Perguntas frequentes sobre a bioremediação com produtos QM
A bioremediação é uma abordagem rentável, sustentável e natural para a limpeza de solos e águas subterrâneas contaminados, utilizando agentes biológicos como bactérias, micróbios, fungos e outros organismos ou as suas enzimas.
O processo de bioremediação requer dois componentes principais:
1) Um dador de electrões
2) Um recetor de electrões
Os contaminantes podem desempenhar tanto o papel de doadores como de aceitadores de electrões. Por exemplo, um hidrocarboneto derivado do petróleo pode ser uma fonte de carbono útil para certas bactérias, e um solvente clorado, como o tetracloroeteno (PCE), pode ser utilizado como aceitador de electrões por outra estirpe bacteriana. Uma visão crucial para o sucesso de um projeto de bioremediação é determinar o papel do contaminante no local e qual o componente chave necessário para promover a bioatividade. Abaixo estão duas tabelas com alguns exemplos comuns de dadores e aceitadores de electrões.
Se os componentes certos estiverem disponíveis num local contaminado, a biorremediação pode ocorrer naturalmente sem intervenção humana. Isto é conhecido na indústria como degradação natural monitorizada (MNA), porque todos os componentes necessários para o crescimento e reprodução celular estão presentes e a bioremediação ocorre sem estimulação externa.
Quando falta um dador ou aceitador de electrões, a bioestimulação é frequentemente uma opção para suplementar o componente em falta. E quando os microorganismos que realizam estas reacções não estão presentes, a bioaumentação pode continuar a reação e facilitar a bioremediação.
Bioestimulação: A adição de suplementos nutricionais para aumentar o metabolismo microbiano e promover a biodegradação. Poderá ser necessário adicionar um dador ou aceitador de electrões ou macro e micronutrientes para um desenvolvimento ótimo da biomassa.
Bioaumentação: A adição de microrganismos benéficos para melhorar a taxa ou a extensão da biodegradação (por exemplo, os micróbios nativos não estão presentes ou estão presentes em quantidades reduzidas, pelo que são adicionados organismos).
A maioria dos gestores de projeto apresenta duas razões para escolher uma determinada tecnologia de remediação:
Preço e desempenho
Na maioria das situações de projeto, a bioremediação cumpre ou excede ambos os critérios (preço e desempenho) em comparação com outras tecnologias de remediação. Na QM Environmental International, também oferecemos apoio ao projeto, desde o planeamento até à conclusão, sem custos adicionais.
Preço (custos de reparação nos EUA)
Bioremediação melhorada $ 29/m³
Tratamento térmico $ 88/m³
Oxidação química $ 125/m³
Lavagem com tensioactivos e co-solventes $ 385/m³
Fonte:
McDade et al. Remediation Journal 15, 9-18, 2005.
McGuire et al. Groundwater Monitoring and Remediation 26, 73-84, 2006.
EAS® significa qualidade; é a marca registada da REDOC Tech, derivada de “Electron Acceptor Solution” e de “Effective Anaerobic Solution”.
EAS® não é recomendado para locais onde existe uma quantidade significativa de produto petrolífero livre (ou seja, líquido em fase ligeiramente não aquática = LNAPL). No entanto, o EAS® pode ser aplicado em locais com contaminação residual (como um brilho oleoso ou altas concentrações dissolvidas) e pode ser usado como pós-tratamento após a remoção do produto livre. A contaminação residual na zona não saturada (zona vadosa) do solo pode ter de ser tratada com outras técnicas.
- As águas subterrâneas devem estar a uma profundidade superior a 1,5 m abaixo da superfície do solo.
- A distância das habitações, das águas superficiais ou de um poço privado deve ser superior a 30 m.
- Distância até ao poço de água potável municipal (100 gpm) > 380 m.
- A pluma deve estar estável ou em declínio.
EOS® (Emulsified Oil Substrate) é um composto orgânico especialmente desenvolvido para a bioremediação de solos e águas subterrâneas. A sua composição e produção foram cuidadosamente desenvolvidas para permitir uma difusão eficaz na zona saturada e para fornecer uma fonte de hidrogénio a longo prazo utilizada pelos microrganismos para degradar redutivamente certos poluentes (como o tetracloroetileno e o tricloroetileno, ou PCE & TCE, e os seus produtos de degradação).
