BiorremediaçãoBiorremediação

Kleber Souza dos SantosKleber Souza dos SantosRecursos Tecnológicos Aplicados à Recursos Tecnológicos Aplicados à

Gestão AmbientalGestão Ambiental

DEFINIÇÃO:

Ciência que busca, através do estudo, monitoramento e aplicação da propriedade biodegradativa dos microrganismos, a remediação ambiental (Martins et al., 2003).

APLICAÇÕES (Tipos de Contaminantes):

Petróleo, Creosato, Solventes, Pesticidas, Outras.

A biorremediação compreende duas técnicas: bioestimulação e bioaumentação .

A bioestimulação é a técnica de biorremediação em que o crescimento dos microrganismos naturais, autóctones ou indígenas da comunidade do local contaminado, é estimulado por práticas que incluem a introdução de: oxigênio, nutrientes, substâncias para correção do pH do meio e receptores de elétrons específicos para a degradação da contaminação.

Os microrganismos autóctones são aqueles pertencentes às espécies nativas de regiões biogeográficas, onde participam de funções reprodutivas, ciclo de nutrientes e fluxo de energia. Quanto maior a população de microrganismos que degradam o contaminante dentro da área de remediação, mais rápido e mais eficiente será o processo de biorremediação.

Em locais onde, após a contagem das bactérias heterotróficas totais e fungos, foi identificada uma insuficiência de microrganismos indígenos (ou autóctones), para a biodegradação do contaminante em questão, mesmo após a tentativa de Bioestimulação.

A aplicação de microrganismos não indígenas (alóctones) poderá ser considerada.

Esta técnica consiste na “Bioaumentação” ou aplicação de produtos biotecnológicos e quando bem utilizada, pode acelerar a completa biodegradação do contaminante.

CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO A LOCALIZAÇÃO

I) In Situ1.1) Intrínseca Natural.1.2) Intrínseca Auxiliada.

Técnicas próximas às condições do ambiente natural.

II) Ex Situ ou In Situ2.2) Engenhada.

Ex.: Inserção de microrganismos alóctones, biorreatores, aplicação de nutrientes.

METABOLISMO DOS MICRORGANISMOS

A biodegração ocorra porque os contaminantes são aproveitados pelos microrganismos como fonte de carbono para a produção de novas células e também, como suprimento de elétrons para a geração de energia.

Esquema simplificado Esquema simplificado da biodegradação da biodegradação

APLICAÇÃO DA BIORREMEDIAÇÃO

I) Diagnóstico.

1. Quais são os poluentes e os níveis de degradação?

1. Muito Fácil – Derivados de Petróleo (compostos naturais). Exemplos incluemóleo cru, gasolina, óleo diesel.

2. Fácil – Solventes, preservativos de madeiras, hidrocarbonos aromáticospolinucleares, resíduos de petróleo, resíduos/produtos da manufatura química,diversos pesticidas e solventes para tintas. Tricloroetileno (TCE), percloroetileno(PCE), tricloroetano (TCA), policlorados bifenis (PCBs), complexos dehidrocarbonos aromáticos polinucleares (>5 anéis), trinitrotolueno (TNT), DDT edioxina.

3. Difícil - Metais (podem alterar a oxidação, redução e serem tóxicos), sais, compostosaltamente insolúveis, óleos sintéticos, betuminosos polimerizados.

APLICAÇÃO DA BIORREMEDIAÇÃO

I) Diagnóstico.

2. Levantamento do ambiente local.

3. Quais são os microrganismos existentes no local e a responsividade do ecossistema?

APLICAÇÃO DA BIORREMEDIAÇÃO

I) Diagnóstico.

4. Tempo requerido para biorremediação X Taxa de transporte do contaminante: O tempo de resposta da biorremediação é viável frente a possibilidade de alastramento do contaminante? (Ex.: alcance do contaminante nas águas subterrâneas ou nos mananciais de abastecimento).

5. Fatores ECONÔMICOS e outros.

APLICAÇÃO DA BIORREMEDIAÇÃO

III) Isolamento do Local.

IV) Definição do método de Biorremediação.

