Oxidação química de BTXE em Solo argiloso

Utilização de Processos Oxidativos Avançados em Solos Inundados com Hidrocarbonetos Monoaromáticos (BTXE) em Água via Processo Difusivo

Givago Mossi Engenheiro Ambiental, Mestrando no Programade Pós Graduação da Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, Brasil, [e-mail]

Antônio Thomé Professor Doutor da Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, Brasil, [e-mail]

Luciane Maria Colla Professora Doutora da Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, Brasil, [e-mail]

Naíma Macedo Aluna do Curso de Engenharia Ambiental da Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, Brasil, [e-mail]

RESUMO: O cresimento populacional faz com que cada vez mais energia seja gasta, aumentando a procura em jazidas naturais por materiais com maiores potenciais energéticos. Na américa são refinados mais de 103 mil m³ de petróleo por dia, a grande maioria é transformada em combustiveis como diesel e gasolina. No Brasil a gasolina é aditivada com etanol, aumentando o potencial poluidor e o tempo de retenção dos componentes em solo. Uma das técnicas mais utilizadas para degradação de poluentes orgânico são os chamados Processos Oxidativos Avaçados, tendo como  grande problema a falta de investigação adequada da pluma de contaminante  antes da aplicação do agente oxidante, não obtendo o devido conhecimento para a aplicação da remediação. Na pesquisa  foi desenvolvido um reator de solo em configuração horizontal, sem a existencia de fluxo de água e o solo estaria uniformemente contaminado com BTXE, a remediação adicionada foi devidamente calculada considerando a concentração inicial do contaminante. Fora utilizado o reagente de Fenton em concentração 15 vezes maior as calculadas pela estequiometria. A amostragem foi retirada da água em 5 pontos diferentes, dentro do reator  durante 7 dias corridos e então analisadas. Observou-se que a técnica de remediação teve eficiencia de até 97 % de redução de contaminante.

PALAVRAS-CHAVE: Oxidação química em interações de água e solo; contaminantes orgânicos; BTXE, reagente de Fenton.

1        INTRODUÇÃO

O crescimento populacional e a necessidade de produções massivas são dois fatores que aumentam o uso excessivo de energia e com isso, de compostos químicos com altos valores energéticos, utilizando cada vez mais a exploração de  recursos naturais e com eles o petróleo. A exploração de jazidas de petróleo tem um alto impacto ambiental com um alto teor de contaminação, estima-se que mais de mil novos vazamentos de compostos de petróleo são encontrados todos os dias só em território americano (BRATBERG e  HOPKINS, 1995).

     Os hidrocarbonetos monoaromáticos de petróleo ou os assim chamados BTXE's, estão presentes em todos os compostos refinados do petróleo, estes compostos são característicos por serem hidrossolúveis, miscíveis e altamente voláteis, parâmetros quais aumentam a contaminação de solos e água diminuindo a qualidade do meio hidrogeológico (GOUVEIA E NARDOCCI, 2007).

     Dentre os compostos do petróleo a gasolina é um dos mais comercializados do mundo, sendo composta por cerca de 18 % de BTXE, em território brasileiro a gasolina é aditivada com 24 % de etanol fazendo aumentar a solubilidade e co-solvência dos compostos hidrocarbonados em meios aquosos (FETTER, 1993; CORSEUIL e MARINS, 1998; ANDRADE, 2005).

     Tiburtius et. al. (2005) descrevem que a presença de etanol nos combustíveis, quando em áreas contaminadas, aumentam o tempo de persistência da pluma de contaminação e diminui o tempo de resposta de remediação se comparados com  combustíveis puros.

     Técnicas de descontaminação como bio-remediações, acabam consumindo um tempo valioso e não apresentando níveis de concentrações aceitáveis após o tratamento, no caso de contaminação de meios interados de água e solo com combustíveis aditivados, estas técnicas acabam por consumir com as cadeias menores e carbono, utilizando todos os aceptores de elétrons disponíveis no meio deixando as cadeias mais complexas em segundo plano (TIBURTIOS et. al., 2005).

     Uma das melhores opções para remediações em interações de solo e água são os chamados processos oxidativos avançados(POA's), técnicas muito utilizadas em tratamentos de efluentes que ao longo do tempo foram adaptadas para remediação de plumas em solos. Entre os agentes oxidantes mais utilizados são os pergamatos, peróxidos e óxidos, o menos nocivo é o peróxido de hidrogênio (H2O2) que tem um potencial de óxido redução de 1,78 V e com adição de ferro potencial de redução é aumentado para 2,76 V através da formação de hidroxilas (OH-), que é chamado de reagente de Fenton (BENNEDSEN, 2011).  

     Um dos maiores problemas destas técnicas é diferenciação dos compostos orgânicos no meio (contaminante, matéria orgânica, microrganismos, entre outros). Estes compostos são por natureza mais reativos e não são selecionados pelo agente oxidante, os agentes reagem com todos os compostos em seu caminho, produzindo uma boa descontaminação mas podendo inviabilizar o solo.

     A avaliação da técnica foi efetuada em um reator de PVC sem velocidade de fluxo, com objetivo de compreender o comportamento do reagente de Fenton em solo arenoso saturado com água contaminada com BTXE e quantificar a descontaminação do meio em função do tempo.  

2        MATERIAIS E MÉTODOS

     A metodologia do experimento foi dividida em etapas, uma para produção da água contaminada, a moldagem  e contaminalçao dos corpos de prova e a quantificação e qualificação da remediação.

2.1        Etapa 1: Água Contaminada

        O processo de produção de água contaminada foi baseado na capacidade de lipossolubilidade, miscibilidade e volatilização dos compostos do BTXE em meio aquoso. Como a gasolina comum brasileira é aditivada com 24 % de etanol essas propriedades são elevadas, fazendo com que os hidrocarbonetos se transportem com maior facilidade entre as fases (TIBURTIUS ET. AL. 2005; MARANHÃO, 2010).

        Foram utilizados 12 litros de gasolina comum e 12 litros de água destilada em uma mistura  de proporções iguais (1:1), utilizando dois baldes de polietileno branco com capacidade de 20 litros cada. A mistura foi exposta a agitação continua não turbulenta por  4 horas e então tapados e embalados em filme plástico e papel alumínio ficando em repouso por 24 horas. A agitação não turbulenta foi adotada para que não houvesse aeração do meio, evitando a proliferação acelerada de microrganismos, já a aplicação de papel filme é para isolar a volatilização da mistura e o papel alumínio é para não haver incidência de radiação, diminuindo a formação de ruídos no experimento.