5º CONGRESSO BRASILEIRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO EM PETRÓLEO E GÁS TÍTULO DO TRABALHO:
Remoção de óleo Diesel de solo contaminado através de sistemas tensoativo/Ultra-sons
AUTORES:
Joselisse Soares de Carvalho Santos1; Afonso Avelino Dantas; Eduardo Lins de Barros Neto;
José Fabrício Carvalho de Melo
INSTITUIÇÃO:
UFRN – Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química – PPGEQ/UFRN
Campus Universitário Lagoa Nova, Natal, RN. CEP: 59072-970
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5º CONGRESSO BRASILEIRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO EM PETRÓLEO E GÁS Remoção de óleo Diesel de solo contaminado através de sistemas
tensoativo/Ultra-sons
Abstract
The current circumstance of the pollution of the world in them more takes each time to think about the
environment, therefore when observing the impact of the pollutants in the way grows in us a protector
instinct and for this we need to take attitudes that come to contribute with better conditions of life for
us and for the nature. One of the great problems of pollution is the contamination of the ground for
derivatives of oil, and in particular the fuels that are stored in submerged tanks and that when suffering
problems from chemical degradation promote the loss of material for the ground. Amongst these
contaminantes we can cite the oil diesel that it corresponds to a great percentage of the fuel
consumption of the country. An aggravating one of this problem is the type of ground where the tank
if finds, therefore in this case arenaceous alone one promotes a flow of well bigger contaminante
material that in the argillaceous ground case. Ahead of that is that it appears this work that has for
objective to study the arenaceous removal of diesel of ground for systems I contend tensoativos
optimized with ultrasound, that the property has to promote to the material, submitted the same,
vibrations in high frequency that produce microdispersions that still are improved by the presence of
the tensoativos. This type of process generates the flow of diesel adsorption in the rock for the stream
bed of the watery way facilitating the draining of the same through the porous stream bed. The
procedure used in this work consists of dealing with in finite bath samples contaminated with oil diesel
using solutions of anionics tensoativos submitted the banns ultrasound. In this case is studied the time
of contact of the ground with the solution of tensoativo and the time of treatment with the ultrasound.
The gotten results show that the high tensoativo of BHL promotes a dessorption of diesel of the
ground sharper than in the case of the pure water. Also it was evidenced that the ultrasound increases
the dessorção of diesel of the ground improving the efficiency of the process. Still we can observe that
when submitting the system to the ultrasound we have the formation of microgoticules that diesel
assists in the agitation of the way promoting a bigger dispersion it oil.
Word-key: ground ultrasound, treatment, tensoativo
1. Introdução
As contaminações por hidrocarbonetos derivados de petróleo em solo têm sido alvo de
inúmeras pesquisas e constitui um desafio para os profissionais que atuam na geotecnia, em função da
complexidade dos fenômenos geoquímicos e bioquímicos que são catalisados a partir de sua inserção
no subsolo (AZAMBUJA 2000). As interações entre solo e contaminante acontecem, em geral, por
varias forças relativamente fracas tais como dipolo-dipolo, dipolo/dipolo induzido e ligação de
hidrogênio (LUCHESE et al. 2001).
O óleo diesel tem causado problemas ambientais, entre eles se destacam os vazamentos dos
tanques de combustíveis que são corroídos no decorrer do tempo provocando assim à contaminação do
solo na região, com isso o intuito deste trabalho é desenvolver um método pelo qual possamos
remediar os solos contaminados por óleo diesel. Embora, sabemos que esse tipo de remediação em
certos casos nos deixa apreensivos devido à instabilidade do solo, que são classificados como:
arenoso, argiloso, siltoso, humífero e calcáreo. O solo pode ser caracterizado através da composição,
características e comportamento dos seus constituintes sólidos (COSTA 2004). Porém, o solo arenoso
possui diâmetros variados de acordo com a granulometria, como também possui grande quantidade de
5º CONGRESSO BRASILEIRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO EM PETRÓLEO E GÁS areia que proporciona uma melhor passagem de água e circulação de ar, sendo muito permeável. Ele
não é muito favorável às plantas e aos microorganismos, devido a pouca umidade e a falta de
substâncias que eles necessitam. Quanto a sua composição química há presença de cristais quartzo e
óxido de ferro, além 70% de areia, já a sua granulometria variam de acordo com o tamanho da
partícula, a areia fina está entre 0,005 e 0,05mm, areia média encontra-se entre 0,42 e 2mm, areia
grossa tem um diâmetro na faixa de 2,0 e 2,8mm (BAIRD 2002). Por esse motivo iremos trabalhar
com esse tipo de solo que tem uma facilidade de permear as substâncias líquidas devido à espessura
dos poros.
