat
Bombeamento e tratamento
• Projeto: bomba externa ou bomba submersa. Vazão:
depende da transmissividade do aquífero
• Volume: depende da capacidade de armazenamento do
aquífero
• NBR 6.023 (ensaio de bombeamento): tipo de
propriedades do aquífero e do espaçamento, diâmetro e
profundidade dos poços
• O bombeamento em geral não “limpa” totalmente o
solo. A remediação é considerada finalizada quando as
concentrações dos contaminantes atingem níveis
aceitáveis pela legislação.
Bombeamento e tratamento
• Extração de vapores propriamente ditos (SVE –Soil Vapor
Extraction)
• remoção física dos contaminantes, principalmente os
compostos orgânicos voláteis, clorados ou não, e os BTEX da
zona saturada (camada mais profunda do solo onde se
concentram as águas subterrâneas), através de poços
perfurados no solo, aplicando extração a vácuo
• Air Sparging – atuam com a injeção de ar
• Mecanismos de ação: volatização e biodegradação
• Solos saturados de média a alta permeabilidade contaminados
por VOC´s e SVOC´s (compostos voláteis e semi-voláteis) ou
não voláteis biodegradáveis aerobicamente. OBS: VOC:
originados dos constituintes do petróleo e da fabricação de
pesticidas, plásticos, tintas, produtos farmacêuticos, solventes
e têxteis.
Extração de Vapores do Solo - SVE
Os contaminantes derivados de petróleo, por serem facilmente
volatilizados e apresentarem grande capacidade de
biodegradação, são os mais adequados para o uso de sistemas
de extração de vapores, principalmente os compostos do grupo
BTEX, que são os mais solúveis e voláteis presentes na gasolina.
Sua eficiência pode ser aumentada se combinado a outros
métodos como a injeção de ar (Air Sparging). Neste caso, o ar
injetado retira a água dos poros do solo, causando uma
dessorção do contaminante da estrutura do solo, fazendo com
que este se movimente para a superfície, com a ajuda do
sistema SVE.
Extração de Vapores do Solo - SVE
Desenho esquemático de
sistema combinado
SVE/Air Sparging
SVE/Air Sparging
SVE / Air Sparging
• Os fatores que mais influenciam a utilização
de SVE são: a permeabilidade do solo na zona
não saturada, a umidade (altas umidades
inviabilizam o processo), a profundidade do
lençol freático e o tipo de contaminante.
• Os principais fatores que influenciam a
utilização de air sparging são: a
permeabilidade do solo na zona saturada; a
profundidade do lençol freático; o tipo de
contaminante
SVE/Air Sparging
• Os vapores são tipicamente tratados por
adsorção por carbono, incineração, oxidação
catalítica ou condensação. O tipo de tratamento
escolhido é função do tipo e da concentração
do contaminante, sendo a adsorção por
carbono a mais largamente utilizada para
tratamento de uma grande quantidade de
compostos orgânicos voláteis.
Extração de vapores do solo - SVE
Custo:
O custo da aplicação desta tecnologia é muito dependente do
local específico a tratar, dependendo da sua extensão, do tipo e
níveis de concentração dos contaminantes e das características
hidrogeológicas. Estes fatores determinam o número de poços de
extração necessários, a capacidade dos ventiladores e a duração
do período de tratamento. A necessidade de tratamento dos
gases libertados aumenta significativamente o custo dos
projetos. Muitas vezes também ocorre extração de água com
contaminantes dissolvidos, podendo implicar custos adicionais de
tratamento. Os custos rondam 10-50 USD por metro cúbico,
enquanto que os estudos piloto oscilam entre 10.000 e 100.000
USD.
Extração de vapores do solo - SVE
Dessorção Térmica
Dessorção Térmica
É sempre utilizada a injeção de água ou vapor quente
dentro do solo para aumentar a mobilidade dos
contaminantes, sendo que estes são transportados na
fase de vapor para uma fonte de condensação onde
podem ser removidos por bombeamento. Tem sua
aplicação limitada a solos grosseiros, onde a
contaminação encontra-se pouca profunda, além disso,
pode matar microrganismos, animais e vegetais em
volta da área contaminada devido à propagação do
calor.
