3.9 Injeção de Ar e Extração de Vapores do Solo (SVE)
A injeção de ar consiste na aplicação de ar pressurizado na zona saturada para acelerar a volatilização de compostos orgânicos voláteis (COV) e compostos orgânicos semivoláteis (COSV) (CANADA, 2019). Posteriormente, os vapores presentes na zona não saturada podem ser removidos pela extração de vapores no solo (SVE) para posterior tratamento (CANADA, 2019). Essas duas técnicas podem ser utilizadas em conjunto ou separadamente, dependendo das características da área contaminada (ITRC, 2018b).
Injeção de ar e extração de vapores – Ficha técnica
| Tecnologia | Nomenclatura | Injeção de ar e extração de vapores do solo |
| Sinônimos | – | |
| Nomenclatura em inglês | Air sparging (AS) / Soil vapor extraction (SVE) | |
| 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, dissolvida e adsorvida. | |
| Duração | A injeção de ar possui uma duração média de 3 a 5 anos, dependendo de fatores como a concentração e distribuição de contaminantes, saturação do solo, características do aquífero, incluindo a permeabilidade e anisotropia, o raio de influência e número de pontos de injeção, as taxas de biodegradação, a difusão e a dessorção. A duração da SVE é em média de 1 a 3 anos e depende de aspectos como o tipo de contaminante, concentrações de gases extraídos do solo, características do solo e o espaçamento dos poços de extração em relação à zona contaminada, incluindo a área e a profundidade. | |
| Aplicações | LNAPL mais voláteis, como gasolina e querosene; A injeção de ar é aplicável em compostos que possuem alta pressão de vapor e baixa solubilidade, como COV halogenados e não halogenados, incluindo tricloroetileno e BTEX; A SVE pode ser aplicada para tratar de COV de menor solubilidade, além de ser eficaz para remoção de uma gama de solventes clorados e frações mais leves de hidrocarboneto de petróleo. | |
| Vantagens | Remove a contaminação sob os edifícios, causando o mínimo de perturbação nas operações do local; Não requer remoção, tratamento, armazenamento ou descarga para águas subterrâneas; Facilmente combinada com outras tecnologias, como biorremediação e extração multifásica; Devido aos baixos custos de operação e manutenção, a tecnologia pode ser particularmente eficaz quando grandes quantidades de águas subterrâneas forem tratadas; Reduz a exposição de trabalhadores aos contaminantes; Tem menor custo se comparada a outras tecnologias de bombeamento e tratamento. | |
| Limitações | A injeção de ar não pode ser utilizada se houver produtos livres, assim, ele deve ser removido para o uso da tecnologia; Zonas de menor permeabilidade normalmente têm maior saturação da água e menor porosidade, o que tende a inibir o fluxo de ar; Solos de baixa permeabilidade ou estratificados podem fazer com que a eficácia seja menor; Reduções de concentração de contaminantes superiores a aproximadamente 90% são difíceis de alcançar; Sistemas de SVE instalados em baixas profundidades são mais suscetíveis à ocorrência de “curtos-circuitos”, já que a imposição de vácuo em zona próxima à superfície pode favorecer e entrada do ar atmosférico no solo e sua recaptação pelo sistema, ao invés da sucção de vapor contaminado originário do subsolo. Assim, em zonas próximas à superfície, a SVE só é aplicável em áreas pavimentadas; As licenças de emissão atmosférica são geralmente necessárias. | |
| Requisitos de aplicação | Características do solo | Verificar a permeabilidade do solo, pois afeta diretamente o raio de tratamento que pode ser desenvolvido ao redor de cada poço SVE. Os solos de menor permeabilidade requerem mais poços SVE por unidade de área; Avaliar a condutividade das águas subterrâneas, uma vez que é um indicador da eficácia potencial da injeção de ar. Os solos de condutividade mais baixa podem restringir o fluxo de ar e limitar a taxa de remoção da massa volátil do LNAPL. Os solos de condutividade mais alta requerem poços mais profundos e altas taxas de fluxo. |
| Testes em escala piloto | Conferir pressão e fluxo de entrada de ar para avaliar segurança e viabilidade de pressões e injeções; Determinar o raio de influência (ROI) da injeção de ar, que pode ser medida através da observação de águas subterrâneas transitórias ou monitorando as mudanças de concentração de vapor ou oxigênio dissolvido; Avaliar a viabilidade do vácuo, raio de influência e fluxo da SVE; Verificar a influência da concentração dos contaminantes, pois influencia no tamanho do sistema do tratamento. | |
| Métricas de desempenho | Avaliar a influência da concentração dos contaminantes para determinação da taxa de remoção de massa; Verificar a influência da concentração de O2, pois é um insumo para a biodegradação aeróbia; Conferir a influência da concentração de CO2, pois pode ser tanto um indicador de ocorrência de biodegradação aeróbia, quanto um insumo para a biodegradação anaeróbia; Determinar a eficácia do tratamento a partir da massa acumulada removida ou taxa de remoção da massa. | |
| Critérios quantitativos | Substâncias com pressão de vapor maiores que 0,5 mm Hg são consideradas aptas à técnica; Ferro dissolvido (Fe+2 > 20 mg/L) na água subterrânea pode inviabilizar a aplicação da técnica; Pode ser aplicada em áreas com concentração de Fe+2 menor que 10 mg/L; Permeabilidade intrínseca do solo maior que 10-9 cm2 (injeção de ar); Permeabilidade intrínseca do solo maior que 10-8 cm2 (SVE); Condutividade hidráulica maior que 10-5 cm/s na zona não saturada e maior do que 10-4 cm/s na zona saturada; Não apropriada para locais com nível da água menor que 1 (um) metro, sendo recomendado nível do lençol de água superior a 3 (três) metros. | |
| Custos | Fatores de influência | O tratamento de vapor geralmente consiste em carvão ativado granular ou oxidação térmica ou catalítica, cujos custos variam dependendo de fatores como o fluxo volumétrico, os tipos e as concentrações dos contaminantes; Em casos em que os poços precisam ser mais profundos, é necessário haver uma maior pressão para introduzir o ar, o que influencia no tamanho e custo dos equipamentos; Locais com baixa permeabilidade podem reduzir o raio de influência e interferir na distribuição de gases, exigindo quantidades maiores de poços; O volume de solo contaminado a ser tratado impacta o tipo e número de poços de extração e o vácuo e a vazão de ar necessários, pois determinam o tamanho do equipamento de tratamento de gases e do composto do sistema, o projeto e construção dos componentes estruturais, mecânicos e elétricos; Presença de estruturas acima e abaixo do nível do solo, que influenciam a colocação dos poços. |
| Operação e manutenção | A coleta e tratamento de vapor exigem mão-de-obra adicional, amostragem e custos analíticos; Quanto maior a área de contaminação, mais pontos de injeção de ar são necessários, resultando em maiores necessidades de ar e energia, além de pontos de extração de vapor (SVE) e frequência de troca do carvão ativado (no caso do seu uso para tratamento do vapor); Quanto mais profunda for a contaminação abaixo do lençol freático, serão exigidas maiores pressões de injeção de ar e, assim, a capacidade do compressor e os custos de instalação serão maiores; A quantidade de água (vapor) extraída durante a SVE geralmente requer tratamento e descarte. | |
| Referências | (U. S. EPA, 2014a, 2014b; ITRC, 2018c; FRTR, 2020). |