3.12 Biorremediação Aeróbia
A biorremediação aeróbia é um processo em que microrganismos específicos utilizam o oxigênio como receptor de elétrons e os contaminantes como fonte de carbono durante a respiração aeróbia. Nesse processo metabólico, os contaminantes são transformados em dióxido de carbono (CO₂), água e massa celular microbiana. Dessa forma, por meio da biodegradação, ocorre a redução da massa, toxicidade, mobilidade, volume ou concentração dos contaminantes presentes no solo e na água subterrânea.
Nessas reações naturais, o oxigênio é um dos principais fatores limitantes no crescimento de bactérias que degradam hidrocarbonetos pois, geralmente, é rapidamente esgotado em zonas contaminadas por hidrocarbonetos de petróleo. Por esse motivo, podem ser adotadas técnicas para fornecer oxigênio para as zonas vadosa e/ou saturada do solo, tais como bioventilação, biosaspersão (biosparging), ORC (oxygen release compound) e recirculação das águas subterrâneas. Em muitos casos, além do oxigênio, é necessária a suplementação do local com nutrientes e adequação do pH.
Biorremediação aeróbia – Ficha técnica
| Tecnologia | Nomenclatura | Biorremediação aeróbia |
| Sinônimos | Bioventilação, bioasperção, bioestimulação aeróbia | |
| Nomenclatura em inglês | Aerobic bioremediation, bioventing, biosparging, aerobic biostimulation | |
| 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, adsorvida e dissolvida. | |
| Duração | O processo pode ter uma duração de 1 a 4 anos, porém pode ser mais longo em locais mais complexos, com massa de contaminantes significativa na área da fonte, grandes plumas e/ou altas concentrações iniciais de contaminantes. Sob condições adequadas, determinadas estratégias como a bioaspersão podem apresentar duração de 6 meses a 2 anos e os ORC podem durar de 4 meses a 1 ano. | |
| Aplicações | É amplamente utilizada para tratar uma variedade de produtos químicos de hidrocarbonetos de petróleo, incluindo BTEX, compostos orgânicos voláteis (COV), formaldeídos, álcoois, cetonas e diversos compostos orgânicos semivoláteis (COSV). | |
| Vantagens | Não gera quantidades significativas de resíduos; Causa poucos distúrbios ao entorno; Possui simples operação e manutenção. | |
| Limitações | As metas de remediação podem não ser alcançadas se os contaminantes estiverem muito aderidos à matriz do solo e, portanto, pouco biodisponíveis; A circulação de soluções à base de água pelo solo pode aumentar a mobilidade do contaminante e exigir tratamento das águas subterrâneas subjacentes; A proliferação excessiva de microrganismos pode causar entupimento dos poços de injeção de nutrientes, reduzindo a eficiência de distribuição de oxigênio; Os caminhos de fluxo preferenciais podem diminuir o contato entre fluidos injetados e contaminantes em toda a zona contaminada; O sistema não deve ser usado para ambientes subsuperficiais de argila, altamente estratificados ou heterogêneos devido às limitações de transferência de oxigênio e de nutrientes; Altas concentrações de metais pesados, orgânicos altamente clorados, ou sais inorgânicos podem exercer efeitos tóxicos sobre os microrganismos; As taxas de biorremediação são mais limitadas em baixas temperaturas. | |
| Requisitos de aplicação | Características dos contaminantes | As características dos contaminantes que precisam ser identificadas para a viabilidade de biorremediação aeróbia incluem: o potencial de lixiviação, a solubilidade em água, o coeficiente de sorção do solo, a reatividade química (tendência a reações não biológicas, como hidrólise, oxidação e polimerização) e biodegradabilidade. |
