1997 Artigo- CORSEUIL Et Al

7/24/2019 1997 Artigo- CORSEUIL Et Al

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CONTAMINAO DE GUAS SUBTERRNEAS PORDERRAMAMENTOS DE GASOLINA:

O PROBLEMA GRAVE?1

Henry Xavier CorseuilPhD em Engenharia Ambiental pela Universidade de Michigan.

Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Sanitria e Ambiental

da Universidade Federal de Santa Catarina, Florianpolis, SC 88010-970

tel: 048-2319597 fax: 048-2319823 E-mail: [email protected]

Marcus Dal Molin MarinsQumico de Petrleo do Cenpes/Petrobrs, Setor de Meio Ambiente e Biotecnologia

Ilha do Fundo Quadra 7 CEP: 21949 900 - Rio de Janeiro, RJ

Telefone: 021 598-6186 Fax: 021 280-0838 Email: [email protected]

A contaminao de guas subterrneas por vazamentos em postos de combustveisvem merecendo cada vez mais ateno tanto da populao em geral como dos rgosestaduais de controle ambiental. Este trabalho avalia o problema e analisa as formas maisadequadas de remediao dos locais contaminados. nfase dada as aes corretivas

baseadas no risco ambiental, ao uso da remediao natural e aos possveis efeitos que amistura do etanol `a gasolina pode causar em caso de contaminao de aqferos.

Palavras chaves: guas subterrneas, derramamentos de gasolina, compostos BTEX,etanol, biorremediao.

1. Introduo

As indstrias de petrleo lidam diariamente com problemas decorrentes devazamentos, derrames e acidentes durante a explorao, refinamento, transporte, eoperaes de armazenamento do petrleo e seus derivados. Para se ter uma idia damagnitude do problema, a Agncia de Proteo Ambiental Norte-Americana (EPA)

estima que existem mais de 1,5 milhes de tanques subterrrneos de armazenamento degasolina nos Estados Unidos, destes, 400.000 j foram substitudos ou adaptados `aslegislaes federais que entram em vigor no final de 1998. Ainda em funo destaslegislaes, mais de 250.000 casos de vazamentos j foram identificados e mais de 97.000remediaes completadas. Semanalmente mais de 1.000 novos vazamentos esto sendoencontrados em todo o territrio norte-americano (BRATBERG E HOPKINS, 1995).

No Brasil existem aproximadamente 27.000 postos de gasolina. No ano de 1995 oconsumo de lcool, gasolina e diesel no pas foi de 33, 38 e 82 milhes de litros/dia,respectivamente (PETROBRS, 1995). As preocupaes relacionadas ao potencial decontaminao de guas subterrneas por derramamentos de combustvel vem crescendo

1Revista Engenharia Sanitria e Ambiental, v.2, n.2, p.50-54, 1997.


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em So Paulo, e em diversas outras cidades do pas, como Curitiba, que j possuilegislao sobre o tema, e Joinville (SC). Em Joinville, a Prefeitura local, realizouestudos com os 65 postos da cidade e constatou que somente um no continha nenhum

problema de contaminao do lenol fretico (CADORIN, 1996). Como na dcada de 70houve um grande aumento do nmero de postos de gasolina no pas, de se supor que a

vida til dos tanques de armazenamento, que de aproximadamente 25 anos, estejaprxima do final, o que consequentemente pode aumentar a ocorrncia de vazamentos nospostos do pas.

Em um derramamento de gasolina, uma das principais preocupaes acontaminao de aqferos que sejam usados como fonte de abastecimento de gua paraconsumo humano. Por ser muito pouco solvel em gua, a gasolina derramada, contendomais de uma centena de componentes, inicialmente estar presente no subsolo comolquido de fase no aquosa (NAPL). Em contato com a gua subterrnea a gasolina sedissolver parcialmente. Os hidrocarbonetos monoaromticos, benzeno, tolueno,etilbenzeno e os trs xilenos orto, meta e para, chamados compostos BTEX, so os

constituintes da gasolina que tm maior solubilidade em gua e, portanto, so oscontaminantes que primeiro iro atingir o lenol fretico (CORSEUIL, 1992). Estescontaminantes so considerados substncias perigosas por serem depressantes do sistemanervoso central e por causarem leucemia em exposies crnicas. Dentre os BTEX, o

benzeno considerado o mais txico com padro de potabilidade de 10 g/l, segundo asnormas do Ministrio da Sade.

