INFLUÊNCIA DA ESTRUTURA DO SOLO E DE
DIFERENTES TÉCNICAS DE BIOREMEDIAÇÃO NA
CONTAMINAÇÃO RESIDUAL DE ÓLEO DIESEL EM UM
MATERIAL DERIVADO DE BASALTO
Vagner Schüler Berté
Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, Brasil, vagnerberte@gmail.com Gabriel Cavelhão
Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, Brasil, cavelhao@yahoo.com.br Rubens Marcon Astolfi
Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, Brasil, rubensastolfi@hotmail.com Liliane Rebechi Meneghetti
Univerdidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil, lilianerebechi@hotmail.com Antonio Thomé
Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, Brasil, thome@upf.br
RESUMO: A contaminação de solos por combustíveis derivados do petróleo é objeto de estudo na área de geotecnia ambiental a muito tempo, porém existe o questionamento sobre onde o tratamento do solo deve ocorrer; in-situ sem revolvimento do solo ou com a retirada da parte contaminada para o tratamento ex situ, outra questão é sobre a melhor técnica de remediação a ser utilizada. Portanto no presente trabalho avaliou-se a influência da estrutura do solo juntamente com duas técnicas de bioremediação (atenuação natural e bioventilação) na descontaminação de solo residual de basalto. Foram moldados corpos-de-prova (CP’s) com diferentes estruturas (indeformada e deformada), estes foram colocados em bioreatores, sendo contaminados com óleo diesel. Após 30 dias foi avaliada a contaminação residual em relação à inicial; a estrutura indeformada somada à técnica de bioventilação foi a que apresentou menor grau de contaminação residual.
PALAVRAS-CHAVE: Bioventilação, Atenuação Natural, Contaminação, Óleo Diesel. 1 INTRODUÇÃO
Os vazamentos de derivados do petróleo em solos são um dos grandes problemas causados pelo uso desta energia. Com o aumento das pesquisas na área da geotecnia ambiental e o conhecimento da dinâmica dos contaminantes nos solos, aumentaram as preocupações com este tipo de contaminação ambiental, devido aos diversos problemas causados, tais como: aspecto indesejável, multas derivadas dos órgãos ambientais, contaminação do lençol freático entre outras (MENEGHETTI 2007; SPINELLI et al. 2005).
Os acidentes ambientais com óleo diesel são muito freqüentes, ocorrendo tanto em locais onde o solo foi desestruturado (estrutura deformada) como em locais onde o solo ainda é natural (estrutura indeformada). O tratamento destes solos pode ser “in situ” ou “ex situ”. Um questionamento que existe é se a mudança na estrutura do solo pelo seu revolvimento pode diferenciar as interações físico-químicas e biológicas entre o solo e o contaminante.
Segundo Yong (2001) as principais propriedades alteradas no solo com sua desestruturação são a capacidade de carga e a condutividade hidráulica. Uma estrutura natural
tem caminhos preferências para a água e o ar, que são chamados de macroporos.
O óleo diesel é considerado segundo a ANP (2007) um composto de hidrocarbonetos parafínicos, olefínicos e aromáticos e, em menor quantidade, por substâncias cuja fórmula química contém átomos de enxofre, nitrogênio, metais e oxigênio. Existem diversas técnicas de bioremediação que são utilizadas para descontaminar solos onde houve derrames de óleo diesel, entre elas estão a atenuação natural e a bioventilação. A primeira ocorre naturalmente com os microrganismos nativos do solo e processos físico-químicos como de volatilização os quais transformam o diesel em compostos voláteis. A bioventilação é um processo físico onde ocorre a injeção forçada de ar comprimido no solo, acelerando o processo de remediação (WEBER & CORSEUIL 1994). O objetivo do estudo foi avaliar os efeitos da estrutura natural e remoldada do solo na degradação do óleo diesel utilizando a atenuação natural e a bioventilação como técnicas de bioremediação.
2 METODOLOGIA 2.1 Plano experimental
Na Figura 1 é apresentado o programa experimental da pesquisa.
Figura 1. Programa experimental.
2.2 Plano de contaminação
Na Tabela 1 são apresentados o plano de contaminação com óleo diesel, tratamento e diferença de estrutura das amostras.
