REMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON HIDROCARBUROS DE PETRÓLEO Ing. Jorge E. MANGOSIO Secretaría de Energía Marzo 2013 1

REMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON

HIDROCARBUROS DE PETRÓLEO

Ing. Jorge E. MANGOSIOSecretaría de Energía

Marzo 2013

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INDICE

• 1. INTRODUCCIÓN• 2. LEGISLACION APLICABLE• 3. ORIGEN DE LA CONTAMINACIÓN• 4. MONITOREO Y DIAGNÓSTICO• 5. REMEDIACION• 6 EQUIPAMIENTO DE REMEDIACIÓN

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1. INTRODUCCIÓNContaminación de suelos y napas

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1. INTRODUCCIÓNContaminación de suelos y napas

2. LEGISLACION APLICABLERES. SE 404/1994- ANEXOII A - PUNTO 2

Se entiende por SISTEMA DE ALMACENAJE SUBTERRANEO DE HIDROCARBUROS (S.A.S.H.) a todo conjunto de tanques y sus cañerías asociadas que tengan como finalidad almacenar productos combustibles y cuyo volumen esté, por lo menos, en un DIEZ POR CIENTO (10%) por debajo de la superficie de la tierra, cualquiera sea su capacidad, destinados a instalaciones sujetas a control de la SECRETARIA DE ENERGIA. (Punto sustituido por art. 43 de la Resolución N° 1102/2004 de la Secretaría de Energía B.O. 5/1/2005).

http://infoleg.mecon.gov.ar/scripts1/busquedas/norma.asp?num=102640

2. LEGISLACION APLICABLERES. SE 785/2005 –Anexo I, Art. 1

n) Tanque Aéreo de Almacenamiento de Hidrocarburos y sus derivados: (en adelante TAAH)

Todo tanque de superficie instalado en posición horizontal o vertical, junto con sus cañerías vinculadas, que tenga como finalidad almacenar hidrocarburos y/o sus derivados y/o aguas hidrocarburadas, cuyo volumen ubicado por debajo de la superficie de la tierra sea inferior al DIEZ POR CIENTO (10%) de su capacidad de almacenaje total. Las cañerías vinculadas, son aquellos conductos vinculados solidariamente al tanque comprendidos desde la brida del tanque hasta la primera discontinuidad que presente el mismo.

2. LEGISLACION APLICABLE2.1 RES. SE 404/1994- ANEXOII A - PUNTO 5

5. DETECCION Y REPARACION DE DAÑOS PRODUCIDOS POR PERDIDAS 0 DERRAMES:

Adicionalmente a las pérdidas hacia el subsuelo que pueden ser detectadas y evaluadas solamente por los Ensayos de Hermeticidad, en los SASH pueden también producirse derrames y sobrellenados a causa de malas maniobras y/o equipamiento defectuoso en las operaciones de superficie y durante las maniobras de carga y/o descarga de los SASH.


5.1. Pérdidas sospechosas: Son las que surgen por indicación de superficie, indicaciones del terreno y sus cercanías, olores y/o vapores en la vecindad, acumulación sospechosa de producto en zonas bajas y/o subsuelos o sótanos de áreas circundantes. Frente a denuncias por esta situación, cualquiera fuera el denunciante, se debe informar a la autoridad ambiental de la respectiva jurisdicción y a la SECRETARIA DE ENERGIA dentro de las VEINTICUATRO (24) horas de producida la misma y proceder a los ensayos de "hermeticidad que correspondan".(Punto sustituido por art. 44 de la Resolución N° 1102/2004 de la Secretaría de Energía B.O. 5/1/2005).



5.2. Pérdidas confirmadas: Son las que surgen a raíz del Ensayo de Hermeticidad donde se evalúan tanto cualitativa como cuantitativamente las pérdidas, pudiendo hasta ubicar el lugar donde ellas se originan (tanques, líneas, etc.). Una vez verificadas, se procederá de acuerdo a lo siguiente:

Acciones de Corto Plazo:1) Intentar contener la pérdida o derrame si fuera factible.2) Informar a la autoridad ambiental de la respectiva jurisdicción

y a la SECRETARIA DE ENERGIA dentro de las VEINTICUATRO (24) horas de producido el hecho salvo que sea un derrame que no exceda los CIEN (100) litros. (Punto sustituido por art. 45 de la Resolución N° 1102/2004 de la Secretaría de Energía B.O. 5/1/2005).



