3.14 Biobarreiras
As biobarreiras são classificadas como barreiras reativas permeáveis (BRPs) que utilizam processos biológicos para tratar águas subterrâneas in situ. Elas são instaladas no trajeto de uma pluma de contaminação, de forma que a pluma é interceptada e os contaminantes são tratados. A configuração mais comum é em forma de vala contínua, perpendicular à pluma, projetada para interceptá-la e preenchida com material reativo. Outra configuração amplamente utilizada é a técnica funnel-and-gate, na qual paredes de baixa permeabilidade (funnel) direcionam a água subterrânea para uma zona de tratamento permeável (gate).
A remoção de contaminantes ocorre por processos como precipitação e biodegradação, dependendo do material reativo empregado. O meio reativo é selecionado conforme o tipo de contaminante a ser tratado e pode incluir sorventes, agentes quelantes, ferro zerovalente, microrganismos (CANADA, 2019), compostos de liberação lenta de oxigênio (YEH; LIN; WU, 2010) e biocarvão. Com o passar do tempo, as BRPs podem acumular contaminantes precipitados ou adsorvidos, reduzindo sua eficácia. Nesse caso, é necessário escavar e substituir o material reativo comprometido por um novo, restaurando a funcionalidade da barreira.
Biobarreiras – Ficha técnica
| Tecnologia | Nomenclatura | Biobarreiras |
| Sinônimos | Barreira Reativa Permeável (BRP) | |
| Nomenclatura em inglês | Biowalls, Biobarriers, Mulch Wall, Permeable Reactive barrier (PRB), Permeable Reactive Treatment Zone (PRTZ) | |
| Processo de remediação | Estratégia de remediação | A = Controle de massa e tratamento da fase dissolvida. B = Mudança de fase/composição. |
| Zona de contaminação | Zona saturada. | |
| Fases do LNAPL | Fases livre e dissolvida. | |
| Duração | As biobarreiras são tecnologias passivas na natureza e requerem, tipicamente, tempos maiores para atingir os objetivos de remediação do que tecnologias mais agressivas. A longevidade das biobarreiras depende de muitos fatores e condições, entre eles: a qualidade da água subterrânea e inibidores que podem prejudicar a catálise e microflora da biobarreira, o fluxo de água subterrânea e de contaminantes, a reatividade do meio com o contaminante, a disponibilidade de ferro e sulfato (determinam as taxas de transformação biogeoquímicas), entre outros. | |
| Aplicações | Absorção e imobilização de VOC halogenados e não halogenados; Remoção de COSV relacionados ao petróleo como o naftaleno. | |
| Vantagens | Retém a pluma enquanto a fonte de contaminação é remediada; A descarga de massa é reduzida e a atenuação natural pode ser acelerada; Pode tratar uma grande variedade de contaminantes; Baixa demanda energética; Baixo custo de operação e manutenção;Sistema discreto uma vez instalado. | |
| Limitações | Contaminantes com concentrações muito elevadas podem ser tóxicos para os microrganismos;A toxicidade do sulfeto produzida a partir de condições redutoras de sulfato pode limitar a atividade microbiana; Não é aplicável se a pluma estiver muito próxima aos limites da área ou receptores; Não trata plumas residuais abaixo do gradiente da biobarreira; A profundidade e extensão da contaminação podem inviabilizar a técnica; A geologia do local e presença de estruturas no solo superficial e subsuperficial podem inviabilizar a instalação da barreira; Tem decaimento progressivo da performance ao longo do tempo (dependendo da carga de contaminantes pode requerer troca frequente do meio reativo). | |
| Requisitos de aplicação | Fonte de carbono | É necessária a aplicação de uma fonte de carbono, como uma cobertura vegetal seca, biocarvão, cavaco de madeira, palha, quitina, líquidos como soro de leite, lactato de sódio, melaço, óleo vegetais emulsificados, carboidratos e álcoois. |
| Material suporte | O material suporte, como a areia e cascalho, pode ser usado para fornecer uma matriz de suporte para os materiais de carbono, minimizando a consolidação dos materiais e melhorando a permeabilidade para promover o fluxo de água subterrânea através da barreira. | |
| Microrganismos | A presença de microrganismos que utilizam o carbono como fonte de energia é essencial. Pode ser necessário aumentar a quantidade de microrganismos com culturas específicas (bioaumentação). | |
| Nutrientes | Normalmente, a fonte de carbono será suficiente devido à grande quantidade de nitrogênio e fósforo, entretanto, podem ser realizados monitoramentos para avaliar a necessidade de adicionar nutrientes durante a operação. | |
| Instalação | Algumas opções de técnicas de instalação são: one-pass trencher, open trench method, injeção de reagentes aquosos ou gasosos em pontos específicos ou em poços permanentes. | |
| Critérios quantitativos | Devido às limitações do equipamento de escavação, as barreiras normalmente não podem ter mais de 15 metros de profundidade; pH entre 6,5 e 7,5 é uma característica favorável à implantação; Condutividade hidráulica menor que 3,5×10-4 cm/s é uma característica favorável à implantação; Oxigênio dissolvido menor que 4,0 mg/L é uma característica favorável à implantação. | |
| Custos | Fatores de influência | A área e profundidade da contaminação têm impacto direto nos custos, visto que implicam em maiores comprimentos e profundidades da biobarreira, aumentando a quantidade de meio reativo necessário; Os fluxos de contaminantes e de água subterrânea irão afetar a espessura da barreira, também exigindo uma quantidade adequada de meio reativo; A construção das biobarreiras necessita do uso de equipamentos de grande porte para a instalação de poços de monitoramento, abertura de valas e/ou perfuração, alocação do meio reativo e transporte de materiais. |
| Operação e manutenção | É necessária mão de obra para operação, manutenção e monitoramento; Para aumentar a longevidade do meio pode ser necessário reaplicar as fontes de carbono; O monitoramento da microbiota estabelecida na barreira pode ser um parâmetro útil para avaliação da performance do processo; O monitoramento periódico da qualidade da água subterrânea a montante e principalmente a jusante da biobarreira é uma prática relevante para a avaliação de sua performance; Devem ser realizados testes de condutividade hidráulica periódicos para avaliar se o fluxo de água subterrânea continua em direção à biobarreira. | |
| Referências | (ITRC, 2011b; U. S. EPA, 2012a, 2022; FRTR, 2020; U.S. EPA, 2021). |