TECNOLOGIAS DE REMEDIAÇÃO DE ÁREAS

CONTAMINADAS

TECNOLOGIAS DE TECNOLOGIAS DE REMEDIAREMEDIAÇÇÃO DE ÃO DE ÁÁREAS REAS

CONTAMINADASCONTAMINADAS

ProfProfªª DrDrªª Dione Mari Dione Mari MoritaMoritaEscola PolitEscola Politéécnica cnica Universidade de São PauloUniversidade de São Paulo

REMEDIAÇÃO DE ÁREAS CONTAMINADAS

Tecnologias de tratamento in-situ

“Bioventing”

Vapores dabiodegradação

Poços de monitoramento

dos gases

Injeção do ar

Solo contaminado

• Aplicações: hidrocarbonetos do petróleo, solventes não clorados, pesticidas, preservativos da madeira e outros compostos orgânicos

• Limitações:

– solos com baixa permeabilidade

– nível do lençol freático próximo à superfície

– solos com baixo teor de umidade

– necessidade de monitoramento dos gases

– dificuldade em degradar compostos organoclorados

– baixas temperaturas

• Custo: US$10 to US$70/m3

Biorremediação

Irrigação por aspersãoPoço para

bombeamento

Poço para monitoramento

Poços para Re-injeção de água subterrânea

Lençol freático

Aquífero local

Rocha

Solo

Lençol subterrâneo

Solo com baixa permeabilidade

• Aplicações: PAHs, compostos orgânicos semi-voláteis não halogenados e BTEX

• Limitações

– matriz do solo

– necessidade de tratamento da água subterrânea

– necessidade de dispor adequadamente o lodo proveniente do tratamento da água subterrânea

– entupimento devido ao crescimento bacteriano nos poços que introduzem nutrientes

– fluxo preferencial de água

– solos argilosos

• Limitações

– altas concentrações de poluentes

– baixas temperaturas

– toxicidade do peróxido de hidrogênio (100 a 200 ppm)

• Custos: US$ 30 a US$ 100/m3

Fitorremediação

• Aplicações: PAHs, metais, pesticidas, solventes, explosivos, hidrocarbonetos do petróleo

• Limitações:

– Restrito a pequenas profundidades

– Altas concentrações de poluentes

– Dificuldades na transferência de massa

– Caráter sazonal

– Transferência de contaminação do solo para outro meio

– Compostos com muito alta ou muito baixa capacidade adsortiva

– Toxicidade e sub-produtos de biodegradaçãonão conhecidos

– Contaminação da água subterrânea oubioacumulação nas plantas

– Está em fase de experimentação

Oxidação químicaArmazenamento e dosagem de permanganato

Área contaminadaPoços para introdução do KMnO4

• Aplicações: compostos orgânicos

• Limitações:

– concentrações elevadas de poluentes

– compostos resistentes à oxidação

– efeitos adversos não conhecidos

– alto custo

Separação eletrocinética

Extração Troca

Extração Troca

ConversorAC/DC

ConversorAC/DC

Anodo + Cátodo -

Frente anódica

Frente catódica

Solo

ProcessamentoProcessamento ProcessamentoProcessamento

Controle do processoControle do processo

Extração Troca

Extração Troca

• Aplicações: metais pesados, ânions e compostos orgânicos polares

• Limitações:

– teor de umidade menor do que 10%

– minérios que possuem alta condutividade elétrica

– necessidade de eletrodos inertes (carbono, grafite ou platina)

– dependência do pH do fluido intersticial

– sub-produtos indesejáveis (cloro gasoso)

• Custo: US$ 117/m3

Lixiviação (“Soil flushing”)

Área contaminadaNível d’água

Coleta de lixiviado

Bomba

Aditivos Tratamento da água

subterrânea

Bomba

Poço

Zona de baixa permeabilidade

Aspersão

• Aplicações: contaminantes radioativos, compostos orgânicos voláteis e semi-voláteis, hidrocarbonetos do petróleo e pesticidas

• Limitações:

– solo com baixa permeabilidade e heterogêneo

– presença de surfactantes: aderem ao solo e reduzem sua porosidade

– reações do lixiviado com o solo: redução da mobilidade dos contaminantes

• Limitações

– transporte do contaminante abaixo da zona de captura

– custos de separação e tratamento do lixiviado

• Custo: US$ 20 a US$ 200/m3

Tratamento térmico

Região termicamente

aquecida

Eletrodo

Zona contaminada

Sistema à vácuo

Instumentação e controle138 kV

Rede LocalControle devoltagem

Padrãotérmico

Padrão devoltagem

Tratamento térmico

Canais de coleta dos

gases

Queimador/soprador

Coleta de gasesSaída de

gases

Poços para injeção de vapor

Área contaminada

• Aplicação: compostos orgânicos voláteis e semi-voláteis

• Limitações:

– debris: obstrução

– eficiência de remoção depende da temperatura máxima alcançada no processo

– alto teor de umidade

– permeabilidade altamente variável

– compostos com alta capacidade adsortiva no solo

– controle das emissões atmosféricas

• Limitações

– necessidade de disposição de carvão ativado utilizado no tratamento dos gases

– necessidade de disposição de líquidos residuais

– não é aplicável na zona saturada

– baixa capacidade térmica do ar

• Custo: US$ 30 a US$ 130/ m3

Extração com vapor

Bomba à vácuo

Filtro de ar

Incineração

Oxidação catalítica

Adsorção em carvãoEmissões

Válvula de alívio

Desumidificador

Dreno

Emissões atmosféricasControle

manual para locais

perigosos

Zona contaminada

“Air sparging”

Zona não saturada

Poço de extração do vapor

Sistema de tratamento

Lençol freático

Poço“Air sparging”

Gases COV

Bomba a vácuo

Zona saturada

NA

VentilaçãoAr

• Aplicações: compostos orgânicos voláteis

• Limitações:

– alto grau de saturação

– solo com grande quantidade de finos

– solos com alto grau de permeabilidade ou estratificação

– alto conteúdo de matéria orgânica ou extremamente seco com alta capacidade de adsorção de compostos orgânicos voláteis

– necessidade de tratamento das emissões gasosas

• Limitações

– tratamento e disposição de líquidos residuais e carvão ativado

– não é aplicável na zona saturada

• Custos: US$ 10 a US$ 50/m3

VitrificaçãoTratamento dos gases

Coleta de gases

Combustão na superfície

Eletrodos

Camada superficial(rochas, cerâmicas)

Compostos não voláteis(Distribuição, incorporação)

COV (dissociação, destruição)

Cobertura porosa fria(rochas, cerâmicas)

Subsidência devido a densificação

• Aplicações: substâncias radioativas, dioxinas, PCBs e metais

• Limitações• Profundidade necessária

• uso futuro da área

• aumento do volume

• necessidade de estudos de tratabilidade

• dificuldades na dosagem e mistura de reagentes

• necessidade de rebaixamento do lençol

• Custo: US$ 190 a US$ 330/m3

Remediação de áreas contaminadas

Tecnologias de tratamento ex-situ

Compostagem

1,2-2,4 m

fluxo de ar

Composto final

soprador

Tubos deaeraçãoperfurados

filtro de odor

cobertura do composto15 a 30 cm

Composto

• Aplicação: compostos orgânicos biodegradáveis

• Limitações:• área requerida para a compostagem

• escavação de solo

• liberação de VOCs

• aumento do volume de solo a ser tratado

• altas concentrações de metais pesados

• Custos:US$ 236 a US$ 290

“Landfarming”

60 cm20 cm

muretaárea de tratamento

“liner”sistema de drenagemleito preparado(declividade: 1 a 2%)

• Aplicações: hidrocarbonetos do petróleo, pentaclorofenol, creosoto, pesticidas

• Limitações• área necessária

• dependência de condições climáticas

• presença de contaminantes inorgânicos

• presença de compostos voláteis

• controle de material particulado

• Limitações

• coleta do run-off e monitoramento

• dependência da topografia, erosão e permeabilidade do solo

• Custo: US$ 100/m3

Tratamento em fase líquida

ArAr

NutrienteNutriente

Solo contaminadoSolo contaminado

Reator completamente misturado

GasesGases

• Aplicações: compostos orgânicos voláteis e semi-voláteis não halogenados, pesticidas, PCBs e hidrocarbonetos do petróleo

• Limitações– necessidade de escavação do solo contaminado;

– necessidade de classificação de partículas do solo antes de ser introduzido no reator

– solos não homogêneos e argilosos;

• Limitações

– presença de contaminantes na fase livre

– desidratação do solo após tratamento

– tratamento e disposição de águas residuárias

• Custos: US$ 130 a US$ 200/m3

Extração com solventes

EscavaçãoEscavação Preparo do soloPreparo do solo ExtraçãoExtração SeparaçãoSeparação

Tratamento dos gasesTratamento dos gases

Solvente com contaminante

Contaminante concentrado

Sólidos

Água

Rejeitos

Gases tratados

• Aplicações: PCBs, Compostos orgânicos voláteis, solventes halogenados, hidrocarbonetos do petróleo, metais pesados