O transporte e a distribuição de combustíveis derivados de petróleo (óleo diesel, gasolina e
outros) representam atividades de elevado risco ambientais, principalmente em função da
possibilidade de acidentes durante o transporte e de vazamentos devidos a estocagem inadequada
(HALMEMEIS et al. 2003). Esses compostos orgânicos agridem os aqüíferos devido à baixa
solubilidade em água, como também aos solos que possuem certa probabilidade de absorverem tais
substancias.
A motivação para remediar o óleo diesel do solo, está voltada para beneficiar o meio ambiente
e os que nele habitam, sendo necessário o uso de técnicas in-situ ou ex-situ. Neste trabalho foram
realizados estudos sobre uma das técnicas ex-situ, com auxilio de tensoativos e ultrassom. Os
tensoativos são moléculas anfifílicas formadas por um grupo estrutural com afinidade por componente
apolar, chamado de grupo hidrofóbico, ligado a outro que tem afinidade por componente polar
chamado de grupo hidrofílico (PAULINO 2007); já o ultrassom tem a função de dissipar energia
através de vibrações, fazendo com que ocorra elevação das substancias mais leves, sendo emitidas
para a superfície do recipiente em análise (ABRAMOV 2008).
2. Metodologia
Para realização dos ensáios, foram utilizadas amostras de solo arenoso em presença de água e
tensoativo seguido de agitação mecânica.
A areia utilizada no processo foi lavada com água para remoção de resíduos que após secagem
e peneiramento foi utilizada uma faixa granulométrica que passaou pela peneira de 35 e retida na
peneira de 48 mesh, que correspondendo a um diâmetro médio de 0,356 mm (GOMIDE 1983). Após a
caracterização do solo, realizou-se uma contaminação com óleo diesel a uma proporção de 1 para 10.
Para remoção de óleo no solo arenoso, foi adicionada água e/ou soluções de tensoativos a um
aconcentração de 0,2% em nonilfenolpolietoxilado (9,5 óxido de etileno). Para se ter uma comparação
da água, solução de tensoativo e ultrason foram realizados diversos ensaios associado e não
associados.
O equipamento de ultrasson utilizado foi da marca Físher Scientific, modelo FS20H, onde as
amostras foram submetidas a um tempo de 10 minutos de agitação.
A quantificação da da remoção do óleo diesel, foi realizada utilizando um espectrofotômetro
UV/Visível modelo Libra S12, onde a análise foi executada a um comprimento de onda de 326 nm. A
figura 1 mostra a curva de calibração da concentração de diesel no meio como função da absorbância.
5º CONGRESSO BRASILEIRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO EM PETRÓLEO E GÁS Figura 1: Curva de calibração para determinação de óleo diesel removidonas amostras de solo arenoso.
3. Resultados e Discussão
Os resultados obtidos denotam a quantidade percentual de óleo diesel removido. Nas amostras
de solo arenoso contaminado. Foram utilizados hexano e álcool etílico como solubilizantes do diesel
residual impregnado na areia, representados.
A figura 2 mostra os resultados obtidos no tratamento da areia impregnada com diesel tratada
com os vários tipos de combinações entre tensoativo, água, agitação mecânica e ultrason.