Os produtos gerais que tentam imitar a nossa tecnologia são designados por óleos vegetais emulsionados ou EVO (Emulsified Vegetable Oils).
Ao contrário dos produtos genéricos EVO, a nossa tecnologia patenteada EOS® é formulada de modo a que as gotículas de óleo sejam muito pequenas (~1 mícron) e tenham uma ligeira carga negativa. Isto evita que as gotículas se aglomerem e promove a adsorção em materiais aquíferos ligeiramente carregados positivamente. A nossa emulsão foi concebida para se mover através dos poros do subsolo e aderir aos sedimentos, fornecendo uma fonte de hidrogénio que permanece disponível durante anos.
Simplificando, as bactérias anaeróbias, que são necessárias para a descloração redutora (o processo biológico pelo qual o PCE e o TCE são convertidos em etileno não tóxico), precisam de uma fonte de alimento. O EOS® fornece carbono rapidamente disponível (substrato solúvel) e carbono libertado lentamente (óleo de soja), juntamente com os nutrientes necessários para estimular a atividade biológica. Na presença destes nutrientes, as bactérias anaeróbias “respiram” os solventes clorados, resultando em produtos de degradação inofensivos e energia para o crescimento. Graças à sua dispersão eficaz, o EOS® pode ser aplicado numa variedade de condições do solo e do local.
Ao contrário das emulsões preparadas localmente e do óleo de soja puro, o EOS® não flutua no nível das águas subterrâneas. O EOS® foi concebido para evitar a aglomeração ou floculação das pequenas gotas de óleo. Isto promove a dispersão da emulsão durante a injeção ao longo da distância pretendida na subsuperfície, ao mesmo tempo que adsorve o substrato às superfícies dos sedimentos ao longo do caminho.
Após a conclusão do processo de injeção, o EOS® adere muito rapidamente aos sedimentos do aquífero, impedindo a mobilização de contaminantes. De facto, alguns solventes clorados podem aderir ao substrato, reduzindo ainda mais a probabilidade de mobilização.
O EOS® foi concebido para que o tamanho das gotas seja significativamente mais pequeno do que o da maioria dos poros do aquífero. As cargas ligeiramente negativas das gotas repelem-nas umas das outras, enquanto são absorvidas pelas camadas de solo ligeiramente carregadas positivamente.
A degradação metabólica do óleo de soja no aquífero (por exemplo, fermentação em hidrogénio e acetato) é o primeiro passo crucial para promover a decloração redutora. No entanto, sem a emulsificação, o óleo de soja degradar-se-ia tão lentamente que não estimularia eficazmente os processos de biodegradação. O óleo de soja combina a biodegradabilidade desejada com uma longa duração de ação, permitindo que o EOS® permaneça eficaz no aquífero durante pelo menos três a cinco anos.
O tratamento com EOS® pode levar à adsorção temporária de contaminantes na fase oleosa, o que é um efeito claramente benéfico. Embora a biodegradação não ocorra na fase oleosa, esta adsorção pode abrandar a migração de contaminantes - particularmente DNAPL. Anos de estudos laboratoriais e de campo mostraram que os contaminantes são libertados da fase adsorvida para a fase aquosa ao longo do tempo, à medida que a biodegradação progride na fase aquosa. O efeito global é que os contaminantes permanecem dentro da área tratada, reduzindo a probabilidade de se espalharem para além da zona de tratamento.
Estudos laboratoriais e de campo extensivos demonstraram que o EOS® pode suportar a biodegradação anaeróbia durante três a cinco anos, dependendo da quantidade de substrato injetado e das condições locais. Num estudo de coluna de laboratório, Long e Borden (2005) mostraram que uma única injeção de óleo de soja emulsionado pode suportar a decloração redutora completa de 10.000 µg/L de PCE em etileno durante até sete anos. Os ensaios de campo da tecnologia de óleos emulsionados efectuados pelo Centro de Excelência Ambiental da Força Aérea dos EUA (AFCEE) mostraram que os óleos alimentares emulsionados duraram mais de três anos e meio na Base da Força Aérea de Dover (AFB), mais de três anos na AFB de Edwards e mais de dois anos e meio na AFB de Altus. Um projeto recente de biobarreira apoiado pelo Programa de Certificação de Tecnologias de Segurança Ambiental demonstrou que uma única injeção de EOS durou mais de um ano e meio, reduzindo as concentrações de perclorato no afluxo abaixo do limite de deteção (mais de 99,9% de redução) com redução simultânea de 1,1,1-TCA para produtos finais não tóxicos (Zawtocki et al., 2004). A monitorização está em curso para avaliar o tempo de vida efetivo desta barreira.