Tabela 1. Plano de contaminação, tratamento e diferença de estrutura do material. ID Estrutura Técnica de tratamento Tempo Resposta T0D Deformada - Zero T0I Indeformada - Zero T1 Indeformada Atenuação Natural 30 dias T2 Deformada Atenuação Natural 30 dias T3 Indeformada Bioventilação 30 dias
T4 Deformada Bioventilação 30 dias
T0 = tempo zero; ID= identificação
2.3 Solo
O solo foi retirado do campo experimental de geotecnia da Universidade de Passo Fundo, a 1,8m de profundidade no horizonte “B”. Este solo é classificado pedologicamente como LATOSSOLO Vermelho distrófico típico, sendo derivado de Basalto (STRECK 2002). Foram feitas as seguintes análises físico-químicas do solo: Granulometria, realizadas por peneiramento e por sedimentação segundo o método da NBR 7181/84 (ABNT 1984); Limites de consistência (LL, LP e IP) do solo de acordo com os métodos da NBR 6459 (ABNT 1984) e NBR 7180 (ABNT 1984); Massa Específica (γg), realizada seguindo a NBR 6508 (ABNT 1984); Umidade (w), obtida através da relação entre os pesos úmidos e secos das amostras; Índices físicos (porosidade, índice de vazios, grau de saturação, massa específica); Caracterização química do solo (pH, matéria orgânica e CTC) foi feita segundo método descrito por Tedesco (2005); Condutividade hidráulica do solo.
2.4 Corpos-de-Prova
Os corpos-de-prova (CPs) foram moldados com 7,5 cm de diâmetro e 10 cm de altura com as diferentes estruturas. Foram moldados 6 CPs indeformados a partir de blocos de solo
retirados conforme a Figura 2. Também foram moldados 6 CPs deformados. Neste caso, o solo foi retirado em blocos e destorroado, então foi remoldado com compactação estática em prensa CBR, com o mesmo índice de vazios e umidade dos CPs indeformados.
Figura 2. Moldagem do Bloco de Solo 2.5 Contaminante
O contaminante utilizado foi o óleo diesel, o qual foi selecionado em um posto de combustível no munícipio de Passo Fundo/RS. 2.6 Montagem e contaminação dos bioreatores Os CPs foram colocados em tubos de PVC de 100mm e revestidos com gesso nas laterias para evitar o fluxo preferencial do contaminante (Figura 3). Após foi adicionado o volume de 200mL de diesel em cada CP (Figura 4).
Figura 3. Vedação da lateral do CP com gesso
Figura 4. Contaminação dos CP’s
Após 2 dias de percolação do diesel os CP’s foram colocados em uma camara úmida com temperatura controlada (21oC±1oC).
As Figuras 5 e 6 apresentam as técnicas de bioremediação utilizadas.
Figura 6. Atenuação Natural
A técnica de bioventilação foi realizada com ar comprimido bombeado de um compressor. Antes de entrar em contato com o solo o ar passou por um filtro de água onde ficaram retidas impurezas que poderiam prejudizar a biodegradação.
2.7 Avaliação da contaminação residual
Após 30 dias os bioreatores foram desmontados, os CPs foram destorroados e colocados em recipientes inertes, então enviados ao laboratório de saneamento ambiental da UPF para avaliação da contaminação residual. Também foram contaminados e enviados ao laboratório seis CP’s (três remoldados e três indeformados), no tempo zero a fim de conhecer a contaminação inicial.
Na Figura 7 é apresentado o aparelho utilizado na avaliação da contaminação residual (método soxhlet).
Figura 7. Equipamento utilizado na avaliação da contaminação residual
Para a realização do método soxhlet são utilizadas de 10 a 15g de solo, o qual é seco em estufa por 2 dias a 65 oC. Após o solo é colocado em cartuchos de papel filtro e então inserido no equipamento de soxhlet. O hexano é utilizado como solvente orgânico no processo de extração do óleo diesel, ao passar na forma líquida pelo solo o hexano solubiliza o óleo diesel e transporta-o para o balão volumétrico que se encontra em contato com a chapa de aquecimento, assim o hexano volatiliza e então é condensado na parte superior do equipamento onde precipita no solo novamente, completando o ciclo. O balão volumétrico é pesado antes e depois do ensaio sabendo-se quanto de contaminante existia naquela fração de solo. 2.2 Análise estatística dos dados
A análise estatística empregada foi a variância entre médias (ANOVA) do software MINITAB utilizando o modelo GLM (General Linear Model) com significância de 0,05.
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os resultados das análises físico-químicas estão apresentados na Tabela 2.
Tabela 2. Análises físico-químicas do solo natural
Parâmetro do Solo Valor
Umidade natural (%) 36
Peso Específico Real (kN/m3) 26,7
Limite de Liquidez (%) 53 Limite de Plasticidade (%) 42 Índice de Vazios 1,2 Grau de Saturação (%) 75,7 Porosidade (%) 54 Percentual de Argila (%) 68 Percentual de Silte (%) 5 Percentual de Areia (%) 27 pH 5,4 Material Orgânica (%) <0,8 CTC (cmol/dm3) 8,6 Condutividade Hidraulica (m/s) 1,02 x 10 -7
Na Tabela 3 são apresentados os valores de diesel residual no tempo zero (T0I e T0D) e em 30 dias (T1, T2, T3 e T4) sendo T0I, T0D, T1 e T2 em triplicatas e T3 e T4 em duplicatas. Na mesma tabela é apresentado a média o desvio padrão (DP) e o coeficiente de variação (CV) dos CP’s.
