Remediação de solos e águas contaminadas por compostos orgânicos voláteis (BTX), utilizando processos Fenton e lavagens com biosurfactantes

Abstract

Resumo: O presente trabalho de pesquisa objetivou a avaliação da eficiência dos processos Fenton, em relação à degradação de hidrocarbonetos de petróleo em matrizes de solos e águas contaminadas com gasolina. Nos estudos envolvendo águas contaminadas foi desenvolvida uma etapa preliminar orientada a verificar o efeito de variáveis operacionais de relevância e a investigar mecanismos de degradação, utilizando-se benzeno como substrato padrão. Posteriormente, os processos de melhor desempenho foram aplicados no tratamento de águas artificialmente contaminadas com benzeno, tolueno e xilenos (BTXs) e de frações aquosas contaminadas por simulações de derramamento. Nestes estudos, foi observada a degradação praticamente completa das espécies aromáticas em tempos de tratamento da ordem de 10 min, utilizando-se processos Fenton assistidos por radiação. Eficiente mineralização foi adicionalmente observada (superior a 90% em 90 min de tratamento), utilizando-se sistemas de múltiplas adições de peróxido de hidrogênio. Dentro deste contexto, deve ser dado destaque aos sistemas assistidos por radiação solar, os quais, aplicados na forma de um sistema em batelada com recirculação, permitiram mineralizações de 60%, em tratamentos de 120 min. Nos estudos envolvendo a remediação de solos contaminados, foram utilizados processos de lavagem in-situ (soil-flushing) e ex-situ (soil-washing), utilizando-se soluções aquosas de biosurfactante do tipo rammolípídico. Na forma de lavagem ex-situ, o processo permitiu uma eficiente remoção de hidrocarbonetos, os quais puderam ser eficientemente degradados por processos foto-Fenton assistidos por radiação UV-A (remoção de 90% da demanda química de oxigênio em tratamentos de 120 min). Adicionalmente, amostras de solo contaminado foram tratadas por processos likeFenton, de maneira a se aproveitar a presença de óxidos de ferro. Os resultados indicaram uma baixa eficiência dos sistemas fundamentados no uso de ferro mineral (principalmente hematita), sendo necessária a adição de formas solúveis de ferro (II). Netas condições, foi observada eficiente degradação de hidrocarbonetos aromáticos, tanto na fase sólida (solo) como na fase aquosa resultante. Embora todos os estudos tenham sido realizados em escala de bancada, os resultados sugerem uma boa potencialidade dos processos Fenton na remediação de águas e solos contaminadas por hidrocarbonetos de petróleo.

Abstract: In this work the efficiency of Fenton processes was evaluated toward the remediation of waters and soils contaminated with gasoline, aiming the degradation of petroleum hydrocarbons. In the study of contaminated waters, a preliminary step oriented to verify the effect of experimental conditions and to investigate the degradation mechanism was developed, using benzene as a model substrate. Subsequently, the processes of better performance were applied in the treatment of water artificially contaminated with benzene, toluene and xylenes (BTXs) and aqueous samples obtained in simulated spills. In these studies the almost total degradation of aromatic compounds was observed in reaction times of about 10 min, using radiation-assisted Fenton processes. Efficient mineralization was also observed (higher than 90% in reaction times of 90 min), using multiple additions of hydrogen peroxide. Special remarks must be done to Fenton processes assisted by solar radiation, which permitted mineralization of 60% in reaction times of 120 min when applied as a batch-recirculation system. For remediation of contaminated soils in-situ (soil-flushing) and ex-situ (soilwashing) procedures were employed, involving the use of bacterial biosurfactant. Soilwashing procedures efficient removal of aromatic hydrocarbons, which were efficiently degraded by subsequent Fenton processes assisted by UV-A radiation (chemical oxygen demand removal of 90% in treatments of 120 min). Furthermore, samples of contaminated soils were treated by like-Fenton processes, aiming to make use of the natural presence of ferric oxides. The results indicated relatively low degradation efficiency of systems based in the use of natural hematite, a fact that implied the necessity of iron (II) complementation. In these conditions, efficient degradation of aromatic hydrocarbons was observed in both solid and liquid phase. Even when acquired in laboratory-scale experiments, the results suggest promissory potentiality of the Fenton processes for remediation of water and soil contaminated by petroleum hydrocarbons.