Com base em estudos de campo e à escala real, uma aplicação adequada de EOS® deve permanecer eficaz no aquífero durante pelo menos três a cinco anos. Como parte dos requisitos do projeto de engenharia, tens o controlo sobre a expetativa de vida da remediação. O teu representante QM pode ajudar-te a conceber uma expetativa de vida suficientemente longa do substrato para o teu projeto.
Absoluto. Para aplicações de controlo de fontes, o EOS® é normalmente injetado numa grelha ou numa série de barreiras estreitamente espaçadas. Dependendo da proximidade dos limites do estaleiro, pode ser considerado um sistema de recirculação.
Testes de campo mostraram que o EOS® pode ser espalhado por longas distâncias na subsuperfície a partir de apenas alguns pontos de injeção. No entanto, os custos de perfuração são apenas uma parte do custo total do projeto. A utilização de um maior espaçamento entre pontos de injeção pode aumentar os custos globais, aumentando o tempo de injeção (ou seja, os custos de mão de obra).
O gráfico abaixo ilustra o efeito dos custos de perfuração e dos caudais dos poços de injeção no espaçamento mais barato entre poços. Quando os custos de injeção e perfuração são baixos, é efetivamente mais barato utilizar poços com um espaçamento pequeno. No entanto, à medida que os custos de perfuração e/ou as taxas de injeção e de fluxo alcançáveis aumentam, um maior espaçamento entre poços torna-se mais rentável. Para grandes projectos, é útil fazer estimativas de custos para diferentes espaçamentos de poços para encontrar a alternativa mais barata. Uma análise específica do local deve considerar o abastecimento de água disponível, as restrições de acesso, a injeção contínua ou intermitente, os custos de mão de obra e de perfuração, etc.
O EOS® é um fluido de baixa viscosidade e não requer qualquer manuseamento especializado ou equipamento de bombagem. Foi concebido para migrar para o aquífero à temperatura ambiente e a baixa pressão, longe do ponto de injeção. A capacidade de introduzir o material no aquífero a uma distância significativa do ponto de injeção é uma vantagem chave do EOS®.
O EOS® é fornecido como concentrado em tambores de 200 L ou IBCs de 1000 L ou a granel e deve ser diluído antes da injeção numa proporção de pelo menos quatro partes de água para uma parte de EOS®. Dependendo do teu projeto específico, pode ser utilizada uma “perseguição com água” ou um rácio de diluição inicial de 10:1 para efeitos de injeção. Ambos os métodos são igualmente eficazes e cada um tem as suas vantagens. A consideração mais importante é fornecer a quantidade certa de EOS® a toda a zona de tratamento.
Uma vantagem da utilização do EOS® no teu local é que podes utilizar os métodos de injeção da tua escolha. A nossa experiência tem demonstrado que, quando é possível utilizar a tecnologia de injeção direta, a instalação de micropoços (poços de PVC de ¾ a 1 polegada) pode ser uma opção muito rentável. No entanto, os micropoços não são melhores ou piores do que os poços instalados convencionalmente. Se várias tecnologias forem adequadas, os factores de custo determinam normalmente a escolha do meio de transporte.
Existem várias técnicas de injeção, incluindo a injeção simultânea de vários poços, para reduzir os custos de injeção. O EOS® pode ser diluído num tanque de armazenamento e depois injetado, ou pode ser injetado utilizando um Dosatron. O Dosatron elimina a mistura no tanque e reduz os custos de mão de obra para a injeção. O teu representante QM pode aconselhar-te sobre os métodos de injeção adequados.
Clica aqui para veres um pequeno vídeo que explica as injecções EOS.