4.1. Biorremediação Natural: definição do sistema monitoramento.

4.2. Biorremediação Auxiliada: definição dos auxílios que serão aplicados e do sistema de monitoramento.

4.3. Biorremediação Engenhada: definição dos auxílios que serão aplicados e do sistema de monitoramento, impactos ambientais, sistema de controle.

APLICAÇÃO DA BIORREMEDIAÇÃO

V) Indicadores para o Sistema de Monitoramento.

5.1. Mudanças químicas na composição da água. Ex.: Concentração de Oxigênio e Gás Carbônico.

5.2. Adaptação de microrganismos.

5.3. Crescimento de predadores.

APLICAÇÃO DA BIORREMEDIAÇÃOVI) Problemas na Biorremediação.

6.1. Biodisponibilidade inadequada de contaminantes.

6.2. Nível de toxicidade dos contaminantes.

6.3. Preferência microbial.

6.4. Degradação incompleta dos contaminantes.

6.5. Incapacidade de remover contaminantes para baixas concentrações.

6.6. Alto crescimento pela concentração de nutrientes.

TÉCNICAS DE BIORREMEDIAÇÃO

I) Bioaeração.Poços de injeção para introdução de ar atmosférico.

II) Injeção de Peróxido de Hidrogênio.Aplica-se quando a água subterrânea está contaminada.

III) Lagoas de Estabilização.

IV) Lodos Ativados, Filtros Biolõgicos, Lagoas Aeradas e Valos de Oxidação.Disponibilidade artificial de oxigênio em reatores ou lagoas.

6.5. Incapacidade de remover contaminantes para baixas concentrações.

6.6. Alto crescimento pela concentração de nutrientes.

TÉCNICAS DE BIORREMEDIAÇÃO

V) Biodigestão Anaeróbica.Poços de injeção para introdução de ar atmosférico.

VI) Compostagem.

VII) Landfarming. Tratamento do solo contaminado por atividade aeróbia e/ou aplicação de nutrientes.

VIII) Biofiltros.

IX) Biobarreiras.Barreiras físicas formadas por microrganismos em áreas subterrâneas.

Bioventing ou Bioaeração:Bioventing ou Bioaeração:

Aumenta a biodegradação naturalAumenta a biodegradação natural;; Fornecimento de oxigênioFornecimento de oxigênio;; Hidrocarbonetos de petróleo, solventes não-clorados, Hidrocarbonetos de petróleo, solventes não-clorados,

alguns pesticidas, preservativos de madeira e outras alguns pesticidas, preservativos de madeira e outras substâncias orgânicas.substâncias orgânicas.

Barreiras Reativas Permeáveis(BRP’s):Barreiras Reativas Permeáveis(BRP’s):

Barreiras de reduzida permeabilidade;Barreiras de reduzida permeabilidade; Derramamento de larga escala.Derramamento de larga escala.

-Vantagens:

· Habilidade dos microrganismos de biodegradar substâncias perigosas ao invés de meramente transferir o contaminante de um meio para outro;· Eficiente em meios homogêneos e de textura arenosa;· Baixo custo comparativamente a outras técnicas de remediação, se os compostos forem facilmente degradáveis;· A tecnologia pode ser considerada como destrutiva dos contaminantes;· Permite atingir concentrações alvo ambientalmente aceitáveis para o solo (destruindo a maior parte dos compostos biodisponíveis).

-Desvantagens

· Para os compartimentos água e ar, maior dificuldade de aclimatação dos microrganismos;· Limitações de escala para aplicação in situ;· Biodisponibilidade na zona saturada;· Limitações em função de heterogeneidades em subsuperfície;· Possibilidade de formação de sub-produtos tóxicos.

No momento a maior limitação da tecnologia de biorremediação é a necessidade de maior entendimento dos processos e seus controles.

Dificuldades – Os projetos de biorremediação estão ainda muito no campo da teoria no Brasil, com poucos casos práticos de uso, mas com probabilidade de expansão. Praticamente todos que militam na área de uma forma ou de outra cogitam o uso da tecnologia, seja por meio de cooperações com empresas estrangeiras, com institutos de pesquisa ou, de forma mais prática, por estarem envolvidos com projetos de remediação que já começam a demandar ações para combater os contaminantes em fase dissolvida, alvo maior da bioestimulação.