Custo: na faixa de US$ 50 a US$ 250 por tonelada de solo
Dessorção Térmica
Dessorção Térmica
• O material reativo permeável é colocado
dentro do aqüífero de modo a ser
atravessado pela água contaminada, que
se move pelo gradiente natural
• O “reator” fica no caminho da pluma de
contaminação
Barreiras reativas
Barreiras reativas
Sistema funnel and gate
O material de preenchimento das barreiras é escolhido de acordo com o tipo de
contaminante
➢ Barreiras de sorção: contêm material capaz de remover por sorção o
contaminante dissolvido na água, retendo-os na superfície da barreira, sem que
haja modificações químicas nos contaminantes. Materiais mais utilizados:
zeólitos e carvão ativado;
➢ Barreiras de precipitação: contêm material que reage com os contaminantes
dissolvidos na água de forma a torná-los insolúveis, provocando sua precipitação
e retenção pela barreira. Materiais mais utilizados: limonita, ferro granular;
➢ Barreiras de degradação: contêm material que quebra a cadeia dos
contaminantes, degradando-o e formando outros compostos menos tóxicos. As
reações de degradação podem ser biológicas (biodegradação) ou abióticas.
Quando o processo dominante é a biodegradação, têm-se os biorreatores.
Materiais mais utilizados: ferro granular.
Barreiras reativas
Barreira reativa
Transporte advectivo Importante: conhecimento e
modelagem da hidrogeologia local; Localização e as
dimensões da barreira, vazão e velocidade do reator,
seleção do meio reativo, avaliação de desempenho e
planejamento do monitoramento; Tempo de retenção
do contaminante no reator: suficiente para que ocorra
completamente o processo de tratamento, durante a
passagem do contaminante; A espessura das paredes
das barreiras reativas é obtida em função do tempo de
retenção determinado, para o nível de
descontaminação desejado.
Barreiras reativas
Barreiras reativas – escolha do material reativo (Gusmão, 1998)
• O material deve ser suficientemente reativo;
• O tamanho das partículas deve atender a critérios de
permeabilidade e reatividade, parâmetros respectivamente
diretamente e inversamente proporcionais ao tamanho dos
grãos;
• Reatividade e permeabilidade garantida ao longo de todo o
período de tratamento –troca de material;
• O material reativo não pode lançar, em níveis inaceitáveis,
subprodutos que sejam contaminantes adicionais;
• Deve ser abundante e disponível a preços viáveis. Ferro
granular é o mais utilizado (U$ 400 / ton).
Barreiras reativas
As principais vantagens da remediação por barreiras
reativas são as seguintes:
• São sistemas passivos que tratam a contaminação no
local. Sem a necessidade de bombeamento e disposição
final;
• Não há necessidade de equipamentos, portanto não há
quebra de peças;
• Não há necessidade de utilização de eletricidade;
• Tem baixo custo de operação e manutenção.
As desvantagens de utilização são:
• Elevado custo de implantação
• Possibilidade de troca de material reativo, de
acordo com sua vida útil;
• Possibilidade de obstrução da barreira por
precipitação de substâncias orgânicas ou por
microrganismos;
• Possibilidade de formação de subprodutos
menos complexos porém mais tóxicos que o
contaminante inicial.
Barreiras reativas
• São tecnologias caracterizadas por injeção ou
infiltração de uma solução em uma zona saturada
contaminada, seguida da aplicação de um
gradiente hidráulico para extração da água
subterrânea e do efluente (solução com os
contaminantes), para tratamento fora do terreno
e/ou reinjeção. As soluções podem consistir em
surfactantes, co-solventes, ácidos, bases,
solventes ou água limpa.
Embebição e Lavagem do solo in situ
• É normalmente aplicada in-situ. Por meio de furos de injeção,
de galerias que promovem a infiltração ou por pulverizadores
colocados à superfície, o fluido é aplicado e, portanto, os
contaminantes são arrastados pelaágua. A água,
posteriormente, é bombeada à superfície e recolhida em
poços de extração para que seja sujeita ao tratamento.
• A solução injetada pode ser composta de mais de um
surfactante, podendo incluir álcool ou sal para otimizar o
processo de remoção da contaminação por uma combinação
de dissolução e deslocamento. A predominância da dissolução
ou mobilização é controlada pela formulação da solução de
surfactante. A solução extraída pode ser tratada e o
surfactante reciclado.
Embebição e Lavagem do solo in situ
Aplicabilidade:
Esta tecnologias 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 custos-benefícios tão favorável quanto
outras técnicas, no tratamento destes contaminantes. A adição de
surfactantes compatíveis com as condições ambientais pode
aumentar a solubilidade de alguns compostos orgânicos, mas existe a
possibilidade da solução de lavagem provocar alterações fisico-
químicas 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.
Embebição e Lavagem do solo in situ
Embebição e Lavagem do solo in situ
In Situ Soil Flushing, usando poços verticais
Limitações:
•Solos de baixa permeabilidade ou muito heterogêneos são difíceis
de tratar.
