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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 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 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. 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 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 vi LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 5.1.1 – Fluxograma para classificação de resíduos .......................................13 Figura 7.1.13- Sistema ORS de Extração de Vapor de Solo.....................................60 vii LISTA DE TABELAS Tabela 5.1.1 – Conjunto de normas ............................................................................8 Tabela 5.1.2 - Classificação de resíduos sólidos .......................................................9 viii LISTA DE SÍMBOLOS E DEFINIÇÕES Adsorção Fixação de moléculas de um líquido ou de um gás na superfície de um sólido Aeróbico Processo biológico que se processa na presença de oxigênio Anaeróbico Processo biológico que se processa na ausência de oxigênio Ph Grau de acidez SVOCs Compostos orgânicos semi-voláteis VOC Compostos orgânicos voláteis TNT cristais monoclínicos RDX Ciclometilenotrinitramina HMX ciclotetrametilentetranitramina ix SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO.....................................................................................................1 2 OBJETIVOS.........................................................................................................2 2.1 Objetivo Geral ..............................................................................................................2 2.2 Objetivo Específico.......................................................................................................3 3 METODOLOGIA DO TRABALHO.......................................................................4 4 JUSTIFICATIVA ..................................................................................................5 5 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA................................................................................6 5.1 Contaminação e classificação de resíduos ..................................................................7 5.1.1 Resíduos Classe I – Perigosos ..............................................................................10 5.1.2 Resíduos Classe II ................................................................................................11 5.2 Tecnologias de tratamento de solos contaminados..................................................14 5.2.1 Tratamento Biológico In Situ ...............................................................................16 5.2.2 Tratamento Fisico-Químico In Situ......................................................................20 5.2.3 Tratamento Térmico In Situ .................................................................................29 5.2.4 Tratamento Biológico Ex situ...............................................................................31 5.2.5 Tratamento Fisico-Químico Ex situ .....................................................................37 5.2.6 Tratamento Térmico Ex Situ ................................................................................48 5.3 Prevenção da contaminação de solos ........................................................................53 6 CONTAMINAÇÃO DO EDIFÍCIO BARÃO DE MAUÁ.......................................56 7 PROPOSTA PARA REMEDIAÇÃO DA CONTAMINAÇÃO NO SOLO DO CONDOMÍNIO BARÃO DE MAUÁ...........................................................................59 8 CONCLUSÕES..................................................................................................61 x REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.........................................................................62 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. 2 2 OBJETIVOS 2.1 Objetivo Geral O processo de contaminação pode definir-se conforme o Decreto n. º 28.687/82, 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. 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. 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. 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. 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. 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 semi- sólido 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. 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 5.1.1 – Conjunto de normas NBR 10004 – Resíduos Sólidos Classificação NBR 10005 – Lixiviação de Resíduos Procedimento NBR 10006 – Solubilização de Resíduos Procedimento NBR 10007 – Amostragem de Resíduos Procedimento A NBR 10004 – “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 5.1.2. Nesta tabela a classificação inserida esta de acordo com o conjunto de normas anteriormente citados e a tipologia resume cada classificação. 