3) Informar al departamento de bomberos de la zona y a la autoridad ambiental jurisdiccional, asegurando que la pérdida o derrame no cause riesgo inmediato a la salud y seguridad de las personas. (Punto sustituido por art. 45 de la Resolución N° 1102/2004 de la Secretaría de Energía B.O. 5/1/2005).



4) Evaluar posibles daños al medio ambiente. • Acciones a largo plazo: Dentro de los TREINTA (30) días de confirmada la

pérdida o producido el derrame, desarrollar y elevar a la autoridad ambiental jurisdiccional un plan de evaluación de la contaminación y de corresponder un plan de acción correctivo, indicando métodos a aplicar y plazo para realizarlo, con estricto cumplimiento de lo estipulado en el artículo 34 de la presente resolución. Si la pérdida o derrame pudo contaminar aguas subterráneas se notificará también al ente competente que corresponda, informando de lo actuado en el plazo señalado a la SECRETARIA DE ENERGIA. Las tareas de remediación sólo se darán por concluídas con la presentación de una constancia de finalización de tareas, emitida por autoridad competente correspondiente. (Punto sustituido por art. 45 de la Resolución N° 1102/2004 de la Secretaría de Energía B.O. 5/1/2005



6. MEDIDAS CORRECTIVAS:Las medidas correctivas podrán ser, de acuerdo al tipo de

pérdida:6.1. Contaminación de suelos y aguas superficiales y/o

subterráneas: En estos casos los métodos más comúnmente aceptados son:

a) Remoción de la tierra contaminada y reemplazo por suelo nuevo y limpio.

b) Venteo del suelo afectado con inyección de aire y recuperación de hidrocarburos.

c) Absorción con carbón activado.d) Biorrestauración.e) Limpieza del acuífero con recuperación de hidrocarburos.f) Algún otro método satisfactorio a criterio de la Autoridad de

Aplicación.


6.2. Derrames: Para estos casos, los procedimientos serán:a) Controlar y absorber el derrame con absorbentes que

encapsulen los hidrocarburos.b) Recolección del derrame y disposición final del mismo

registrando los manifiestos de transporte y tratamiento que corresponda informando todo ello a la Autoridad de Aplicación.

Una vez procedido a la reparación de la pérdida o derrame, se deberá confirmar que ella ha sido satisfactoria. Dentro de los TREINTA (30) días de completada la operación se deberá informar a la Autoridad de Aplicación sobre los resultados, indicando si hubo cambios en la instalación SASH (tanques y/o líneas), si se realizaron inspecciones posteriores, indicar resultados si se realizó ensayo de hermeticidad.

2. LEGISLACION APLICABLERES. SE 785/2005

Artículo 1º — Créase el PROGRAMA NACIONAL DE CONTROL DE PERDIDAS DE TANQUES AEREOS DE ALMACENAMIENTO DE HIDROCARBUROS Y SUS DERIVADOS, cuyos objetivos centrales son los siguientes:

a) Realizar un censo nacional de la cantidad y estado del parque de tanques aéreos de almacenamiento de hidrocarburos y sus derivados ubicados en todo el territorio de la REPUBLICA ARGENTINA.

b) Actualizar, organizar y sistematizar la información relativa a la infraestructura y logística del almacenamiento aéreo de hidrocarburos y sus derivados.

c) Realizar el control rutinario sobre las condiciones físicas de los tanques aéreos de almacenamiento de hidrocarburos y sus derivados.

d) Controlar y verificar las pérdidas de los tanques aéreos de almacenamiento de hidrocarburos y sus derivados y sus posibles efectos contaminantes sobre el medio ambiente asociado.

e) Impulsar y verificar la adopción de las medidas adecuadas para corregir, mitigar y contener la contaminación originada a partir de los tanques aéreos de almacenamiento de hidrocarburos y sus derivados.

