Tecnologias de remediação in situ

3.4 Extração Multifásica (MPE)

A extração multifásica (Multi-Phase Extraction – MPE) é uma tecnologia projetada para remover simultaneamente qualquer combinação de LNAPL, água subterrânea e vapor, por meio de poços de extração inseridos na área alvo do tratamento. O procedimento consiste na remoção dos contaminantes com a aplicação de vácuo, podendo ser aplicado na zona saturada e não saturada e atuando na extração de contaminantes em fase dissolvida, vapor, residual e produto livre.

O MPE pode ser projetado e implementado em diferentes configurações, sendo as principais:

- Single pump (bomba única): uma única tubulação é utilizada para extrair a fase líquida e vapor do poço de extração. O vácuo e a sucção dos líquidos são alcançados com a aplicação de uma bomba de vácuo. Essa configuração é adequada para contaminações em lençol freático raso, a menos de 10 metros de profundidade.

Exemplo esquemático da configuração *Single Pump* – MPE.

- Two-pump (duas bombas): utiliza uma bomba submersível para a extração de água subterrânea em conjunto com a aplicação separada de vácuo na boca do poço, assim os fluxos de líquidos e vapores são separados um do outro. Essa configuração supera a limitação de profundidade do single pump.

Bioslurping: possui configuração igual ao sistema single pump, entretanto, o tubo de extração é posicionado na interface líquido-ar ou imediatamente abaixo. Essa configuração combina a recuperação de LNAPL a partir da aplicação de vácuo com as técnicas de bioventilação e extração de vapores do solo. Essa configuração é operada de maneira a minimizar o rebaixamento do lençol (drawdown) e reduzir o trapeamento da fase livre, além de aprimorar a biodegradação aeróbia de hidrocarbonetos, devido ao aumento de fluxo de ar.