9 Tabela 5.1.2 - Classificação de resíduos sólidos Classificação Tipologia Listagem 1 Resíduos perigosos de fontesnão específicas Listagem 2 Resíduos perigosos de fontes específicas Listagem 3 Constituintes perigosos – base para relação dos resíduos e produtos das listagens 1 e 2 Listagem 4 Substâncias que conferem periculosidade aos resíduos Listagem 5 Substâncias agudamente tóxicas Listagem 6 Substâncias tóxicas Listagem 7 Concentração – Limite máximo no extrato obtido no teste de lixiviação Listagem 8 Padrões para o teste de solubilização Listagem 9 Concentrações máximas de poluentes na massa bruta de resíduas utilizadas pelo Ministério do meio Ambiente da França para Classificação de Resíduos Listagem 10 Concentração mínima de solventes para caracterizar o resíduo como perigoso. Segundo a NBR 10004 os resíduos são agrupados em três classes: Resíduos Classe I – perigosos; Resíduos Classe II – não inertes e; Resíduos Classe III – inertes. 10 5.1.1 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 10005 – ‘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 10004. 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. 11 5.1.2 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. 5.1.3 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 10006 – ‘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. 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 5.1.1 o fluxograma para classificação de resíduos. 13 Figura 5.1.1 – Fluxograma para classificação de resíduos 14 5.2 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 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 On- site 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. 16 Assim, as tecnologias de tratamento agrupam-se nas seguintes categorias: • Tratamento In Situ o Biológico o Fisico-Químico o Térmico • Tratamento Ex Situ: o Biológico o Fisico-Químico o Térmico 5.2.1 Tratamento Biológico In Situ Os tratamentos biológicos In Situ podem ser feitos de acordos com algumas técnicas apresentadas a seguir (ALMEIDA, 2000) 5.2.1.1 Biorremediação Aeróbica (Bioverting) • Descrição: a “bioventing” é uma técnica recente e promissora, que sebaseia 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. 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. 18 5.2.1.1 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. 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 pré- tratamento, 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. 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. 5.2.2 Tratamento Fisico-Químico In Situ Os tratamentos físico-químico In Situ podem ser feitos de acordos com algumas técnicas apresentadas a seguir (ALMEIDA, 2000) 5.2.2.1 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 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 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. 5.2.2.2 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.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). 5.2.2.3 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 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 físico- químicos 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 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. 5.2.2.4 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 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 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. 5.2.2.5 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). 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. 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. 5.2.3 Tratamento Térmico In Situ Os tratamentos térmicos In Situ podem ser feitos de acordo com algumas técnicas apresentadas aseguir (ALMEIDA, 2000) 5.2.3.1 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 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. 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. 5.2.4 Tratamento Biológico Ex situ Os tratamentos biológicos Ex Situ podem ser feitos de acordo com algumas técnicas apresentadas a seguir (ALMEIDA, 2000) 5.2.4.1 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 . 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. 5.2.4.2 Biodegradação por Fungos (White Rot Fungus) 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. 34 • Dados específicos: concentração final de explosivos após o tratamento, presença de outros contaminantes, propriedades do solo. 5.2.4.3 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. 35 o Os contaminantes voláteis tais como solventes, devem sofrer pré- tratamento, 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 Consideraçõesprévias 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. 36 5.2.4.4 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. 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. 5.2.5 Tratamento Fisico-Químico Ex situ Os tratamentos físico-químico Ex Situ podem ser feitos de acordo com algumas técnicas apresentadas a seguir (ALMEIDA, 2000) 5.2.5.1 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 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. 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. 5.2.5.2 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 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. 