Remediação de solo e sedimentos
Problemas ambientais criados por incêndios florestais, acidentes com petroleiros e derramamento de óleo de carros e caminhões, contêineres com vazamento, acidentes industriais e resíduos mal eliminados contribuem para a contaminação do solo. Numerosas toneladas de solo e sedimentos no mundo foram contaminados com dioxinas que necessitam de um método de remediação adequado. Seguindo métodos no local ou in situ e fora do local ou ex situ podem ser usados para a remediação do solo e sedimentos.
Degradação radiolítica: A radiação ionizante sob a forma de feixes de electrões de alta energia e raios gama é uma técnica potencial de destruição não térmica. Avaliações teóricas e algumas avaliações empíricas sugerem que essas fontes de alta energia podem ser bem adequadas para transformar a dioxina em produtos inócuos. A radiólise gama mostrou-se eficaz na degradação de PCDD e PCBs em solventes orgânicos e na desinfecção de águas residuais. O estudo dos subprodutos e os cálculos teóricos da teoria dos alvos indicam que a destruição do TCDD prossegue através da descloração redutora. Verificou-se também que a adição de promotores (por exemplo, carbono activo) aos tóxicos aumenta a percentagem de destruição sob radiação de feixe de electrões.
Decloração catalítica de base: O processo de decomposição base-catalítica (DCB) é um processo químico de dealogenação. Envolve a adição de um carbonato metálico alcalino ou terra alcalina, bicarbonato ou hidróxido ao meio contaminado. O BCD é iniciado em uma dessorber térmica de temperatura média (MTTD) a temperaturas que variam de 315°C a 426°C. O álcali é adicionado ao meio contaminado em proporções que variam de 1% a cerca de 20% em peso. Um composto doador de hidrogênio é adicionado à mistura para fornecer íons de hidrogênio para reação, se esses íons ainda não estiverem presentes no material contaminado. O processo BCD então desintoxica quimicamente os contaminantes orgânicos clorados, removendo o cloro dos contaminantes e substituindo-o pelo hidrogênio. Por exemplo, os óleos contaminados com PCB e dioxinas foram remediados com Na/NH3, assim como os solos contaminados com PCB e lodos de locais contaminados.
Tratamento subcrítico de água: A água que é mantida em estado líquido acima de 100°C pela aplicação de uma pressão é chamada de água subcrítica. Tem propriedades semelhantes às dos solventes orgânicos e pode agir como um meio benigno. Tem sido utilizada para extrair PCBs e outros poluentes orgânicos do solo e sedimentos. Alguns pesquisadores estudaram a utilização de ferro com valor zero (ZVI) na descloração redutora de PCDD e remediação de solos contaminados com água subcrítica como meio de reação e solvente extrativo. Descobriu-se que, utilizando pó de ferro como matriz, os congêneres com maior teor de cloro foram praticamente reduzidos a menos do que os congêneres tetra-substituídos. O ferro com valor zero tornou-se aceito como um dos meios mais eficazes de remediação ambiental. É barato, fácil de manusear e eficaz no tratamento de uma ampla gama de compostos clorados ou metais pesados. Tem sido amplamente aplicado in situ, ex situ ou como parte de um processo de tratamento controlado em águas residuais, estabilização de alteração do solo de água potável e aplicações de adaptação de minas.
Dessorção térmica: A dessorção térmica é um processo de separação frequentemente utilizado para remediar muitos locais do Superfund. É uma tecnologia de remediação ex situ que usa calor para separar fisicamente os hidrocarbonetos de petróleo dos solos escavados. Os dessoradores térmicos são projetados para aquecer os solos a temperaturas suficientes para que os constituintes se volatilizem e desorbizem (fisicamente separados) do solo. Embora não sejam concebidos para decompor os constituintes orgânicos, os desorbers térmicos podem, dependendo dos orgânicos específicos presentes e da temperatura do sistema desorberante, causar a decomposição total ou parcial de alguns dos constituintes. Os hidrocarbonetos vaporizados são geralmente tratados em uma unidade de tratamento secundária (por exemplo, um pós-combustão, câmara de oxidação catalítica, condensador ou unidade de adsorção de carbono) antes da descarga para a atmosfera. Os pós-combustões e oxidantes destroem os constituintes orgânicos. Condensadores e unidades de adsorção de carbono retêm os compostos orgânicos para posterior tratamento ou eliminação.
Fotólise in situ: Neste método, as dioxinas podem ser submetidas a fotólise pela luz solar sob condições adequadas. É rentável e menos destrutivo para o local. Uma mistura de solventes orgânicos é adicionada ao solo contaminado e o tempo de solubilização, transporte e fotodegradação da dioxina é então permitido. Para este fim, a superfície do solo é pulverizada com o solvente orgânico de baixa toxicidade e é permitida a fotodegradação sob a luz solar. Vários pesquisadores têm utilizado esta abordagem, descobrindo que as dioxinas na superfície do solo se decompõem rapidamente após serem pulverizadas com vários compostos orgânicos como isooctano, hexano, ciclohexano, etc. Foi descoberto que as reações fotolíticas induzidas pelo sol podem ser um mecanismo principal para a transformação dessas substâncias químicas em produtos de degradação menos tóxicos. O movimento convectivo de subida das dioxinas à medida que os solventes voláteis se evaporavam foi o principal mecanismo de transporte nestes estudos. A eficácia deste processo depende de um equilíbrio entre dois fatores controladores de taxa: transporte convectivo para a superfície e disponibilidade de luz solar para fotodegradação.