2. LEGISLACION APLICABLERES. SE 785/2005 – RECTAAH Art. 24

Art. 24 – Contaminación detectada en Inspección Ambiental

Las AA y las Remediadoras actuantes, deberán considerar las siguientes Normas como guías para efectuar las evaluaciones ambientales y los análisis de riesgo, caracterizar contaminaciones, determinar valores de aceptación para sitios remediados y monitorear los procesos de remediación:

ASTM E 1527-00: Standard Practice for Environmental Site Assessment. PHASE I- Environmental Site Assessment Process.

ASTM E 1689-95 (reapproved 2000): Standard Guide for Developing Conceptual Site Models for Contaminated Site.

ASTM E 1739-95: Standard Guide for Risk-Based Corrective Action Applied atPetroleum Release Sites.

2. LEGISLACION APLICABLERES. SE 785/2005 – RECTAAH –Art. 24

ASTM E 1903-97 (reapproved 2002): Standard Guide for Environmental SiteAssessment: PHASE II Environmental Site Assessment Process).

ASTM E 1912-04: Standard Guide for Accelerated Site Characterization forConfirmed or Suspected Petroleum Release.

ASTM D 4448-01: Standard Guide for Sampling Groundwater Monitoring Wells.

ASTM D 4547-03: Standard Guide for Sampling Waste and Soils for VolatileOrganics Compound.

ASTM D 4687-95: Standard Guide for General Planning of Waste Sampling.

2. LEGISLACION APLICABLERES. SE 785/2005 – RECTAAH – Art. 24

ASTM D 5730-04: Standard Guide for Site Characterization for EnvironmentalPurposes With Emphasis on Soil, Rock, the Vadose Zone and Ground Water.

ASTM D 6235-04: Standard Practice for Expedited Site Characterization of Vadose Zone and Ground Water Contamination of Hazardous Contaminated Sites.

IRAM 29550-03: Calidad Ambiental. -Calidad de Suelos- Estudio de Hidrocarburos de Origen Mineral en Suelos.

IRAM 29481-1 99: Calidad Ambiental. -Calidad de Suelos-Muestreo- Parte I:Directivas para el Diseño de Programas de Muestreo.

2. LEGISLACION APLICABLEAgregadas en Guía Metodológica

ASTM 1527 – Standard Practice for Site Assesments – Phase I Environmental Site Assesment Process

ASTM 16898 95 – Standard Guide for Developing Site Models for Contaminated Sites

ASTM E 1912 04 – Standard Guide for Accelerated Site Characterization for Confirmed o Suspeted Petroleum Releases

ASTM 1739 95 – Standardt Guide for Risk Based Corrective Action Applied at Petroleaum Relaase Sites

Minnesota Pollution Control Agency – Remediation Program – Guidance Document 4-17

GND 1 WYOMING 22-11-2005 – Guidance Documento 1, Minimun Site Assesment, Storage Tank Program

CITY OF SANTA FE SPRINGS – Soil Assesment and Remediation Guidelines for Commercial/Industrial Sites

3. ORIGEN DE LA CONTAMINACIÓN

3.1 Falta de Hermeticidad de las Instalaciones3.1 Falta de Hermeticidad de las Instalaciones

• Tanques• Cañerías• Bocas de Descarga• Conexión de Surtidores

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3.2 Mala Operación3.2 Mala Operación

• Derrames durante operaciones de descarga• Sobrellenado de tanques• Derrames durante despacho / trasvase• Derrames durante reparaciones y/o

mantenimiento• Derrames de aceites lubricantes• Acumulación de producto en cámaras

interceptoras• Mala disposición de residuos• Accidentes

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3. ORIGEN DE LA CONTAMINACIÓNEfectos

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3. ORIGEN DE LA CONTAMINACIÓNAccidentes – Vuelcos de Camiones

http://www.ecy.wa.gov/programs/spills/incidents/willapa/willapaphotos/truckup2.jpg

3. ORIGEN DE LA CONTAMINACIÓNPLANTAS QUIMICAS

.

3. ORIGEN DE LA CONTAMINACIÓNDrenajes

.

