Provect-ISCR-IRM ® reagente sólido antimetanogênico para ISCR e estabilização de metais pesados
Agente remediador registrado e licenciado pelo IBAMA para utilização no Brasil ( ver documentação – PDF)
Provect-IRM® emprega a tecnologia ISCR comprovada da Provectus para estabelecer e facilitar as reações de adsorção e precipitação para imobilização de metal pesado. É composto por vários reagentes em um único produto:
• Provect-CH4® (uma fonte proprietária de Monacolin-K e outras estatinas naturais que atuam como inibidores metanogênicos)
• Fontes de carbono orgânico múltiplas, hidrofílicas e ricas em nutrientes (materiais vegetais, algas, propionato de cálcio) → 390 g H / lb de produto.
• Pequeno (cerca de 10 a 25 mícrons) ZVI → área de superfície de ZVI reativo de 25 pés / produto lb.
• Captadores químicos de oxigênio para ajudar a manter as condições reduzidas durante a mistura.
• Vitaminas integradas, fontes minerais (extratos de levedura) especialmente selecionados para o crescimento e desenvolvimento de organismos anaeróbios.
• Sulfato de potássio e magnésio para ajudar a promover a formação de complexos minerais de sulfeto de ferro, quando necessário.
• Carvão ativado para ajudar a sequestrar complexos organo-metálicos.
Provect-IRM ®
Mais notavelmente, Provect-IRM ® inibe exclusivamente a atividade de metanógenos (Scalzi et al, 2013, 2014) durante os processos sinérgicos de ISCR. Isso reduz muito a biossíntese de metais metilados (organo) móveis altamente tóxicos, o que é uma consequência muito negativa das reações / práticas de imobilização ISCR convencionais. No processo, todas as espécies de metal são rapidamente sequestradas para imobilização segura, estável e de longo prazo de contaminações por metais pesados. Além de evitar os problemas de segurança associados ao metano elevado nas águas subterrâneas, gases / vapores do solo e ar interno / ambiente, o Provect-IRM ® também promove o uso mais eficiente do doador de hidrogênio para ações de remediação mais econômicas e eficazes.
Uma das primeiras perguntas sobre a eficácia da tecnologia (ISCR) é “Quanto tempo dura”? Por volta de 2003, os cientistas agora na Provectus começaram a trabalhar com um cliente industrial para desenvolver respostas a essas perguntas e tem havido inúmeras publicações de estudos de laboratório e de campo que posteriormente comprovaram os seguintes cálculos e estimativas. Para este exemplo, a água subterrânea em um local hipotético contém 2 mg / L de OD, 5 mg / L de TCE, 5 mg / L de nitrato e 20 mg / L de sulfato. A velocidade do fluxo da água subterrânea é de 0,10 m / dia com porosidade do aquífero de 0,25. Uma zona de tratamento ISCR foi estabelecida com 6 m de largura adicionando 0,5% (base de massa do solo) de Provect-IR que contém 90% de carbono + 10% de ZVI.