41 5.2.5.3 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 reagenteusado 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: 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. 5.2.5.4 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. 43 • Aplicação: o Os processos de separação ex situ são aplicados nos casos de contaminação com SVOCs, combustíveis, e compostos inorgânicos (incluindo radionuclidos). Também podem ser usados para tratar alguns VOCs e pesticidas. o A separação magnética é especificamente adaptada ao tratamento da contaminação por metais pesados, radionuclidos e partículas radioativas com propriedades magnéticas, tais como compostos contendo urânio e plutônio. o A separação física é muitas vezes utilizada antes da extração química, já que normalmente os contaminantes se encontram associados às frações de solo mais finas. Esta técnica também é útil nos casos em que os metais pesados ocorrem na forma particulada. o Uma das vantagens dos processos de separação física é a possibilidade de ser obter bons resultados usando equipamento de dimensões relativamente reduzidas. • Limitações: o Elevados valores de umidade e de fração argilosa aumentam os custos de tratamento. o O processo de sedimentação assenta na diferença de densidades das fases líquida e sólida. A granulometria das partículas afeta a 44 velocidade de sedimentação e a eficiência do processo. Além disso, a velocidade de sedimentação depende da viscosidade do fluído utilizado, seu valor deve ser conhecido de modo a ser possível determinar a eficiência do processo e o dimensionamento do equipamento. o Devem ser tomadas medidas para reduzir os problemas de maus cheiros derivados das lamas orgânicas em condições sépticas. • Dados específicos: características do solo que devem ser investigadas: granulometria, tipo de solo, textura, umidade, fração orgânica . 5.2.5.5 Lavagem do Solo (Soil Washing) • Descrição: os contaminantes adsorvidos nas partículas mais finas do solo são removidos mediante um processo de wet-scrubbing aplicação de água e ar rotativa. À água de lavagem podem ser adicionados agentes lixiviantes básicos, reguladores de pH ou agentes quelantes. • Aplicação: Os contaminantes tratados são SVOCs, combustíveis, e compostos inorgânicos. Esta tecnologia também pode ser aplicada para tratar alguns VOCs e pesticidas. Oferece também a possibilidade de recuperação de metais pesados, e permite o tratamento de grande variedade de contaminantes orgânicos e inorgânicos presentes em solos de granulometria grosseira. 45 • Limitações: o Muitas vezes é necessária a adição de um polímero para remover as partículas de solo mais finas do líquido de lavagem. o Misturas complexas de contaminantes (ex: metais e compostos orgânicos) dificultam a escolha da composição do fluído de lavagem. o Conteúdo elevado de substâncias úmidas podem implicar a necessidade de pré-tratamento. o Ocorre geração de efluentes líquidos que podem exigir tratamento. o Pode ser necessário tratamento adicional dos resíduos para remoção do excesso de solventes de lavagem. o A remoção de compostos orgânicos adsorvidos nas partículas da fração argilosa pode ser difícil. • Dados específicos: granulometria do solo, tipo de solo, umidade, tipo e concentração de contaminantes, textura, fração orgânica, capacidade de troca catiônica e pH. A aplicação desta tecnologia deve ser sempre precedida da realização de estudos de tratabilidade. 5.2.5.6 Extração do Vapor do Solo (Soil Vapot Extraction- SVE) • Descrição: a Extração do Vapor do Solo (Ex situ) consiste em colocar o solo sobre uma rede de tubos localizada à superfície, e à qual é aplicado vácuo com o objectivo de promover a volatilização de compostos orgânicos. As pilhas de solo são geralmente cobertas com uma geomembrana para evitar a 46 emissão descontrolada de VOCs e a infiltração da precipitação. O processo inclui um sistema de tratamento dos efluentes gasosos produzidos. As vantagens que esta tecnologia apresenta, relativamente à sua equivalente in situ, incluem: a escavação promove a formação de novos canais de passagem para os contaminantes, a existência de águas subterrâneas pouco profundas deixa de limitar o processo, a recolha de lixiviados é simplificada, o tratamento é mais uniforme e facilmente monitorizado. • Aplicação: o grupo de contaminantes alvo desta tecnologia é o dos VOCs. • Limitações: o Podem ocorrer emissões gasosas durante a escavação e manuseamento do material que possivelmente requereriam tratamento. o Elevada concentração de substâncias úmidas, de umidade, ou elevado grau de compactação inibem a volatilização. o Em resultado do tratamento de gases pode surgir a necessidade de tratar efluentes líquidos e resíduos sólidos, o que aumenta os custos dos projetos. o A implementação desta tecnologia exige a ocupação de grandes áreas • Dados específicos: 47 o As características do solo a determinar incluem: concentração de contaminantes, tipo, textura, umidade, granulometria, permeabilidade, porosidade, carbono orgânico total, óleos e gorduras. 