3. ORIGEN DE LA CONTAMINACIÓNPérdidas en lomo de tanques

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3. ORIGEN DE LA CONTAMINACIÓNCodos y Accesorios

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3. ORIGEN DE LA CONTAMINACIÓNDerrames

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3. ORIGEN DE LA CONTAMINACIÓNDisposición Inadecuada de Residuos (Limpieza de Cámaras)

3. ORIGEN DE LA CONTAMINACIÓNLomos de tanques picados

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3. ORIGEN DE LA CONTAMINACON

Falta de Limpieza y Pérdidas desde Cámaras Separadoras

3. ORIGEN DE LA CONTAMINACONTERRENO FRACTURADOs



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4. MONITOREO Y DIAGNÓSTICO

Parcialmente saturado

Completamente saturado

Referencias:

Grano de arena

Agua

Aire

Levemente saturadoNapa de agua

Franja Capilar

Zona de Fluctuaciónde la Napa de Agua

Zona de Saturación

Zona no Saturada

Distribución del Aire y el Agua en el Suelo

Partición de la FLNA en la Matriz del Suelo

Partición de la FLNA en la Matriz del Suelo

CARACTERISTICAS DE LOS HC DE PETRÓLEO


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PRODUCTO NÚMORO DE C PUNTO EBULLICIÓN (ºC)

PUNTO INFLAMACIÓN (ºC)

NAFTA C4-C12 25-215º -40

KEROSEN Y COMBUSTIBLES DE AVIACIÓN

C11-C13 150-250 A) < 21B) 21 a 55C) >55

COMBUSTIBLE PARA MOTORES DIESEL Y FUEL OIL LIVIANO

C10-C20 160-400 35

FUEL OILS PESADOS C19 – C25 315-540 >50

ACEITES PARA MOTORES Y OTROS ACEITES LUBRICANTES

C20-C45 425-540 >175

A) JET-B, AVTAG, JP4 B) QUEROSEN, JETA1, JETA, JPB, AVTUR C) AVCAT , JP5


A medida que aumente el número de carbonos del hidrocarburo:

1. Mayor punto de ebullición punto de fusión2. Menor presión de vapor (baja volatilidad)3. Mayor densidad4. Menor solubilidad en agua5. Mayor adhesión al suelo y menor movilidad den el subsulo

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En términos generales:a) Los HC alifáticos con más de 10 átomos de C suelen

permanecer inmóviles en el subsuelo, excepto cuando están disueltos en FLNA (NAPL)

b) Los HC aromático son más solubles y más móviles en agua que los alifáticos de PM similar

c) Los compuestos oxigenados tienen mayor solubilidad en agua que los HC de peso molecular similar y por lo tanto son más móviles en lixiviados y agua subterránea. Los alcoholes livianos (metanol y etanol) son miscibles en agua.

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Algunos Métodos Asociados a laPerforación de Pozos Monitores

Mecha helicoidal de vástago sólido o hueco

Perforación por Rotación(con inyección de fluidos)

Perforación por Percusión (cable)

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Tapa de pozo

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Tapa de pozo

Perforación con Auger Hueco

Métodos de Perforación por Rotación y por Percusión

Mecha Helicoidal de Vástago Sólido

Mechas Helicoidales de Vástago Hueco

Limo

Arcilla

Arena

Grava

POZO MONITOR

Log de Perforación

Pozo

Pozo

Sonda de Interface

Pozos de Muestreo

5. CRITERIOS DE REMEDIACION

• NORMAS DE LA AUTORIDAD LOCAL• NORMAS ASTM Riesgo• NORMAS IRAM ASTM

NORMAS ASTM /IRAM• Presencia y características cuali cuantitativas de

hidrocarburos y sustancias de riesgo asociadas

• Fuentes de aporte pasadas y/o presentes

• Dispersiones de las diferentes fases y direcciones de migración asociadas

• Receptores de potencial afectación o afectados

• Variables hidrodinámicas involucradas para potenciales acciones correctivas

NORMAS ASTM /IRAM

• METODO RBCA• Difiere del método tradicional que se basa en

niveles fijos

ASTM E1739-95: “Standard Guide for Risk-Based Corrective Action Applied at Petroleum Release Sites”