Uma grande variedade de processos fsico-qumicos e biolgicos tem sido utilizadosna remoo de hidrocarbonetos de petrleo puros e dissolvidos na gua subterrnea.Processos como extrao de vapores do solo (SVE), recuperao de produto livre,

bioventilao, extrao com solventes, incinerao, torres de aerao, adsoro em carvoativado, biorreatores, biorremediao no local, entre outros, tem sido usados para removercontaminantes orgnicos de guas subterrneas e sistemas de solo subsuperficial. Estes

processos podem ser implementados para controlar o movimento de plumas(contaminantes), tratar guas subterrneas, e/ou descontaminar solos (CORSEUIL EWEBER, 1994). No entanto, longos perodos de tempo e altos custos esto normalmenteassociados com a grande maioria dos processos utilizados para remediao de reascontaminadas. Por outro lado, a biorremediao no local, processo economicamente maisvivel, muitas vezes limitada por dificuldades no transporte de nutrientes ou receptoresde eltrons e no controle das condies para aclimatao e degradao dos contaminantesnos sistemas subsuperficiais (WEBER E CORSEUIL, 1994; CORSEUIL E ALVAREZ,1996).

Mesmo que todos os problemas operacionais dos processos de remediao sejamresolvidos, vrios anos so necessrios para que os padres de qualidade de gua sejamatingidos. Nos Estados Unidos, pas que j investiu bilhes de dlares na recuperao desolos e guas subterrneas, est se chegando a concluso que a grande maioria dos locaiscontaminados no foi remediada a nveis de padres de potabilidade, e os benefciosesperados no esto correspondendo as expectativas da populao (NATIONALRESEARCH COUNCIL, 1993). No entanto, a biorremediao continua sendo a arma maisusada e pesquisada para a descontaminao de aqferos contendo compostos txicos.


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2. Remediao natural

Uma nova abordagem para a contaminao de solos e guas subterrneas, chamadade remediao natural, vem, recentemente, ganhando aceitao principalmente em locaiscontaminados por derramamentos de derivados de petrleo, como o que acontece em

postos de gasolina. A remediao natural uma estratgia de gerenciamento que baseia-se em mecanismos naturais de atenuao para remediar contaminantes dissolvidos nagua. A atenuao natural refere-se aos processos fsicos, qumicos e biolgicos quefacilitam a remediao natural (WIEDMEIER ET AL., 1996). Dados de campo de vrios

pesquisadores (BARKER, ET AL., 1987, CHIANG ET AL., 1989; CHAPELLE, 1994;DAVIS & KLIER 1994; WIEDEMEIER, ET AL. 1995) tem comprovado que a atenuaonatural limita bastante o deslocamento dos contaminantes e portanto reduz a extenso dacontaminao ao meio ambiente. A remediao natural no uma alternativa de"nenhuma ao de tratamento", mas uma forma de minimizar os riscos para a sadehumana e para o meio ambiente, monitorando-se o deslocamento da pluma e

assegurando-se que os pontos receptores (poos de abastecimento de gua, rios, lagos,etc)no sero contaminados.

Aps a contaminao do lenol fretico, a pluma ir se deslocar e ser atenuada pordiluio, disperso, adsoro, volatilizao e biodegradao, que o nico destesmecanismos que transforma os contaminantes em compostos incuos a sade. A

biodegradao dos compostos BTEX pode ser representada por uma uma reao qumicaonde os hidrocarbonetos, em presena de um aceptor de eltrons, nutrientes emicrorganismos so transformados em gua, dixido de carbono, e mais microrganismos.Os aceptores de eltrons, compostos que recebem eltrons e so portanto reduzidos, so

principalmente o oxignio, nitrato, ferro frrico e sulfato (CORSEUIL et al., 1996). A

mineralizao de tolueno e xileno tambm pode ocorrer em condiesmetanognica/fermentativas ( CHAPELLE, 1993).

Dependendo das condies hidrogeolgicas do local contaminado, a taxa da reaode biodegradao ser mais rpida ou mais lenta. Uma vez que a biodegradao o

principal mecanismo de transformao dos hidrocarbonetos de petrleo, a determinaoda taxa de transformao de grande importncia para se prever at onde a pluma ir sedeslocar. Quando a taxa de biodegradao for igual ou maior que a taxa de deslocamentodos contaminantes a pluma deixar de se deslocar e diminuir de tamanho (Figura 1).