• Limitações• altos teores de umidade e de argila

• extração de compostos organo-metálicos

• presença de surfactantes e emulsificantes

• presença de traços de solventes no solo tratado

• compostos orgânicos de alto peso molecular e substâncias hidrofílicas

• Limitações

• necessidade de neutralização do solo tratado com lavagem ácida

• altos custos de capital

• Custos: US$ 100 a US$ 400/t

Oxidação-redução

EscavaçãoEscavação Classificação granulomética

Classificação granulomética

RejeitosRejeitos

Água Reagente

PreparoPreparo

Controle das emissões

atmosféricas

Controle das emissões

atmosféricas

Separação Separação

Reciclo de reagente

LavagemLavagem

Tratamento de água

LodoLodo

DesidrataçãoDesidratação

DisposiçãoDisposição

ReaçãoReação

• Aplicações: compostos inorgânicos• Limitações:

– oxidação incompleta e formação de sub-produtos intermediários

– alto custo para remover altas concentrações de poluentes

– presença de óleos e graxas

• Custos: US$ 190 a US$ 660/m3

Lavagem do solo

Solo contaminado

ProcessosLavagem Separação granulométricaSeparação por gravidadeCiclone

Voláteis

Rejeitos

Solo tratadoFinos/Lodos contaminados

Águacontaminada

Tratamento de águas

residuárias

Tratamento de emissões

atmosféricas

Homogeneização

Agentes de extração(surfactantes, etc.)

Água

Produtos químicos

Solo preparado

Emissões atmosféricas

Água tratada

• Aplicações:

– compostos orgânicos semi-voláteis

– hidrocarbonetos do petróleo

– metais pesados

• Limitações:

– misturas complexas (metais e orgânicos)

– alto teor de substâncias húmicas

– necessidade de tratamento de água

– compostos orgânicos adsorvidos em argila: difícil remoção

• Custos: US$ 170/t

Estabilização/solidificação

AlimentaçãoAlimentaçãotransportadora

HomogeneizaçãoHomogeneizaçãoÄgua (se necessário)

Armazenamento de reagentes

(líquido)

Armazenamento de reagentes

(líquido)MoinhoMoinho

Armazenamento de reagentes (sólidos)

Armazenamento de reagentes (sólidos)

DosagemDosagem

Separação granulométrica

Separação granulométrica

Produto acabado

• Aplicações: compostos inorgânicos, incluindo substâncias radioativas

• Limitações:

– dependência das condições ambientais (clima, meteorologia, etc.)

– aumento de volume de solo

– resíduos incompatíveis

– presença de compostos orgânicos

– eficiência não tem sido demonstrada a longo prazo

• Custo: US$ 110/t

Incineração

Estocagemdo solo contaminado

Preparo do solo

Alimentação IncineraçãoControle da poluição do ar

ÁguaSólidos

Cinzas

Pós-queimador Emissões atmosféricas

Emissões atmosféricas

Controle de vapor

• Aplicações: hidrocarbonetos clorados, PCBs e dioxinas

• Limitações:

– Alto custo

– Presença de metais pesados

– Presença de metais voláteis (mercúrio, chumbo, cádmio e arsênio

– Reação de metais com cloro ou enxofre na alimentação do incinerador

• Custo: US$ 1.650 a US$ 6.600/t

Pirólise

EscavaçãoEscavação Classificação do material

Classificação do material PirólisePirólise

Tratamento dos gasesTratamento dos gases

Compostos voláteis condensados

Carvão

Água

Solo tratado

Rejeitos

Emissões atmosféricas

• Aplicações:

– Compostos orgânicos voláteis e pesticidas.

– Resíduos de refinarias de petróleo, indústria de ferro e aço, preservação da madeira, borracha sintética, e tintas

– Solos contaminados com hidrocarbonetos e creosoto

• Limitações

– Alto custo

– Teor de umidade do solo < 1%

– Presença de material abrasivo

– Solos tratados contendo metais pesados requerem estabilização

• Custo: US$ 300/t

Trocador de calor

Trocador de calor

Filtros de carvão

Filtros de carvão

Carvão usado

Filtros de carvão

Filtros de carvão

Filtro prensa

Tanque de mistura

Tanque de mistura

Decantador

Lavador

Pó

Ciclone

Mistura com H2CO3

Solo escavado

Vai para atmosfera

Reator rotativo

664oF, 1 h

Reator rotativo

664oF, 1 h

Solo tratado

Catalisador

ReatorCSTR

662oF, 2 h

Carvão utilizado

Torta

Lodo descontaminado

Filtrado

Água tratadaÁgua tratada

10 t/hAlimentação

Classificação

Desalogenação

• Aplicações: compostos orgânicos semi-voláteis, pesticidas e PCBs

• Limitações– alto teor de argila e de umidade

– grandes volumes a serem tratados

– concentrações de organoclorados superiores a 5% requerem grandes volumes de reagentes

– dificuldade na coleta e tratamento de residuais (contaminantes volatilizados, pós e outros condensados)

• Custo:US$ 200 a US$ 500/t