PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS

A oxidação química, segundo Jardim et al (2004 A), sob uma ótica aplicada ao tratamento de efluentes, de solos e aquíferos contaminados, é uma forma de transformar moléculas de compostos contaminantes em outras moléculas menos tóxicas, para que essas possam ser metabolizadas mais facilmente pela microfauna e microflora do sítio.

Uma reação de oxidação/redução é basicamente aquela em que ocorre a transferência de elétrons entre os reagentes, sendo que um perde elétrons (se oxida), enquanto o outro ganha elétrons (se reduz). Este processo promove a degradação de moléculas orgânicas em velocidade milhões de vezes maiores do que ocorreria naturalmente.

A oxidação pode ser completa ou parcial. Quando a oxidação se dá de modo parcial, nem sempre se pode garantir que o subproduto (ou subprodutos) formado será menos tóxico do que o composto inicial. Entretanto, a oxidação completa de um composto orgânico gera como produtos finais dióxido de carbono, água e íons inorgânicos (caso exista heteroátomo na molécula), mineralizando o composto de partida. Consequentemente, o objetivo principal da oxidação é a mineralização do composto contaminante, apesar de nem sempre ser viável economicamente ou possível de ocorrer.

Os processos de oxidação química avançada, diferentemente da oxidação convencional, caracterizam-se por mineralizar os compostos de interesse através de reações de degradação que utilizam espécies transitórias oxidantes, principalmente os radicais hidroxila (JARDIM et al, 2004). Esses radicais têm alto potencial de oxidação, são não seletivos (podem degradar inúmeros compostos, independentemente da presença de outros) e são considerados como processos limpos, pois não geram resíduos como é o caso de outros processos como o de adsorção em carvão ativado, tratamento biológico sobre lodos ativados ou ainda, precipitação química. Outro aspecto importante é que podem ser aplicados para tratamento na fase aquosa, gasosa ou adsorvidos numa matriz sólida como o solo, por exemplo.

Outras vantagens são apresentadas por Jardim et al (2004):

• Aplicáveis a compostos recalcitrantes a outros tratamentos;

• Conseguem transformam produtos recalcitrantes em compostos biodegradáveis;

• Podem ser usados com outros processos (pré e pós tratamento);

• Tem cinética de reação elevada, logo o processo de tratamento pode ser curto;

• Normalmente não necessitam um pós tratamento ou disposição final;

• Podem melhorar as qualidades organolépticas da água tratada;

• Possibilitam tratamento in situ.

Apesar das vantagens apresentadas para remediação de áreas contaminadas por hidrocarbonetos, a oxidação química avançada tem sido pouco aplicada no Brasil, conforme pode ser observado na Figura 34, que mostra dados do período de 2002 a 2006, no estado de São Paulo.

Figura 34- Técnicas de Remediação Implantadas no Estado de São Paulo – Período de 2002 até maio de 2006 (CETESB, 2006).

Nota-se na figura supracitada que a técnica de oxidação só foi aplicada em 9 casos, o que representa apenas 0,7 % do total. Nesse mesmo período, a Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental de São Paulo (CETESB) também apresentou (Figura 35) dados referentes aos grupos de contaminantes mais presentes nos casos de remediação no estado, e percebe-se a predominância de hidrocarbonetos, sendo que os grupos dos solventes aromáticos, dos combustíveis líquidos e dos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos – HPA perfazem 82% do total.

Vale ressaltar que todos esses compostos que compõem os 82% poderiam aparentemente ser remediados através da técnica de oxidação química, mas aspectos relacionados à condição do meio e do produto (solo com alta fração natural orgânica, presença de fase livre de produto, riscos de segurança industrial, dentre outros), ou até desconhecimento da técnica, podem ter influenciado o baixo índice de aplicação.

Figura 35- Grupo de Contaminantes nas Áreas Contaminadas no Estado de São Paulo – Período de 2002 até maio de 2006 (CETESB, 2006).

Um aspecto muito importante a ser observado no processo de oxidação química avançada é a previsão dos efeitos secundários adversos envolvidos na reação entre o agente oxidante, o composto contaminante e a matriz do solo, pois em alguns casos os efeitos podem agravar as condições ambientais existentes. Algumas possíveis consequências não desejáveis da oxidação são:

• Reações oxidativas podem ser fortemente exotérmicas e gerar um incremento significativo de temperatura que em ambientes com presença de gases explosivos implicam em acidentes sérios;

• Emanação de gases tóxicos das reações;

• Liberação de produtos intermediários da degradação mais tóxicos do que o composto original;

• Variação do pH do meio podendo mobilizar metais para água subterrânea;

• Alguns metais solubilizam quando estão no estado oxidado e podem ser transferidos para o meio aquoso;

• Alguns agentes oxidantes (ex: permanganato de potássio e peróxido de hidrogênio) possuem impurezas em sua composição que podem acarretar em uma nova contaminação ambiental;

• Precipitação de sais que podem reduzir a permeabilidade do solo e reduzir a eficiência e eficácia de novas etapas de injeção, seja do próprio oxidante, seja de outro produto para fins ambientais.

Desta forma, em qualquer projeto de remediação com oxidação química são recomendáveis ensaios laboratoriais e em escala piloto para avaliar as consequências supracitadas visando garantir o controle de riscos envolvidos na fase de aplicação em escala real.

De acordo com Jardim et al (2004), os processos de oxidação que contam com a presença de catalisadores sólidos são chamados heterogêneos, pois apresentam duas fases (sólido e líquido), enquanto que os demais são chamados homogêneos por apresentarem uma única fase.

Na Tabela 02, é possível observar os potenciais de oxidação de diversos agentes oxidantes. Nota-se o alto potencial do radical hidroxila, menor apenas do que o do flúor. Segundo Arruda (2005), devido ao elevado potencial de oxidação do peróxido de hidrogênio e dos radicais hidroxila, emprega-se bastante o uso do peróxido de hidrogênio ou do reagente de Fenton (H2O2/Fe2+) em sistemas de oxidação química. Os radicais hidroperoxila e superóxido

também são envolvidos nestes processos de degradação, porém são menos reativos.

Tabela 02- Potenciais de oxidação dos oxidantes mais comuns (adaptado de ARRUDA et al, 2005).