Figura 2 : Óleo diesel residual impregnado no solo após tratamento com soluções aquosas (1) solução
de tensoativo seguido de vibrações em ultrason, (2) solução de tensoativo seguindo de agitação
mecânica, (3) água seguida de ultrason, (4) água com agitação mecânica (5) lavagem direta com álcool
(amarelo) e hexano (verde).
Analisando a figura 2 pode-se observar que o sistema utilizando o ultrason tem uma eficiência
de remoção maior que o por agitação mecânica no caso do sistema envolvendo tensoativo, mas sem os
tensoativos a eficiência é maior na agitação mecânica que por ultrason. Isto pode ser explicado pelo
5º CONGRESSO BRASILEIRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO EM PETRÓLEO E GÁS fato de que no meio contendo tensoativo a interação do óleo impregnado na rocha com a água é maior
que na agitação mecânica e esta propriedade permite que a cavitação no filme adsorvido promovida
pela vibração ultrasônica rompa o mesmo possibilitando assim o processo de dessorção do óleo para o
meio.
No sistema sem tensoativo a cavitação provocada pelo ultrason não é suficientemente forte
para romper o filme de óleo adsorvido, logo a agitação mecância é mais eficiente.
Analisando ainda a Figura 2 pode-se observar que a remoção do óleo residual impregnado na
rocha com o hexano é bem mais eficiente que no caso do álcool, mas a adição do álcool foi também
importante para viabilizar a miscibilização do óleo dessorvido no meio líquido e assim permitir a
análise no espectrofotômetro de absorção molecular UV-visível. O ítem 5 da figura 2 representa
somente a lavagem direta do solo com os solventes álcool e hexano.
4. Conclusões
Os resultados deste trabalho nos levaram a concluir que o ultrason pode induzir a dessorção de
óleo em uma superfície, mas necessita de um agente redutor de tensão interfacial que promova uma
redução da energia necessária para dispersar o óleo no meio fluido.
5. Agradecimentos
Em primeiro lugar agradeço a Deus, aos professores Eduardo e Afonso, como também a ANP
(Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis), a UFRN (Universidade Federal do
Rio grande do Norte) ao PRH-14 e ao LTT (Laboratório de Tecnologia de Tensoativos)
6. Referências Bibliográficas
AZAMBUJA, E.; CANCELIER, D.B.; NANNI, A.S (2000) Contaminação dos solos por LNAPL:
discussão sobre diagnóstico e remediação. Anais do II Simpósio de Prática de Engenharia
Geotécnica da Região Sul, Porto Alegre, p.185 – 202.
BAIRD, Colin. Quimica Ambiental. 2ª Porto Alegre: Bookmam, 2002.
BRASIL.Cetesbe.Solo.Disponívelem:<www.cetesbe.sp.gov.br/Solo/solo/poluicao.asp>.Acesso em: 28
nov. 2008.
COSTA, J. B.; Caracterização e construção do solo. Lisboa: Fundação Calouste Guylbernkian,
2004.
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GOMIDE, Reinaldo. Operações Unitárias: 1o volume: operações com sistemas sólidos granulares.
São Paulo: Câmara Brasileira do Livro, 1983
HALMEMIES, S.; GRONDAHL, S.; NENONENS, K.; TUHKANEN, T. Estimation of the time
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laboratory. Spill Science & Technology Bolletin. V. 8, p.451-465, 2003.ABRAMOV, O.v. et al.
Extraction of bitumen, crude oil and its products from tar sand. Ultrasonics Sonochemistry,
Moscow, n. , p.408-416, 17 out. 2008. Elsevier.
LUCHESE, B. E.; FAVERO, B. O. L.; LENZI, E. Fundamentos da Química do Solo 1ª edição, 2001.
5º CONGRESSO BRASILEIRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO EM PETRÓLEO E GÁS PAULINO, L. C. Estudo de Sistemas Microemulsionados Utilizando Água do Mar na Recuperação
Avançada de Petróleo. 2007. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia,
Departamento de Engenharia Química, UFRN