Porém, essa tendência com perfil muitas vezes comercial deve ser vista com cautela pelos potenciais clientes, ou seja, as empresas com passivos para tratar. Não só porque a maior parte das contaminações, em fase livre, demanda ações mais imediatas do que a biorremediação, com cuidados que normalmente envolvem a eliminação e o controle das fontes de contaminação, com o uso de tecnologias de extração e contenção, e ainda uma criteriosa análise de risco para avaliar as prioridades da obra. Mas também porque a técnica pode não ser viável ou indicada e, na quase totalidade dos casos, nunca é a solução-mestra para a remediação, tendo em vista suas várias limitações.

Uma fase de análise da possibilidade de biodegradação dos contaminantes, para começar, pode ser um pouco enganosa. Segundo o professor de microbiologia ambiental do Instituto de Biociências da USP, Renée Schneider (que participa de alguns projetos de biorremediação em cooperação com a Arcadis, empresa americana com filial em Cotia-SP), o comportamento dos microrganismos em processos de biodegradação é muito inconstante. “Eles podem degradar uns componentes em um dia e em outro, sem explicação aparente, não”, explica.

Mas não é apenas o “temperamento inconstante” dos microrganismos que pode afetar os planos de se desenvolver um projeto. Um outro fator muito lembrado pelos especialistas diz respeito às condições dos solos, que normalmente são muito heterogêneos, o que dificulta a dispersão dos reagentes para acelerar a ação das bactérias. Esse problema é, no caso brasileiro, agravado quando se analisa por exemplo a formação do solo da região mais industrializada do País, São Paulo, onde justamente há mais áreas contaminadas. Trata-se de uma geologia muito rica de chamados solos residuais, formados pela decomposição de rochas de basalto pelo intemperismo típico das regiões tropicais. Essa chamada “terra roxa” dificulta a distribuição dos reagentes necessários para acelerar a biodegradação de poluentes.

Apesar de a atenuação natural sempre ocorrer nas áreas contaminadas, seja por diluição, degradação ou retardamento das plumas de contaminação, muitas vezes há como ajudar as bactérias a degradarem os poluentes de forma mais rápida e eficaz. Normalmente, porém, trata-se de melhoramentos que funcionam de maneira complementar a tecnologias de extração física, como as de bombeamento ou de volatilização de compostos. Será muito difícil encontrar um sítio, sobretudo quando há fase livre de contaminantes no subterrâneo (o que ocorre em quase todas as áreas contaminadas), com potencial de ser “limpo” apenas pela chamada biorremediação.

Mesmo com as limitações, a técnica é muito estudada e deve sempre ser cogitada. E é isso o que ocorre em alguns projetos no Brasil, em vários no exterior, tornando-se tema recorrente de estudos acadêmicos e gerando literatura técnica abundante.

Atenuação Natural:Atenuação Natural:

Uso de processos naturais para degradar os contaminantes;Uso de processos naturais para degradar os contaminantes; Não age sozinhaNão age sozinha;; Orgânicos voláteis (VOC’s) não halogenados, compostos Orgânicos voláteis (VOC’s) não halogenados, compostos

orgânicos semi-voláteis (SVOC’s) e combustíveis orgânicos semi-voláteis (SVOC’s) e combustíveis derivados de petróleo;derivados de petróleo;

Atenuação natural – Mas mesmo se as condições forem as mais propícias para se iniciar um programa de biorremediação, com solo arenoso e homogêneo, bactérias apropriadas para a degradação e contaminantes em fase dissolvida, ainda assim é necessário ser muito criterioso para não se desperdiçar tempo e dinheiro com operações dispensáveis. Isso por uma razão simples: se não há risco que justifique pressa para remediar a área, sobretudo com contaminantes em sua fase dissolvida ou adsorvida no solo (muito menos suscetíveis a avançarem em direção a corpos d´água), o melhor a fazer é deixar a natureza se autodepurar. Ou seja, optar pela chamada Atenuação Natural Monitorada (ANM).