| Características do solo | Precisam ser determinadas as seguintes características do solo: a profundidade e extensão da contaminação, a concentração dos contaminantes, o tipo e as propriedades do solo, conteúdo orgânico, textura, pH, permeabilidade, capacidade de retenção de água e nível de nutrientes; Deve ser considerada a competição por oxigênio, a presença ou ausência de substâncias tóxicas para os microrganismos e a disponibilidade e capacidade dos microrganismos nativos de degradar os contaminantes sob o estímulo fornecido. | |
| Critérios quantitativos | É mais eficiente em solos homogêneos e arenosos, com permeabilidade intrínseca igual ou superior a 10-10 cm2 e condutividade hidráulica maior ou igual a 10-5 cm/s; O oxigênio, que é frequentemente o primeiro fator limitante do crescimento de bactérias aeróbias, deve ser superior ou igual a 2 mg/L na sua forma dissolvida; Para garantir eficiência, a contagem de bactérias heterotróficas no solo deverá ser maior que 1.000 unidades formadoras de colônia por grama de solo seco (UFC/g); Quando a concentração de ferro dissolvido for maior que 10 mg/L, não é recomendada a aplicação da técnica pela via aeróbia (formação de precipitado que reduz a permeabilidade do meio); Concentrações de peróxido de hidrogênio superiores a 100-200 ppm em águas subterrâneas inibem a atividade de microrganismos; Para garantir a atividade bacteriana, a temperatura do meio contaminado deve estar entre os limites de 10 e 45 °C e o pH entre 5 e 9; A concentração de TPH deve ser menor ou igual a 50.000 ppm e a concentração de metais pesados menor ou igual a 2.500 ppm. | |
| Fatores de influência | Estudos de bancada e/ou piloto, podem ser necessários para demonstrar a eficácia em um local específico; O tipo e a complexidade dos equipamentos são ditados pelo método de fornecimento de oxigênio, hidrogeologia do local e necessidade de técnicas de aumento de permeabilidade; Tipos, quantidades de oxigênio e outras alterações são ditadas pelo método de fornecimento de oxigênio, tipo de contaminante, massa de contaminante a ser tratada e nutrientes necessários; A mão de obra utilizada para introduzir e distribuir os aditivos, depende do projeto e complexidade do equipamento de fornecimento de oxigênio; O número de poços de injeção é determinado pelo tamanho da área de tratamento e pelas condições hidrogeológicas do local; Os equipamentos para bioventilação e biosparging são limitados a um soprador/compressor, medição e controles auxiliares; A injeção de ozônio inclui um sistema de geração de ozônio mais caro; Os equipamentos para recirculação de águas subterrâneas podem incluir um sistema de tratamento de águas subterrâneas para remover contaminantes antes da reinjeção, um ou mais tanques de armazenamento de produtos químicos, bombas de transferência e dosadoras de produtos químicos e medições e controles auxiliares; O alojamento para o equipamento pode ser necessário com base na localização do local para evitar a exposição ao clima e para fins de segurança; A biorremediação aeróbia é bastante efetiva e visa à mineralização completa do contaminante in situ com pouco impacto na infraestrutura e custo relativamente baixo se comparado com outros sistemas de remediação. | |
| Operação e manutenção | A reaplicação de aditivos, tais como ORC pode ser necessária, visto que esses se esgotam com o tempo; Deve ser realizado o monitoramento após a aplicação dos aditivos, planejamento e repetição de ciclos de estímulo à biodegradação e posterior monitoramento, até o enquadramento das concentrações das SQI nos padrões de qualidade requeridos ou estabelecidos em avaliação de risco à saúde humana; Os sistemas de fornecimento contínuo de oxigênio, incluindo a bioventilação, a bioaspersão, a injeção de ozônio e a recirculação de águas subterrâneas, exigem operação, manutenção, e monitoramento periódico; Enquanto os custos para a bioventilação e bioaspersão tendem a ser baixos, os de injeção de ozônio são maiores. | |
| Referências | (U. S. EPA, 1994, 2017b; ITRC, 2018c; CANADA, 2019; FRTR, 2020). |