5.2.5.7 Solidificação/Estabilização (Solidification/Stabilization) • Descrição: os contaminantes são fisicamente envolvidos no seio de uma massa estabilizada (solidificação), ou são induzidas reações químicas entre agentes estabilizadores e os contaminantes de modo a reduzir a mobilidade destes (estabilização). É necessário dar um destino final adequado ao material resultante. As tecnologias de solidificação/estabilização têm sofrido variadas inovações, a maioria se constitui em modificações de técnicas de encapsulamento e imobilização dos contaminantes. • Aplicação: o grupo de contaminantes alvo das tecnologias de solidificação/estabilização é o dos compostos inorgânicos, incluindo radionuclidos. A maior parte destas técnicas apresenta eficácia muito limitada no tratamento de compostos orgânicos e pesticidas, com excepção da vitrificação, que destrói a maioria destes compostos.• Limitações: o As condições ambientais podem afetar a imobilização dos contaminantes a longo prazo. 48 o Alguns processos podem resultar num aumento significativo do volume de resíduos (pode atingir o dobro do volume inicial). o Alguns resíduos são incompatíveis com certos processos, por isso são necessários prévios estudos de tratabilidade. o Os compostos orgânicos, geralmente, não são imobilizados. o A eficácia a longo prazo ainda não foi demonstrada para muitas das combinações entre contaminante e o processo. • Dados específicos: as principais características do solo que devem ser determinadas são: granulometria, limites de Atterberg, umidade, concentração de metais, fracção de sulfatos, fracção orgânica, densidade, permeabilidade, microestrutura, durabilidade fisico-química. 5.2.6 Tratamento Térmico Ex Situ Os tratamentos térmicos Ex Situ podem ser feitos de acordo com algumas técnicas apresentadas a seguir (ALMEIDA, 2000) 5.2.6.1 Incineração • Descrição: neste tipo de tratamento usam-se temperatura na ordem dos 870 a 1200 ºC para volatilizar e queimar, na presença de oxigênio, compostos halogenados e outros orgânicos refractários. 49 • Aplicação: a incineração é utilizada para descontaminar solos que contenham explosivos e resíduos perigosos, particularmente hidrocarbonetos clorados, PCBs e dioxinas. • Limitações: o Os metais pesados podem originar a formação de cinzas de fundo, que terão de ser estabilizadas. o Os metais pesados voláteis, incluindo o cádmio, mercúrio e arsênio, deixam a unidade de tratamento juntamente com os outros gases, sendo necessário a instalação de um sistema de tratamento para os remover. o Os metais podem reagir com outros elementos presentes na vazão de alimentação, tais como cloro ou sulfato, formando compostos mais tóxicos e voláteis que as espécies originais. o O sódio e o potássio formam cinzas com baixo ponto de fusão, corrosivas, e entopem os condutores responsáveis pelo escoamento de gases. • Dados específicos: umidade, temperatura de fusão, e capacidade calorífica do solo. A análise granulométrica do solo é necessária para determinar a carga de poeiras produzidas e dimensionar o equipamento de controle de poluição atmosférica. 50 5.2.6.2 Pirólise • Descrição: a pirólise consiste na decomposição química dos materiais orgânicos através do calor (430 ºC), na ausência de oxigénio. Na prática não é possivel obter atmosferas completamente anóxicas, por isso ocorre sempre oxidação. Se os solos contiverem VOCs ou SVOCs também se dá o processo de “termal desorption” separação física. Da pirólise dos compostos orgânicos resultam gases, pequenas quantidades de líquido e um resísuo sólido (coque) contendo carvão e cinzas. • Aplicação: os contaminantes tratados são os SVOCs, pesticidas, PCBs, dioxinas, e muitos outros compostos orgânicos. O processo pode ser aplicado na separação de orgânicos de: resíduos provenientes de, refinarias, alcatrão, tratamento de madeiras, processamento de borracha sintética e tintas, e de solos contaminados com creosotes ou com hidrocarboneto, e ainda resíduos mistos (radioactivos e perigosos). Os metais voláteis podem ser removidos devido às elevadas temperaturas, mas não são destruídos. • Limitações: o Requisitos específicos relacionados com a granulometria da alimentação do incinerador, ou com procedimentos de manuseamento, podem ter impacto negativo na Aplicação da técnica e custos associados. 51 o Esta técnica requer a secagem do solo até um baixo teor de umidade (inferior a 1%), por isso o tratamento de material com elevada umidade se torna mais dispendioso. o Material altamente abrasivo pode danificar a unidade de processamento. o O material tratado contendo metais pesados pode necessitar sofrer estabilização. • Dados específicos: umidade, ponto de fusão, e classificação (não é necessário efetuar análise granulométrica) do solo. 5.2.6.3 Separação Física (Thermal Desorption) • Descrição: a thermal desorption constitui um processo de separação física, não tendo como objetivo a destruição dos contaminantes orgânicos. Os solos são aquecidos com o objetivo de volatilizar a água e os contaminantes orgânicos. Um fluxo gasoso ou um sistema de vácuo efetuam o transporte dos compostos previamente volatilizados até à unidade de tratamento de gases. As temperaturas atingidas e o tempo de residência são determinados de modo a promover a volatilização dos contaminantes selecionados mas sem que se dê a sua oxidação. Dependendo da temperatura de operação, os processos classificam-se em duas categorias diferentes: high temperature thermal desorption (HTTD) que seria a separação física por alta temperatura e low temperature thermal desorption (LTTD) separação física através de baixa temperatura. 