Extração Multifásica – Ficha técnica

Tecnologia	Nomenclatura	Extração multifásica (MPE)
	Sinônimos	Extração de fase dupla
	Nomenclatura em inglês	Multi-phase extraction (MPE), bioslurping, dual-phase extraction, two-phase extraction, vacuum-enhanced extraction, vacuum-enhanced free product recovery
Processo de remediação	Estratégia de remediação	A = Remoção de massa, mudança de fase e tratamento de fase dissolvida. B = controle de massa.
	Zona de contaminação	Zona não saturada, zona capilar e zona saturada.
	Fases do LNAPL	Fase livre, dissolvida, vapor e residual.
	Duração	O tempo de remediação da tecnologia é em média de 1 a 3 anos, dependendo de fatores como a natureza e viscosidade do LNAPL, as propriedades do solo, os objetivos de remediação, as características do aquífero, como a permeabilidade e anisotropia e as taxas de recuperação do LNAPL.
	Aplicações	É frequentemente usada para remover o LNAPL das fontes; Pode ser projetada para recuperar uma ampla gama de LNAPL, desde compostos leves, como gasolina, gasolina de aviação, querosene e combustível de aviação JP-4, até compostos mais viscosos, como diesel, fluido hidráulico e JP Combustíveis de aviação -5 e JP-8; Tem sido usada para tratar DNAPL e solventes clorados, pois a extração multifásica pode incluir vários mecanismos de remoção, como a aprimoração à vácuo, rebaixamento de águas subterrâneas, volatilização e aumento da biodegradação; Extrair água subterrânea da área da fonte para fins de desaguamento ou recuperação.
	Vantagens	Eficiente em solos com permeabilidade baixa a moderada; Cria grandes raios de influência que aumentam a zona de captura da pluma de contaminação; No caso do Bioslurping, apresenta vantagem em relação ao bombeamento simples, pois mesmo após a superfície das águas subterrâneas estar abaixo do ponto de sucção e o ar entrar no tubo de sucção, esta tecnologia continua operando; Aumenta a recuperação total de fluidos, minimiza o rebaixamento do lençol e o espalhamento (smearing) do produto livre e maximiza a transmissividade do aquífero; Reduz a duração da remediação e números de poços necessários em comparação com os métodos convencionais de bombeamento; Eficiente na remediação da zona capilar; Remediação simultânea do solo e água subterrânea.
	Limitações	Esses sistemas não devem ser projetados para direcionar especificamente plumas de água subterrânea em fase dissolvida fora da área da fonte (por exemplo, em áreas que não contêm LNAPL), uma vez que outras tecnologias menos dispendiosas estão disponíveis; A heterogeneidade da geologia do local pode dificultar a manutenção dos poços de extração, especialmente à medida que o número de poços de extração aumenta; Poços em unidades de solo mais permeáveis podem diminuir os níveis de fluido mais rapidamente do que outros poços, o que pode resultar em um desequilíbrio operacional do sistema (ou seja, todo o fluxo de ar ocorre a partir de um pequeno número de poços do sistema, enquanto nenhuma remoção de fluido/ar ocorre em outros poços); LNAPL intemperizados que contêm hidrocarbonetos de cadeia longa, como diesel, JP-5 e JP-8, podem produzir emulsões substanciais de óleo em água que são difíceis e caras de separar, pois podem exigir separadores especiais ou métodos de tratamento para a destinação da água; Concentrações muito altas de hidrocarbonetos voláteis, como a gasolina, resultarão em um fluxo de vapor elevado que pode exigir tratamento; Comparado com sistemas de bombeamento convencionais, o MPE tem maiores requisitos de equipamentos, o que pode aumentar os custos.
Requisitos de aplicação	Condutividade hidráulica	Os dados de condutividade hidráulica e transmissividade ajudam a determinar a taxa de extração de água subterrânea que pode ser sustentada pela bomba de água subterrânea. Esses dados podem ser obtidos a partir de testes de bombeamento de águas subterrâneas ou modelagem matemática; Solos de baixa condutividade e transmissividade podem exigir o uso de bombas pneumáticas de baixo fluxo, em oposição às bombas submersíveis de alto fluxo.
	Características do LNAPL	LNAPL de baixa viscosidade são mais passíveis de bombeamento do que LNAPL de viscosidade mais alta. Portanto, LNAPL de baixa viscosidade e mais leve, como gasolina, querosene, combustível de aviação, diesel e óleo combustível nº 2, são mais passíveis de serem tratados com a extração multifásica.
	Permeabilidade do solo	A permeabilidade intrínseca do solo ao ar na zona não saturada afeta diretamente o raio de tratamento; Solos de baixa permeabilidade requerem mais poços por unidade de área.
	Monitoramento	Desequilíbrios no sistema podem ser resolvidos por ajustes periódicos dos níveis do tubo de extração em poços individuais (procedimento trabalhoso) ou implementação de um cronograma de operação de poço cíclico e agrupamento de poços de atuação semelhantes, o que resultaria em aumento do custo de capital para controles e requisitos de mão de obra mais intensivos.
	Critérios quantitativos	Condutividade hidráulica recomendada de 10^-3 a 10^-5 cm/s; Permeabilidade intrínseca recomendada de 10^-8 a 10^-10 cm²; É recomendável que o nível d’água esteja entre 1 e 10 metros para que o sistema de bombeamento seja operacional; A saturação de líquidos no solo não deve ser superior a 85%; A viscosidade cinemática do LNAPL deve ser inferior a 10 cSt; A constante de Henry (adimensional) deve ser superior a 0,01 (20 ^oC); A temperatura de ebulição deve estar entre 250 e 300 °C; A pressão de vapor dos contaminantes deve ser superior a 1 mmHg (20 ^oC).
Custos	Fatores de influência	O número de poços de extração necessários, determinado pela extensão da área da massa contaminante a ser tratada e condições hidrogeológicas do local e raio de influência alcançável; Tipo, tamanho e quantidade de bombeamento hidráulico e equipamentos de separação associados (por exemplo, separadores de óleo-água); Características do tratamento aquoso, que pode variar desde a separação óleo-água seguida de descarga para um esgoto sanitário até a remoção complexa de óleos emulsionados e metais pesados usando floculação, flotação por ar dissolvido, argila hidrofóbica e carvão ativado; Presença de estruturas acima e abaixo do solo.
Custos	Operação e manutenção	Tamanho do local e disponibilidade do sistema de telemetria remota; Complexidade dos sistemas de recuperação de fluidos e tratamento aquoso e de vapor; Período de tratamento, que normalmente dura entre 1 e 3 anos, podendo ter prazos mais longos.
Referências		(U. S. EPA, 1999; ARAUJO, 2009; ITRC, 2011a, 2018b; FRTR, 2020).