3.8 Injeção de Surfatante ou Cossolventes
A injeção de surfatantes ou cossolventes é um processo in situ que extrai contaminantes utilizando soluções aquosas de surfatantes, cossolventes, ácidos ou bases. A injeção de cossolventes ocorre quando um reagente, como metanol, etanol ou propanol é introduzido na água ou em conjunto com água e um surfatante. Os surfactantes desempenham um papel crucial nesse processo, pois são formulados especificamente para reduzir a tensão superficial do solo, facilitando a dessorção dos contaminantes aderidos às partículas do solo, permitindo que eles sejam recuperados de forma mais eficiente na fase aquosa.
Em locais com águas subterrâneas rasas ou quando é desejável tratar apenas a zona vadosa, os fluidos podem ser introduzidos na superfície do solo, permitindo sua infiltração até a área contaminada. Em locais mais profundos ou quando deseja-se tratar a zona saturada, um sistema com poços de injeção e/ou valas de infiltração deve ser projetado para introduzir os fluidos. Essa técnica é eficaz no tratamento de solos contendo LNAPL residual e a uma grande variedade de contaminantes, como COVs, COSVs, combustíveis inorgânicos, entre outros.
Injeção de surfatantes ou cossolventes – Ficha técnica.
| Tecnologia | Nomenclatura | Injeção de surfatantes ou cossolventes |
| Sinônimos | Lavagem do solo | |
| Nomenclatura em inglês | Soil flushing, cosolvent flushing, cosolvent enhancements, in situ flushing, surfactant enhanced aquifer remediation, surfactant flooding | |
| Processo de remediação | Estratégia de remediação | A = Mudança de fase/composição, tratamento da fase dissolvida. B = Remoção de massa. |
| Zona de contaminação | Zona saturada e insaturada. | |
| Fases do LNAPL | Fase residual. | |
| Duração | Tecnologia com ação de médio prazo, que pode levar de semanas a um ano ou mais; A duração é afetada pelo tamanho da área; o número e espaçamento dos pontos de injeção, poços e trincheiras utilizados, características do solo in situ, incluindo permeabilidade e anisotropia; objetivos de limpeza;As taxas de tratamento variam dependendo das propriedades físicas do solo e dos tipos de contaminantes presentes. | |
| Aplicações | Tratamento de solos com grande variedade de contaminantes, incluindo compostos orgânicos voláteis (COV), compostos orgânicos semivoláteis (COSV), combustíveis inorgânicos, radionuclídeos e constituintes de munições, além de alguns metais; A eficácia depende dos tipos de contaminante envolvidos, sendo mais difícil remover contaminantes que tenham maior afinidade com o solo e menor solubilidade aquosa. Portanto, pode ser mais eficaz para contaminantes emergentes, que têm baixa capacidade de sorção e alta solubilidade, como perclorato ou fluorosurfatantes. Também pode facilitar a remoção de NAPL isoladamente ou em conjunto com outras tecnologias, como extração multifásica ou aquecimento in situ; As propriedades físicas do solo impactam fortemente sua eficácia. Deve haver uma distribuição adequada dos fluidos através da zona vadosa e/ou saturada, garantindo o contato com os solos contaminados. Pode ser mais difícil tratar as litologias compostas por material de granulação fina, camadas intercaladas de materiais mais permeáveis e menos permeáveis e sítios rochosos fraturados, em relação àqueles contendo solos arenosos e relativamente homogêneos. | |
| Vantagens | Baixo tempo de remediação (até 3 anos); Facilita e complementa a extração de LNAPL por poços de bombeamento; Quantidades remanescentes de surfatantes no solo tendem a favorecer a biodisponibilização de contaminantes residuais aderidos ao solo, incrementando a biodegradação. | |
| Limitações | Solos contendo uma grande fração de argila e lodos podem não ser tratados de forma eficaz devido à incapacidade de obter contato adequado entre a solução de lavagem e o solo contaminado; A caracterização de alta resolução do local da distribuição de contaminantes da área de origem e a estratigrafia podem melhorar a implementação, particularmente para locais com NAPL; A solução de lavagem deve ser recuperada, tratada e reciclada; O tratamento pode ser caro e demorado; Não é possível recuperar toda a solução de lavagem e a solução residual pode permanecer aderida às partículas do solo e/ou dissolvida nas águas subterrâneas, o que pode solubilizar e facilitar a migração das SQI. | |