•Os surfactantes adicionados podem aderir ao solo e reduzir a sua
porosidade efetiva.
•As reações dos fluídos de lavagem com o solo podem reduzir a
mobilidade dos contaminantes.
•A possibilidade de ocorrer arrastamento dos contaminantes para
além da zona de captura e a introdução subsuperficial de
surfactantes preocupa os legisladores. A tecnologia deve ser usada
apenas quando os contaminantes e os fluídos de lavagem podem ser
confinados e extraídos.
•O tratamento à superfície dos efluentes líquidos pode ter um peso
determinante nos custos do processo.
Embebição e Lavagem do solo in situ
É necessária a realização de testes de tratabilidade que permitam
determinar a viabilidade do processo de lavagem específico
considerado.
Os parâmetros físicos e químicos do solo que devem ser
determinados incluem: permeabilidade, estrutura, textura,
porosidade, humidade, carbono orgânico total, capacidade de troca
catiônica, pH e capacidade tampão.
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.
As características do solo e dos contaminantes determinam as
soluções de lavagem adequadas, não só em termos de eficiência mas
também de compatibilidade.
Embebição e Lavagem do solo in situ
Custo:
O custo da lavagem do solo depende largamente do
tipo e concentração do surfactante usado, isto
obviamente só nos casos em que é considerada a
necessidade de utilização destes aditivos. Têm sido
reportadas estimativas grosseiras que variam entre
20 e 200 USD por metro cúbico.
Embebição e Lavagem do solo in situ
• A remediação eletrocinética provoca a migração dos
contaminantes em um campo elétrico forçado, através
de mecanismos de eletrosmose, eletromigração e
eletroforese, processos que ocorrem quando o solo é
carregado eletricamente com uma corrente de baixa
voltagem.
• Eletrosmose é o movimento ou fluxo da água, do anodo
para o catodo de uma célula eletrolítica.
• Eletromigração é o transporte de íons para o eletrodo de
carga oposta.
• Eletroforese é o transporte de partículas eletricamente
carregadas sob a ação de um campo elétrico.
Métodos eletrocinéticos
Métodos eletrocinéticos
• O processo Lasagna é uma técnica eletrocinética que
combina a eletrosmose com zonas de tratamento
passivo. Recebe esse nome devido a seu arranjo em
camadas, semelhante a uma lasanha. A eletrocinética
é utilizada para mobilizar os contaminantes na água
dos poros em zonas orientadas horizontal ou
verticalmente onde pode ser capturado ou
decomposto.
• A principal vantagem do processo Lasagna é que o
material é imobilizado ou degradado no local, não
sendo removido, o que demanda locais e
equipamentos apropriados para despejo e
tratamento.
Métodos eletrocinéticos
Métodos eletrocinéticos – Processo Lasagna
• Os métodos eletrocinéticos são aplicáveis a todos os
compostos químicos LNAPLs e DNAPLs, como os
hidrocarbonetos aromáticos do grupo BTEX,
hidrocarbonetos poliaromáticos (HPAs) e solventes
clorados como o TCE;
• Não há dados suficientes para avaliar a aplicabilidade
do método para a migração de DNAPLs, os quais são
não iônicos, não polares e tipicamente não
condutivos.
Métodos eletrocinéticos
Custo:
Os custos variam com a quantidade de solo a tratar, a
condutividade do solo, o tipo de contaminante, o
espaçamento entre os eletrodos e o tipo de processo
usado. Testes piloto usando “solos reais” indicam que os
consumos energéticos na extração de metais podem
atingir 500 kWh/m3 ou mais, quando o espaçamento
entre os eletrodos varia entre 1,0 m e 1,5 m. Nos casos
em que não for possível aplicar outra técnica in situ para
tratar solos de granulometria reduzida e depósitos
subsuperficiais heterogêneos contaminados com metais,
esta técnica apresenta-se como potencialmente
competitiva.
Métodos eletrocinéticos
Podemos não fazer nada??
CONNEL, Des W. Basic concepts of environmental chemistry. CRC
Press. 2 edition, 1997. 471p.
CLARINET - Contaminated Land Rehabilitation Network for
Environmental Technologies. Remediation of Contaminated Land
Technology Implementation in Europe. A report from the
Contaminated Land Rehabilitation Network for Environmental
Technologies. 2002.
SUTHERSAN, Suthan S. Remediation engineering: design concepts.
Boca Raton: Lewis Publishers, 1997. 351 p.
PEPPER, Ian L.; GERBA, Charles P.; BRUSSEAU, Mark L.
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BIBLIOGRAFIA