Tabela 3. Contaminação residual, desvio padrão e coeficiente de variação dos CP’s
ID Diesel (g.kg-1) D.P. Média C.V. % Residual
T0I1 38,615 T0I2 31,324 3,751 34,459 10,885 100 T0I3 33,437 T0D1 48,328 T0D2 46,327 1,001 47,327 2,114 100 T0D3 47,327 T1A 24,248 T1B 21,348 1,814 23,428 7,744 68 T1C 24,688 T2A 21,241 T2B 19,713 0,832 20,286 4,103 43 T2C 19,905 T3A 14,123 1,164 13,300 8,753 39 T3B 12,477 T4A 16,387 0,472 16,053 2,941 34 T4B 15,719
O material que absorveu mais diesel foi o deformado com 47,33 g.kg-1 , a atenuação natural neste tipo de estrutura apresentou, em 30 dias, 57% de redução, a bioventilação proporcionou 66% de redução no mesmo período.
A estrutura indeformada (natural) apresentou menos absorção de diesel (34,45 g.kg-1) se comparado com a deformada; a atenuação natural reduziu em 32% a quantidade de diesel enquanto que a bioventilação reduziu em 61%. Na Figura 8 é apresentado o gráfico da contaminação inicial e residual após 30 dias 0 10 20 30 40 50 60 T0I T0D T1 T2 T3 T4 D ies el R e s id u a l (g .k g -1) Tratamentos
Figura 8. Contaminação inicial e residual após 30 dias A Figura 7 demonstra que para o material indeformado a intervenção com bioventilação aumenta o processo de bioremediação, por outro lado as técnicas de bioremediação para o solo deformado, não apresentaram diferenças significativas em 30 dias.
A Tabela 4 apresenta a análise estatística dos dados.
Tabela 4 – Análise Estatística (dados 30 dias)
Fonte Df Seq.ss Adj.ss Adj. MS F P
Estrutura 1 75,20 66,75 66,75 17 0,002 Tratamento 2 1923 1923 961,8 242 0,000 Estrutura x Tratamento 2 195 195,5 97,79 25 0,000 Erro 10 39,70 39,70 3,97 Total 15 2234 S = 1,9924 R-Sq = 98,22% R-Sq(adj) =97,33% Significância = 0,05
Com uma significância de 5% a estrutura o tratamento e a multiplicação dos 2 ficaram muito abaixo de 0,05 o que comprova a diferença entre os dados obtidos.
4 CONCLUSÕES
Com base nos resultados foi possível concluir que tanto a diferença da estrutura (Deformada e Indeformada) quanto as técnicas de tratamento (Atenuação Natural e Bioventilação) apresentaram influência significativa na quantidade de diesel residual no material estudado após 30 dias.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a UPF pela disponibilização dos laboratórios, a FAPERGS pela bolsa de iniciação científica concedida ao primeiro autor, a CAPES a bolsa de doutorado concedida ao penúltimo. e ao CNPq pela Bolsa PQ disponibilizada ao último autor.
REFERÊNCIAS
Agência Nacional Do Petróleo (2007). “Especificações e
limites para o óleo diesel”. Disponível em:
<http://www.anp.gov.br>. Acesso em 10 fev. 2007. Meneghetti, L. R. (2007) Bioremediação na
descontaminação de solo residual de basalto contaminado com óleo diesel e biodiesel. Dissertação
(Mestrado em Engenharia) Programa de Pós-Graduação em Engenharia. Universidade de Passo Fundo. 112p.
Spinelli, L.F.; Schnaid, F.; Selbasc, P.A.; Bento, F. M.; Oliveira, J.R. (2005). Enhancing bioremediation of diesel and gasoline in soil amended with an agroindustrial sludge. Journal of the air & Waste
Management Association. vol. 55: 421-429.
Streck, E. V (2002). Solos do Rio Grande do Sul. Porto Alegre: EMATER. 107 p.
Yong R.N. (2001). Geoenvironmental Engineering:
Contaminated Soils, Pollutant Fate, and Mitigation. Ed. CRC Press LLC, Boca Raton, Florida.
43-46.
Weber Jr., W. J., Corseuil, H. X (1994) Inoculation of contamined subsurface soils with enriched indigenous microbes to enhance bioremediation rates. Water