| Requisitos de aplicação | Dados específicos para avaliação tecnológica | Condutividade hidráulica da água subterrânea; Característica do LNAPL; Substâncias Químicas de Interesse (SQI); Qualidade e geoquímica da água subterrânea. |
| Características geológicas | Garantir uma boa condutividade hidráulica da água subterrânea, pois permite a eficiência da lavagem do solo. Para isso, é necessário saber as características geológicas; Maior sorção no solo em área de superfície alta. Se há maior capacidade do contaminante de sorver no solo, diminui-se a eficiência da lavagem; A lavagem normalmente é mais eficaz em solos com menor teor de carbono e de argila; O pH do solo pode influenciar a ação dos surfatantes e cossolventes; Verificar a capacidade de troca de cátions e teor de argila, visto que influenciam no aumento da ligação de metais, sorção e remoção de contaminantes inibidores; Conferir a presença de fraturas em rochas, uma vez que tornam o contato do fluido de lavagem mais difícil. | |
| Características dos contaminantes | Determinar a pressão de vapor, visto que compostos voláteis tendem a migrar para a fase de vapor; O líquido flui através do solo mais facilmente quando sua viscosidade é mais baixa; Fluidos orgânicos insolúveis e densos podem ser deslocados e coletados por meio de lavagem. | |
| Critérios quantitativos | Solos com condutividade hidráulica na faixa de 10-5 a 10-3 cm/s e permeabilidade intrínseca superior a 10-10 cm2 podem ser considerados para a aplicação da técnica; A superfície específica do solo deve ser menor que 0,1 m2/kg; Contaminantes de baixa viscosidade (< 1,5 cP) apresentam maior eficiência; Contaminantes com solubilidade maior que 1.000 mg/L são mais facilmente extraídos com a utilização de surfatantes; Recomendada a aplicação para compostos com pressão de vapor inferior a 10 mm Hg. | |
| Custos | Fatores de influência | Extensão real da contaminação, pois locais maiores requerem um número maior de poços, pontos ou trincheiras de injeção e extração em comparação aos locais menores; Profundidade de contaminação, visto que uma contaminação mais profunda se torna mais cara devido ao aumento dos custos para instalar poços de injeção e extração; Intervalos maiores de poços de injeção aumentam o custo, pois o volume tratado será maior, tornando mais difícil a garantia de que a solução de lavagem seja distribuída adequadamente ao longo de todo o intervalo de tratamento; É mais desafiador introduzir e distribuir corretivos em solos menos permeáveis, exigindo poços de injeção e extração mais espaçados em comparação aos locais mais permeáveis; Os contaminantes influenciam o tipo de reagente, além do processo de tratamento de água e reagentes necessários para separar os contaminantes da solução de lavagem e solução de lavagem das águas subterrâneas antes da reutilização; A Concentração Micelar Crítica (CMC) do surfatante empregado determina a concentração de produto a ser empregado na lavagem. Via de regra, utilizam-se para a lavagem concentrações de surfatante superiores à CMC. Desta forma, quanto maior a CMC do produto, maior será a concentração a ser empregada e maior o custo. |
| Operação e manutenção | A duração do tratamento pode ser influenciada pelas concentrações iniciais e parâmetros regulatórios; Tipos, volumes e concentrações de reagentes são influenciados pelas propriedades físicas do solo e pelas propriedades físico-químicas e de mistura das SQI no solo e podem ser estabelecidos/estimados em testes pretéritos de bancada com amostras do solo e da água subterrânea de interesse; As atividades de separação, tratamento e reutilização de fluidos de lavagem são elementos importantes de custo, especialmente em função da complexidade e dos requisitos associados às mesmas; Frequência de eventos de injeção afeta os custos de processo; As etapas de tratamento e descarte da água tratada também compõe os elementos de custo da tecnologia. | |
| Referências | (U. S. EPA, 1996a; NFESC, 2002; ITRC, 2018b; FRTR, 2020). |