NORMAS ASTM /IRAM

• METODO RBCA

RIESGORIESGO

VIA DEVIA DETRANSPORTETRANSPORTE

RECEPTORRECEPTOR

FUENTEFUENTE

NORMAS ASTM /IRAMTIPO DE FUENTE VÍA DE EXPOSICIÓN

SUELOS SUPERFICIALES

INHALACIÓN DE VOLÁTILES Y PARTICULADOS

CONTACTO DÉRMICO CON EL SUELO

INGESTA DE SUELO Y POLVILLO

LIXIVIADO A AGUA SUBSUPERFICIAL/INGESTA

SUELOS SUBSUPERFICIALES

INHALACIÓN DE VOLÁTILES

LIXIVIADO A AGUA SUBSUPERFICIAL/INGESTA

AGUA SUBTERRÁNEA

INGESTA DE AGUA

INHALACIÓN DE VOLÁTILES

NORMAS ASTM /IRAM

• Método basados en el riesgo.• Problemas: • A) Incertezas• B) Cambio de condiciones ambientales, uso

del terreno,etc.

NORMAS ASTM /IRAMMigración Preferencial por Ductos y Trincheras de Servicios- Incertezas

NORMAS ASTM /IRAM

Criterios Dec 831/93

Para evaluar muestras de agua subterránea se hace referencia a niveles de calidad de agua Ley 24051, Dec. 831/93 sin embargo solo reglamenta la concentración de HC Aromáticos para bebida humana y protección de vida acuática superficial en caso de agua salada y dulce.

No existe para agua subterránea.

Criterios Dec 831/93

Nivel Guía Agua Bebida Humana

Nivel Guía Agua Superficial

BENCENO (μg) 10 300

ETIL BENCENO(μg) 700 700

TOLUENO(μg) 1000 300

XILENO(μg) 10000 -

NAFTALENO (μg) - 6

FLUORANTENO(μg) 190 4

BENZO(A)PIRENO(μg) 0,01 -

ACENAFTILENO(μg) - 2

6. SISTEMAS DE REMEDIACION

6. SISTEMAS DE REMEDIACION

61. REMEDIACION IN SITU

• Utilizados en lugares activos u en operación.

• Al seleccionar este método de remediación, según las condiciones geológicas y la influencia del entorno, se considera evitar interrumpir la operación.

• Los costos de la instalación son generalmente mayores que los operativos.

6. SISTEMAS DE REMEDIACION61. REMEDIACION IN SITU

• Bombeo y Tratamiento de Agua Freática• Recuperación de Producto Libre• Extracción en doble fase (Dual Phase Extraction, DPE)• Soil Vapour Extraction (SVE, extracción de vapores)• Air Sparging (insuflación/borbotoneo de aire)• Bioventilación• Biotratamiento• Steam Injection (inyección de vapor)• Soil Flushing (lavado de suelos)• Métodos Pasivos• Otros…

6. SISTEMAS DE REMEDIACION6.1 REMEDIACION IN SITU

Bombeo y Tratamiento de Agua Freática(PUMP & TREAT)

• Crea un cono depresor para acumular y extraer producto flotante.

• Controla el nivel freático y su movimiento, y por consiguiente, la migración de la pluma de contaminante.

• Extrae los hidrocarburos disueltos

• Retira el agua afectada con o sin producto libre, utilizando distintos tipos de sistema. El agua es tratada en superficie y descargada a red pública o reinyectada al terreno.

• La reinyección de agua con nutrientes promueve la bioremediación.



Influencia del Bombeo Sobre el Gradiente Freático

Tailing & Rebound

• Tailing (Cola): Disminución de la concentración de contaminante en una operación de bombeo y tratamiento

• Rebound (Rebote): Rápido incremento de la concentración de contaminante que puede ocurrir después de interrumpir el bombeo

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Tailing & Rebound

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Pozo con sistema de barreras

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Pozo con sistema de barreras

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Drenaje

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Drenaje

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Pozo de bombeo

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Pozo de bombeo

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6. SISTEMAS DE REMEDIACION6.1 REMEDIACION IN SITUEXTRACCIÓN EN DOS FASES (DUAL PHASE)EXTRACCIÓN EN DOS FASES (DUAL PHASE)

• Ejerce vacío para la recuperación de FLNA por volatilización. El vacío usualmente se ejerce en boca de pozo.