Neste caso, se a fonte receptora no fosse atingida, no haveria a necessidade deimplantao de tecnologias ativas de remediao, como as citadas acima, e a remediao

natural seria a opo mais econmica de recuperao da rea contaminada.

direo do fluxo dagua subterrnea

ponto derisco

T= 0 anos T= 2 anos T= 5 anos

fonte decontaminao

T= 8 anos

Figura 1. Exemplo de atenuao natural de uma pluma de hidrocarbonetos de petrleo.


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Para que se possa demonstrar que a remediao natural uma forma adequada dedescontaminao de hidrocarbonetos de petrleo necessrio que se faa uma completacaracterizao hidrogeolgica da rea degradada, se determine a magnitude e extenso dacontaminao e se demonstre que a pluma no ir migrar para regies de risco potencial.Para tal, necessrio que se determine as taxas de migrao e de reduo de tamanho da

pluma atravs de estudos de campo e de laboratrio. No entanto, se o processo natural deatenuao no evitar o deslocamento da pluma at locais de risco, tecnologias queacelerem a transformao dos contaminantes devero ser implementadas.

3. Anlise de riscos

As dificuldades tecnolgicas e econmicas associadas a remediao de solos eaqferos e a falta de critrios de qualidade ambiental que levem em considerao fatoresespecficos do local contaminado tm dificuldado tanto as aes dos rgos de controleambiental como a das partes responsveis pela contaminao. A utilizao dos mesmos

critrios utilizados para padres de potabilidade de gua no adequada, uma vez quegrandes gastos podem ser feitos em locais de poucos riscos ao meio ambiente. Em funoda necessidade da implantao de regras especficas para solos, pases como os EstadosUnidos e a Holanda desenvolveram metodologias de avaliao de reas degradadas quelevam em considerao anlises de risco como ferramenta de tomada de deciso. Destemodo, os padres so estabelecidos considerando as condies e os riscos do localcontaminando.

Nos Estados Unidos, baseado ainda na confirmao de que hidrocarbonetos depetrleo podem ser naturalmente decompostos pela ao microbiana, foi criada pelaAmerican Society for Testing Materials (ASTM) a ASTM ES 38-94 Guia de AoCorretiva Baseada no Risco para Locais com Derramamentos de Petrleo (STANLEY ETAL., 1994). Esta norma, chamada de Rebeca (RBCA), est ganhando aceitao pelagrande maioria dos rgos estaduais de controle ambiental porque define regras claras

para a avaliao dos locais contaminados com derramamentos de petrleo (BAGLEY,1996). As atividades bsicas de avaliao dos riscos so a identificao doscontaminantes principais e dos receptores, anlise de exposio, anlise dose-resposta,quantificao e gerenciamento dos riscos.

Na Holanda existe uma classificao para tipos de solo conforme os nveis decontaminao, de ocupao da rea e dos riscos potenciais. Os solos so classificados em

nveis S, I, ou T, sendo S considerado um solo no contaminado, I , quando existe anecessidade de remediao e, T, um valor mdio entre S e I, que indica a necessidade deinvestigaes mais detalhadas (VISSER, 1993). A CETESB est implantando em SoPaulo regulamentaes para contaminao de solos e guas subterrneas baseada nasnormas holandesas (CETESB, 1996; CASARINI, 1996).

4. Efeitos da presena de etanol na gasolina brasileira

A gasolina comercializada no Brasil bastante diferenciada de outros pases pois misturada com 22% de etanol. Deste modo, as interaes entre o etanol e os compostosBTEX podem causar um comportamento completamente diferente no deslocamento da

pluma do que aquele observado em pases que utilizam gasolina pura. Os trs aspectos


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principais que podem afetar o comportamento dos hidrocarbonetos monoaromticosbenzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno em sistemas subsuperficiais em presena de etanolso (FERNANDES E CORSEUIL, 1996; SANTOS ET AL., 1996):

- a possibilidade do aumento da solubilidade dos BTEX em gua;

- a possibilidade do aumento da mobilidade dos BTEX dissolvidos na gua subterrnea;- a possibilidade de que a presena do etanol possa dificultar a biodegradao natural dosBTEX aumentando a persistncia destes compostos na gua subterrnea.