52 • Aplicação: o Os sistemas de thermal desorption podem ser aplicados no tratamento de todos os contaminantes orgânicos, embora com diferentes graus de eficiência. o Os processos de LTTD aplicam-se geralmente no tratamento de VOCs não halogenados e combustíveis. Também podem ser usados para tratar SVOCs, embora com uma eficácia reduzida. o Os grupos de contaminantes alvo dos processos de HTTD são os SVOCs e pesticidas. Obviamente também servem para tratar VOCs e combustíveis, embora constituindo nestes casos um método pouco econômico. Os sistemas HTTD podem remover metais voláteis. O processo pode ser aplicado na separação de orgânicos de: resíduos provenientes de, refinarias, alcatrão, tratamento de madeiras, processamento de borracha sintética e tintas, e de solos contaminados com creosotes ou com hidrocarboneto, e ainda resíduos mistos (radioativos e perigosos). • Limitações: o Requisitos específicos relacionados com a granulometria do material, ou com procedimentos de manuseamento, podem ter impacto negativo na aplicação da técnica e custos associados. 53 o Pode ser necessário efetuar a secagem dos solos de modo a obter um grau de umidade aceitável para a aplicação destes processos. o Material altamente abrasivo pode danificar a unidade de processamento. o A presença de metais pesados pode implicar a necessidade de estabilização do material tratado. o Solos com elevada fração argilosa ou de substâncias úmidas exigem períodos de tratamento mais prolongados. • Dados específicos: umidade do solo e pontos de ebulição dos compostos a serem removidos. É necessário efetuar testes de tratabilidade para determinar a eficiência dos processos de thermal desorption na remoção dos vários contaminantes, em função da temperatura e do tempo de residência. A análise granulométrica do solo é necessária para determinar a carga de poeiras produzidas e dimensionar o equipamento de controle de poluição atmosférica. 5.3 Prevenção da contaminação de solos A prevenção da contaminação de solos por resíduos industriais é hoje um dos principais problemas vivenciados na área de meio ambiente. Segundo o mais recente levantamento realizado pela Cetesb – que, embora seja contestado por alguns, ainda é praticamente o único referencial que se tem sobre os quantitativos desse tipo de resíduos-, somente no estado de São Paulo são gerados anualmente 54 535 mil toneladas de resíduos Classe I, perigosos, e 25 milhões de toneladas de resíduos Classe II, que são menos problemáticos em termos de potencial poluidor. A principal atividade industrialgeradora de resíduos perigosos é a química, que gera 177 mil t/ano, o que corresponde a aproximadamente 33% do total de resíduos Classe I gerados no estado. Pela legislação, eles teriam que ser dispostos, tratados ou temporariamente estocados. Porém, os especialistas do setor acreditam que os geradores contratam empresas de conduta duvidosa, a preços normalmente bem abaixo dos praticados no mercado, que encontram um jeito de dar uma destinação para o resíduo. Esse destino leva inúmeras vezes a aterros clandestinos que acabam por contaminar os solos, transformando algumas regiões em locais impróprios para moradia, muitas vezes nestes locais já existem bairros com população numerosa, que correm riscos eminentes de contaminação. É necessário que ocorra uma conscientização nacional da importância da gestão ambiental nas diversas atividades que geram resíduos, para obter um plano na redução da produção dos mesmos e dar destino correto a eles, evitando riscos de futuros crimes ambientais corporativos . Para isso, governantes devem solicitar que as empresas tomem medidas preventivas antes que danos ao ambiente ou à saúde aconteçam, quando existe uma ameaça de danos sérios ou irreversíveis ao ambiente ou à saúde originada por uma atividade, prática ou produto, solicitando que as empresas conduzam 55 avaliações sobre impactos ambientais que incluam participação pública para atividades que possam causar impactos adversos significativos ao meio ambiente. Uma justiça mais severa, com leis claras e bem definidas atreladas a multas, e condicionada a uma vigilância ativa, levaria todas as empresas que possuam produção intensa de resíduos contaminantes a tomar medidas preventivas, diminuindo assim, a ocorrência de futuras contaminações de solo. 56 6 CONTAMINAÇÃO DO EDIFÍCIO BARÃO DE MAUÁ No início da década de 90, segundo o Greempeace (2002),uma área de 160 mil metros quadrados da Companhia Fabricadora de Peças (Cofap) em Mauá, na Grande São Paulo, foi utilizada como depósito clandestino de resíduos tóxicos. O terreno, verificou-se depois, está contaminado com 44 compostos orgânicos voláteis, incluindo clorobenzeno, tolueno e benzeno. Uma das maiores