Solvente e extração de gás liquefeito: A extração é um meio físico-químico de separar contaminantes orgânicos do solo e sedimentos, concentrando e reduzindo assim o volume de contaminantes que precisam ser destruídos. Este é um processo ex situ e requer que o solo do local contaminado seja escavado e misturado com o solvente. Eventualmente, produz solo e sedimentos relativamente limpos que podem ser devolvidos ao local. A Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) avaliou um processo piloto de extração com solvente em escala piloto que utiliza propano liquefeito para extrair contaminantes orgânicos do solo e sedimentos. Aproximadamente 1000 libras de solo, com uma concentração média de bifenil policlorado (PCB) de 260 mg/kg, foi obtido de um local remoto do Superfund. Os resultados mostraram que a eficiência de remoção de PCBs variou entre 91,4% e 99,4%, com os solos extraídos do propano retendo baixas concentrações de PCBs (19,0-1,8 mg/kg). A eficiência geral de extração foi encontrada como dependente do número de ciclos de extração utilizados.
Destilação por vapor: Uma destilação na qual a vaporização dos constituintes voláteis de uma mistura líquida ocorre a uma temperatura mais baixa (do que os pontos de ebulição de qualquer um dos líquidos puros) pela introdução de vapor diretamente na carga. É uma forma ideal de separar os compostos voláteis dos contaminantes não voláteis de alto rendimento. A destilação a vapor é eficaz com energia de microondas para tratar solos e sedimentos contaminados. Os tratamentos por microondas podem ser ajustados a fluxos individuais de resíduos: dependendo do solo, dos contaminantes e suas concentrações, o tratamento de remediação pode ser conduzido em várias etapas até que o nível de limpeza desejado seja alcançado. Todos os contaminantes podem ser removidos a níveis não detectáveis ou vestigiais. A destilação a vapor foi considerada eficaz para a remoção de 2,7-diclorodibenzo-p-dioxina (DCDD) do solo aplicado com DCDD. A concentração de DCDD (250 μg/50 g de solo) no solo original diminuiu para menos de 5% após a destilação a vapor por apenas 20 minutos. Os resultados sugerem que a destilação a vapor poderia ser um novo método de remediação para solos contaminados com dioxinas.
Mecânico-química (MC): Nesta tecnologia, a energia mecânica é transferida dos corpos de moagem para o sistema sólido através de tensões de cisalhamento ou compressão, dependendo do dispositivo utilizado. Uma parte significativa da energia de moagem é convertida em calor e uma parte menor é utilizada para induzir quebras, alongamentos e compressão a nível micro e macroscópico ou para realizar uma reacção. A degradação MC pode ser facilmente realizada utilizando moinhos de bolas que estão facilmente disponíveis em diferentes tamanhos (é possível o tratamento de materiais até várias toneladas) e construções. Os poluentes são eliminados diretamente dentro de um material contaminado, independentemente da estrutura complexa e da forte natureza do poluente. Este método tem um alto potencial de disposição de resíduos orgânicos em qualquer local desejado com operação flexível devido ao uso de uma instalação portátil composta por um moinho e um tanque de lavagem com um filtro. Embora este método necessite de um reagente declorante como o CaO na operação de moagem, ele não requer nenhuma operação de aquecimento. Para apoiar o uso do método de decloração MC, seria útil ter uma correlação entre a taxa de decloração dos resíduos orgânicos e as condições de moagem (MC) para determinar a condição ótima em um reator MC em escala. O método oferece vários benefícios econômicos e ecológicos: a moagem de bolas requer apenas um baixo consumo de energia. Devido às condições de reação marcadamente benignas, os compostos tóxicos podem ser convertidos em produtos definidos e utilizáveis. Não são de esperar emissões nocivas para o ambiente. Isto abriu o desenvolvimento de novos e inovadores processos ex situ de remediação e descontaminação de dioxinas.
Processo de biodegradação: A biorremediação é um processo de tratamento que utiliza microorganismos como fungos e bactérias para degradar substâncias perigosas em substâncias não tóxicas. Os microrganismos decompõem os contaminantes orgânicos em produtos inofensivos – principalmente dióxido de carbono e água. Uma vez que os contaminantes são degradados, a população microbiana é reduzida porque utilizaram toda a sua fonte alimentar. A extensão da biodegradação é altamente dependente da toxicidade e das concentrações iniciais dos contaminantes, da sua biodegradabilidade, das propriedades do solo contaminado e do tipo de microrganismo selecionado. Existem principalmente dois tipos de microrganismos: os indígenas e os exógenos. Os primeiros são aqueles microrganismos que já são encontrados vivendo em um determinado local. Para estimular o crescimento desses microrganismos indígenas, pode ser necessário fornecer a temperatura adequada do solo, o oxigênio e o conteúdo de nutrientes. Se a atividade biológica necessária para degradar um determinado contaminante não estiver presente no solo do local, microorganismos de outros locais, cuja eficácia foi testada, podem ser adicionados ao solo contaminado. Estes são chamados microorganismos exógenos.