Uma vez que o etanol completamente solvel em gua, a sua concentrao deverser maior que a dos compostos BTEX em guas subterrneas contaminadas com misturasde etanol e gasolina. Como compostos altamente solveis tem um menor potencial desoro, o etanol ter uma mobilidade maior que a dos compostos BTEX na guasubterrnea. O etanol, quando presente em altas concentraes, pode diminuir o retardono deslocamento dos BTEX na gua subterrnea causado pela soro no solo. O etanol

pode tambm ser biodegradado em preferncia aos BTEX e consumir todo o oxignio

necessrio para a degradao dos hidrocarbonetos monoaromticos. Alm disso, o etanolpode ser txico ou inibitrio para os microorganismos degradadores de BTEX.

No caso da gasolina brasileira, em funo da especificidade do problema, existempoucos estudos que relacionem o impacto da presena do etanol na biodegradao doscompostos BTEX. Em estudos com metanol e compostos BTEX, BARKER ET AL.(1992) concluiram que a maior persitncia dos BTEX em presena do metanol eracausada pela inibio da biodegradao pela alta concentrao de metanol e tambmdevido a remoo de oxignio pela biodegradao do metanol. No experimento de camporealizado no aqfero experimental de Borden, Canad, aps 500 dias do incio dos testes,a pluma contendo BTEX estava muito maior na rea onde foi aplicado metanol do que na

rea sem a sua adio.

Em funo do exposto acima pode-se concluir que a contaminao de aqferos pormisturas de lcool e gasolina ser mais complexa do que a produzida somente pelagasolina pura. Os pases em desenvolvimento como o Brasil geralmente tem como baseas tecnologias de remediao ambiental largamente empregadas na Europa e EUA. Aextrapolao desta experincia para a remediao dos locais contaminados porderramamentos de gasolina no Brasil tem que levar em conta a especificidade da nossagasolina.

5. Concluso

O objetivo deste artigo foi abordar a problemtica da contaminao de solos eaqferos por derramamentos em tanques de armazenamento de combustveis. A

pergunta formulada no ttulo contaminao de guas subterrneas por derramamentos degasolina: o problema grave? poderia ser respondida dizendo-se que depende do riscodesta contaminao atingir uma fonte receptora, como um poo de abastecimento de gua,

por exemplo. No entanto, est cada vez mais evidente que as tecnologias de remediaoativa como a extrao de vapores do solo ou a biorremediao com injeo de oxignio enutrientes s devem ser aplicadas nos locais de mais alto risco. Os critrios para adefinio destes locais deve ser prioridade tanto para as empresas potencialmente

poluidoras como para os rgos de controle ambiental.


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A remediao natural deveria ser tambm incorporada as estratgias de recuperaode reas degradadas. Se a migrao dos contaminantes at locais receptores for evitada

pelos processos de atenuao natural, a aplicao de altas investimentos com remediaosomente seriam empregados em locais prioritrios. O monitoramento da pluma seriasuficiente para indicar se as fontes receptoras sero atingidas.

No entanto, tendo em vista a peculiaridade da gasolina brasileira que misturadacom 22% de etanol, necessrio que se conhea detalhadamente as interao fsico-qumicas e biolgicas do etanol com os constituintes da gasolina para que se obtenha totalvantagem da remediao natural. Perguntas que necessitam ser ainda respondidasincluem: (1) como o etanol afeta a solubilizao, o transporte, a cintica de biodegradaodos compostos BTEX em condies aerbicas, sulfidognicas ou metanognicas?; (2)quando e onde a remediao natural apropriada?; (3) com que grau de certeza possvelse prever se uma pluma ir se expandir ou parar de se deslocar?; (4) quais so asinformaes hidrogeolgicas, geoqumicas e microbiolgicas necessrias para responderestas questes?. Um melhor entendimento destas questes pode levar ao

desenvolvimento de uma base racional para a seleo, modelagem matemtica, emonitoramento de sistemas apropriados de remediao natural adequados a realidade

brasileira.

A contaminao da gua subterrnea foi a nica rota de exposio avaliada nesteartigo. Em derramamentos de combustveis todas as rotas provveis de exposio, comoa causada por vapores, devem ser investigadas. Alm disso, a abordagem foi para asaes corretivas. A preveno de vazamentos por falhas na estrutura, corroso,derramamentos, transbordamentos sempre ser mais adequada e econmica que aremediao. Trabalhos ligados a contaminao de aquferos por misturas de lcool egasolina esto sendo realizados nos Laboratrios do Departamento de Engenharia

Sanitria e Ambiental e no Programa de Ps-Graduao em Engenharia Ambiental daUniversidade Federal de Santa Catarina em parceria com o Cenpes/Petrobrs desde 1994.Resultados destas pesquisas sero apresentados futuramente nesta revista.

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