fabricantes de amortecedores, escapamentos e outros equipamentos automotivos do país, a empresa faturou R$ 44,5 milhões em 1999. Em 1993, a empresa vendeu o terreno para a Cooperativa Habitacional Nosso Teto – ligada à Paulicoop Assessoria a Cooperativas Habitacionais –, que promoveu a construção do condomínio residencial Barão de Mauá no local. Cerca de 7,5 mil pessoas moram no local, distribuídas em 59 prédios. Outros 13 edifícios estão em construção. A obra foi autorizada pela Prefeitura de Mauá em 1998, com base num laudo da construtora Soma, responsável pelo início da construção, que afirmava que não haviam sido encontrados resíduos orgânicos que sejam nocivos à saúde dos futuros moradores. Em abril de 2000, um homem morreu e outro teve 40% do corpo queimado por causa de uma explosão que ocorreu durante serviço de manutenção de uma das caixas d’água do condomínio. Eles teriam usado um isqueiro e provocado uma explosão. Para evitar novos acidentes, foram liberados vapores encontrados no 57 subsolo da área. A Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (Cetesb), a agência ambiental paulista, atribuiu a explosão à elevadas concentrações de gás metano, derivado da decomposição de lixo urbano. A agência ambiental solicitou que a SQG – atual construtora responsável pelas obras – desse início a pesquisas no solo para diagnosticar a fonte dos gases, além de monitorar os índices que indicassem novos riscos de explosão. A SQG também deveria ter parado as obras, mas ignorou a determinação. Paralelamente, a Cetesb iniciou um estudo para identificar a presença de outros compostos, além do lixo orgânico e o Ministério Público foi informado. A concentração de compostos orgânicos voláteis em alguns pontos da área ultrapassam 8 mil partes por milhão (ppm). Para se ter uma idéia da gravidade da contaminação do solo, a legislação holandesa indica valores da ordem de 1 ppm de benzeno e 130 ppm de tolueno para intervenção em regime de urgência. Os níveis para ambos os compostos depositados no solo devem ser inferiores a 0,05 ppm para que o terreno pudesse ter a autorização para ocupação humana. Segundo a análise feita pela empresa CSD-Geoklock, contratada para realizar uma prospeção de contaminação do solo, ela pode ter atingindo um córrego que passa ao lado da área. Entretanto, laudo do Instituto Adolfo Lutz e avaliação da empresa municipal de 58 saneamento de Mauá indicam que a água do Residencial Barão de Mauá não estaria contaminada. Diante de tais dados, a Promotoria Pública de Mauá instaurou inquérito para apurar responsabilidades sobre a contaminação no condomínio Barão de Mauá. Segundo a perícia do Ministério Público, a situação “é gravíssima” e as famílias devem ser retiradas, porque apenas um dos estudos indica que não haveria riscos reais. O Conselho Estadual de Meio Ambiente (Consema) também entrou com pedido para a retirada dos moradores do local. Em 1998 a Cofap, que pertencia ao empresário Abraham Kasinsky, foi adquirida pela Magneti Marelli, empresa do Grupo Fiat. A assessoria de Kasinsky informa que ele só se manifestará a respeito do tema se for acionado na Justiça e que na época em que o terreno foi vendido por ele não era usado como aterro e que tem documentos que comprovam isto. Entretanto, um contrato firmado em 1984 entre a Cofap e a transportadora A. Alonso & Cia. Ltda. confirma que a companhia utilizava o terreno para depósito de lixo industrial. Pelo menos quatro moradores foram expostos ao benzeno, segundo exames de urina realizados com 329 pessoas em setembro do ano passado pela Secretaria Municipal de Saúde. 59 7 PROPOSTA PARA REMEDIAÇÃO DA CONTAMINAÇÃO NO SOLO DO CONDOMÍNIO BARÃO DE MAUÁ Para remediar o solo do Condomínio Barão de Mauá que segundo a Cetesb está contaminado com compostos orgânicos voláteis (VCOs), propõem-se adotar o método de extração do vapor do solo, cuja aplicação de vácuo através de poços de extração resultará na indução de um fluxo de ar controlado de modo a remover contaminantes voláteis e semi-voláteis. O gás que irá abandonar o solo necessitará de tratamento para remoção ou destruição dos contaminantes. A remediação se dará através do fluxo contínuo de ar pelo solo que promove a biodegradação in situ dos compostos voláteis presentes. Metodologia de remediação Para efetuar a remediação a equipe técnica necessita de estudos sobre : - profundidade e extensão da contaminação e da camada freática. - Tipo de solo e respectivas propriedades: estrutura, textura, permeabilidade e umidade. - 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. 60 - Planta da localidade onde serão executados os poços, com o devido cuidado de interferir o mínimo possível nas áreas construídas. - Execução de poços para a aplicação do vapor. O equipamento que efetua o Sistema de Extração de Vapor de Solo opera extraindo o ar através do solo que foi saturado com hidrocarbonetos ou outros compostos orgânicos voláteis, fazendo com que esses compostos se evaporem. Os vapores são então liberados para a atmosfera após tratamento em carvão ativado ou oxidação
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