O EOS® foi concebido para ser facilmente doseado em toda a zona de tratamento de águas subterrâneas. Descobrimos que a utilização de água de enxaguamento reduz os custos de mão de obra. Aumentar o rácio de diluição do concentrado tem o mesmo efeito que enxaguar. Em vez de diluir o concentrado 4:1 com água e fazer um enxaguamento, podes simplesmente aumentar a diluição e omitir o enxaguamento. Para o pós-enxaguamento, o sistema pode ser automatizado para fornecer água potável à subsuperfície. Um fornecimento de água potável a baixa pressão não requer monitorização no local; no entanto, uma emulsão diluída injectada tem de ser monitorizada. Ambos os métodos cumprem os requisitos do projeto.
Existem numerosos locais onde a recirculação foi utilizada durante a injeção de EOS®. A recirculação durante a injeção oferece as vantagens de utilizar os recursos hídricos disponíveis no local para gerar gradientes de fluxo de água subterrânea para puxar o EOS® através do aquífero.
Sim. EOS® é um substrato natural de qualidade nutricional e pode ser produzido com óleo vegetal que não contém OGM.
Até à data, os nossos produtos de remediação foram utilizados nos seguintes estados dos EUA:
AL, AR, AZ, CT, CA, CO, DE, FL, GA, IN, IL, KY, LA, MA, MD, ME, MI, MN, MO, MT, NE, NC, NH, NJ, NM, NV, NY, OH, OK, OR, PA, PR, SC, TN, TX, UT, VA, WA, WI, WY
Além disso, o EOS é utilizado em países como:
Austrália, Áustria, Bélgica, Brasil, Canadá, Dinamarca, França, Alemanha, Hungria, Itália, Japão, Países Baixos, Nova Zelândia, África do Sul, Espanha, Suécia, Taiwan, Reino Unido
Descobrimos que o EOS® não migra a uma distância significativa do ponto de injeção. Uma vez terminado o processo de injeção, a força motriz cessa e o EOS®, por definição, é absorvido pelos materiais do aquífero e não migra mais com as águas subterrâneas. A monitorização a jusante utilizando indicadores visuais (como a rutura nos poços de monitorização de desempenho a jusante) ou um aumento no carbono orgânico total (TOC) pode ser utilizada para avaliar até que ponto o EOS® se deslocou através do aquífero. A recirculação é outra forma de fornecer controlo hidráulico durante a injeção ou de mover o EOS® numa determinada direção ou a uma determinada distância na subsuperfície.
O teu programa de monitorização pode ser especificado para o teu local pela entidade reguladora com jurisdição sobre o local. No mínimo, o teu programa de monitorização deve incluir os poluentes relevantes e o potencial de redução-oxidação (REDOX). São também recomendados parâmetros de campo como o pH, a condutividade e o oxigénio dissolvido.
Um programa de monitorização mais pormenorizado poderia incluir compostos inorgânicos (por exemplo, nitrato e sulfato), metais (por exemplo, ferro e manganês), carbono orgânico total, gases de hidrocarbonetos leves (metano, etano, etileno) e, possivelmente, ácidos gordos voláteis. Locais cada vez mais complexos poderão também monitorizar os ácidos gordos fosfolípidos e várias ferramentas de biologia molecular, incluindo contagens populacionais de Dehalococcoides ssp. e de outros microrganismos desalogenadores e genes funcionais.
Existem formas diretas e indirectas de medir a presença de EOS® no aquífero. A turbidez aparente, observada como uma ligeira coloração branca nos poços de monitorização do desempenho, pode por vezes ser utilizada como indicador visual da presença de EOS®. A análise laboratorial do carbono orgânico total (TOC) e dos ácidos gordos voláteis (VFA) também pode fornecer indicações diretas da presença do substrato. Indiretamente, as alterações na geoquímica das águas subterrâneas devido à formação de condições redutoras anaeróbias sugerem que o EOS® está presente.
Sim, a imobilização de metais é possível. Como o EOS® cria condições redutoras no aquífero, certos metais sensíveis à redox (como o alumínio, o cobre, o chumbo, o manganês e o zinco) podem precipitar em formas não móveis de vários sulfuretos metálicos. Se o teu local não tiver uma concentração suficiente de sulfato, pode ser necessária a adição de EAS. Contacta-nos para mais informações e para discutir os detalhes do teu local.