• Puede valerse de lanzas verticales:

• Para la succión por vacío de FLNA (en ese caso se denomina Bioslurping), y la lanza se posiciona justo en el “pelo” de producto.

• Para la extracción del agua freática, para posterior tratamiento de sus niveles de solubilizado. El agua puede ser alternativamente extraída mediante bombas sumergibles.


EXTRACCIÓN EN DOS FASES (DUAL PHASE)EXTRACCIÓN EN DOS FASES (DUAL PHASE)

6.1 REMEDIACION IN SITUEquipo móvil Vactor - BIOSLURPINGEquipo móvil Vactor - BIOSLURPING





6. SISTEMAS DE REMEDIACION6.1 REMEDIACION IN SITULayout Operativo de Un Sistema de

Remediación DPE

• Etapa 1 – Alta concentración de gases de salida

• Etapa 2 – Etapa de transición, las concentraciones de los

gases de salida disminuyen notablemente • Etapa 3

– Etapa final, con bajas concentraciones en el gas de salida, y niveles asintóticos mínimos que superan el cero.





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Reduce la concentración de hidrocarburos volátiles en el suelo, mediante la aplicación de vacío a través de pozos o trincheras.

La extracción fuerza también el ingreso de aire atmosférico al suelo, agregando oxígeno que estimula el crecimiento bacteriano, favoreciendo así los procesos de biodegradación.

Es el método más económico para remediar suelos impactados por hidrocarburos livianos de la zona de aireación.

También es útil para trabajar en zona de saturación, pero combinado con otros sistemas (como el air sparging).

Es poco eficaz en suelos de baja permeabilidad

Requiere en algunos casos el tratamiento de los vapores extraídos


Soil Vapor Extraction (SVE)

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• Remueve forzadamente los gases del suelo desde unamatriz no saturada.

• Esto reduce las concentraciones en fase vapor.

• Las fases líquida y adosorbida de los compuestos orgánicos se transfieren entonces hacia la fase gaseosa para mantener el equilibrio.

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Etapa 1 Alta concentración de gases de salida

Etapa 2

Etapa de transición, las concentraciones de los gases de salida

disminuyen notablemente

Etapa 3 Etapa final, con bajas concentraciones en el gas de salida, y niveles asintóticos mínimos que superan el cero.

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Inyección de Aire -Air Sparging

• Se basa en la insuflación de aire por debajo del nivel freático, con el objetivo de:

– 1. Fomentar la volatilización de compuestos para su extracción por vacío.

– 2. Fomentar la introducción de oxígeno para favorecer la biodegradación de los compuestos en la zona de saturación (donde en condiciones normales, las condiciones tienden a ser anaeróbicas o levemente aeróbicas).

– 3. Suelo utilizarse en combinación con técnicas de aplicación de vacío (SVE).

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Inyección de Aores -Air SpargingSistema Combinado Air Sparging + SVE

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6. SISTEMAS DE REMEDIACION6.1 REMEDIACION IN SITUInyección de Aire -Air Sparging

Sistema Combinado Air Sparging + SVE

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Inyección de Aores -Air SpargingSistema Combinado Air Sparging + SVE

AS+ SVE

Una tecnología creciente en el campo de remediaciones para la remoción de compuestos volátiles (VOC’s) desde los sedimentos y agua subterránea.

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• Bio ventilación

Inyección de aire (oxígeno) con nutrientes, para generar la biodegradación de la contaminación en el suelo. Aplicable solo en suelos receptores de bacterias (análisis). Es como Air Sparging de bajo caudal.

• Degradación biológica

Bioremediación consistente en estimular el crecimiento de colonias bacterianas considerando al hidrocarburo como proveedor de alimento. Se realiza introduciendo nutrientes y oxígeno en el suelo.

Si se bombea agua, ésta se oxigena, se agregan nutrientes y luego se re-inyecta a través de pozos o galerías de infiltración.

Material Bibliográfico

1. Legislación: tomada de infoleg2. Normas IRAM3. Normas ASTM4. Normativa EPA5. Aesdisab S.A – Presentaciones varias

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