É nesse ponto que entra em questão uma ferramenta de muita importância para a boa gestão ambiental: a análise de risco. É por meio dela que se pode chegar a um bom termo para não se exigir remediações muito custosas e desnecessárias. Afinal, se uma área contaminada, por exemplo por combustível, não conta com consumo de água por poços artesianos na região e nenhum outro risco comprovadamente iminente, para que a urgência na remediação? Além do mais, mesmo que haja consumo, uma simples proibição e uma conseqüente responsabilização, para que o agente causador da contaminação forneça água gratuitamente para os lesados (prática comum em casos no exterior), têm chance de resolver a celeuma.

Um trabalho de diagnóstico correto e a implantação de um programa de ANM podem reduzir consideravelmente o valor das remediações e evitar uma nova intervenção humana no local contaminado. Não é por acaso que nos Estados Unidos, onde o mercado ambiental se encontra muito mais desenvolvido, a maior parte dos programas para remediação de contaminações provocadas por tanques subterrâneos é feita por atenuação natural (ver gráfico). Lá há quase 16 mil ANMs para contaminações de tanques, contra apenas 3 mil biorremediações in-situ com a mesma finalidade.

QUEM SÃO AS PARTES ENVOLVIDAS NA REALIZAÇÃO DA INVESTIGAÇÃO PARA REMEDIAÇÃO?

QUAIS SÃO AS OBRIGAÇÕES QUE COMPETEM AO RESPONSÁVEL PELA ÁREA JUNTO A EMPRESA CONTRATADA PARA REALIZAÇÃO

DO TRABALHO?

As partes envolvidas na realização de uma investigação para remediação são, via de regra :

· o responsável pela área;

· a empresa de consultoria contratada pelo interessado;

· o órgão ambiental competente que pode ser, conforme o caso, a autoridadeestadual ou municipal;

· outras autoridades públicas (saúde, outorga de uso de água subterrânea, uso eocupação do solo, outorga de alvarás de construção, saúde do trabalhador e saúde ocupacional, etc.),

· as pessoas diretamente afetadas pela contaminação e expostas a risco.

São obrigações que competem ao responsável pela área junto a empresa deconsultoria, entre outras:

· Identificar de maneira clara e inequívoca o motivo, a finalidade e o contexto dainvestigação requerida para a remediação,

· Informar sobre os critérios estabelecidos pelo órgão ambiental competente e osobjetivos da remediação,

· Informar sobre a definição do uso da área contaminada, orientações deplanejamento ou concepções de investidores,

· Colocar à disposição todos os pareceres, documentos, tomadas de posição,orientações e informações existentes que sejam pertinentes,

· Informar lacunas de informação, problemas e dificuldades conhecidas ou suspeitas,

· Informar o nome dos envolvidos no projeto (órgãos públicos, comissões políticas,investidores, bancos, etc.) e seus objetivos,

· Expor as relações de propriedade atuais ou futuras e

· Indicar eventuais requisitos específicos quanto ao conteúdo e à extensão dasetapas operacionais individuais (por exemplo quanto à derivação dos objetivos de remediação, tipo e avaliação de propostas, análise de custo/benefício,documentação)

QUAIS INFORMÇÕES DEVEM ESTAR CONTIDAS NOS RELTÓRIOS DEATIVIDADES FORNECIDAS PELO PRESTADOR DO SERVIÇO?

-Relatórios de atividades

As investigações efetuadas serão documentadas pelo consultor ou pela empresa contratada na forma de relatórios de atividades, incluindo:

· O nome da empresa contratada, com local e data da emissão,· Serviços executados (boletim das perfurações, descrições litológicas, plantas deconstrução e com os pontos de medição, relatórios das medições, amostragens eanálises) e informações sobre o método de investigação usado,· Natureza e extensão dos controles dos serviços adicionais,· Informações sobre o paradeiro dos resíduos gerados,· Listagem das ocorrências especiais e das situações nas quais existiram dificuldadese,· Justificativas para eventuais desvios da pauta de investigação original.