Considerações Teóricas – Consumo de Ferro
A taxa potencial de consumo de ZVI foi calculada usando reações padrão com COIs e aceptores de elétrons inorgânicos presentes em um site hipotético (é claro que os mesmos cálculos podem ser feitos usando dados específicos do local). Os cálculos de consumo de ZVI são baseados em uma célula unitária com uma área de superfície de face de 1 m 2 da zona remediada pelo Provect-IR, ou um volume de 6 m 3 de material de aquífero remediado, contendo cerca de 11 kg de ZVI. Aqui, o doador de elétrons de carbono não foi incluído nos cálculos de consumo do aceptor de elétrons. A corrosão da água (oxidação) consome o ZVI, resultando na geração de ferro, gás hidrogênio e produção de íons hidróxido e um aumento no pH e diminuição no Eh (Eq. 1):
Fe0+ 2H2 O → Fe2++ H2(aq) + 2OH
As taxas de corrosão de vários materiais ZVI na água variam entre 0,1 a 0,6 mmol / kg Fe / dia (Reardon, 2005). A taxa de corrosão de 0,3 mmol / kg Fe / dia é aplicada ao ZVI particulado usado no Provect-IR. No campo, a taxa de corrosão ferro-água é independente da velocidade do fluxo do lençol freático. Com base na taxa de corrosão da água de 0,3 mmol / kg Fe / dia, o consumo anual de ferro devido à corrosão da água neste local hipotético seria de cerca de 135g / ano. Isso é equivalente a cerca de 1,2% do ZVI total presente nos 6 m ampla zona de tratamento ISCR. Qualquer oxigênio dissolvido também corroerá (consumirá) o ZVI (Eq.2):
4Fe0+ 3O2(aq) + 12H+ → 4Fe3+ + 6H2O
Com base nas suposições acima, a quantidade anual de OD (2 mg / L ou 0,063 mmol / L) entrando em uma célula da unidade da zona de tratamento do ISCR seria de 18 g / ano (0,57 mol / ano). Visto que quatro moles de ferro são consumidos para cada três moles de OD, a taxa de consumo anual de ferro seria de 43 g / ano (0,76 mol / ano). Esta quantidade de ferro representa cerca de 0,4% do ZVI total na zona de tratamento de ISCR. A descloração redutiva completa de TCE e a oxidação de ZVI correspondente podem ser expressas pelo seguinte (Eq. 3):
C2HCl3 + 3Fe0+ 3H2O → C 2H4+ 3Fe2+ +3Cl–+ 3OH–
A quantidade anual de TCE (5 mg / L ou 0,038 mmol / L) entrando na célula unitária da zona ISCR seria 46 g / ano (0,35 mole / ano). Uma vez que três moles de ferro são consumidos para cada mol de TCE, a taxa de consumo anual de ferro seria de 58 g / ano (1,04 mol / ano) ou 0,6% da massa de ZVI disponível na zona de tratamento ISCR. Se presente, redução de nitrato por ferro granular resulta na produção de amônia / amônio (Eq. 4):
NO3-+ 9 H+ + 4Fe0 → NH3 + 3H2O + 4Fe2+
A redução completa de 5 mg / L de nitrato (0,08 mmol / L) por ZVI resultaria no consumo de um fluxo de massa anual de nitrato na célula unitária da zona ISCR de 46 g / ano (0,74 mol / ano). Quatro moles de ferro são consumidos para cada mol de nitrato; portanto, a taxa de consumo anual seria igual a 165 g / ano (2,94 mol / ano) ou 1,6% do ZVI disponível. O sulfato (SO42-) na presença de ferro pode sofrer redução para sulfeto (Eq. 5):
4Fe0+ SO42- + 9H+ → HS– + 4Fe2++ 4H2 O
Se a redução completa do sulfato ocorreu devido à oxidação de ZVI, a quantidade anual de sulfato (20 mg / L ou 0,21 mmol / L) entrando na célula unitária da zona ISCR seria de 183 g / ano (1,9 mol / ano). Uma vez que quatro moles de ferro são consumidos para cada mol de sulfato, a taxa de consumo anual de ferro seria de 426 g / ano (7,6 mol / ano) ou cerca de 4% do ZVI disponível. Se a redução do aceitador de elétrons e a degradação de VOC não competirem com corrosão da água de ZVI, a taxa de consumo anual de ZVI seria cerca de 7 ou 8% do ZVI disponível. Isso resultaria em uma vida útil de ZVI conservadora em uma zona de tratamento de ISCR do Provect-IR de cerca de 13 a 15 anos neste site hipotético.
Considerações teóricas – Consumo de carbono
O componente de carbono do Provect-IR é composto em parte por materiais de plantas processados, algas marinhas / algas e outras partículas de carbono orgânico fibroso. Por causa da predominância de celulose e hemicelulose nas partículas, essas partículas se degradarão mais lentamente (duram mais) do que as formas mais solúveis de carbono, como lactatos, óleos e outros aditivos à base de glicose.
O consumo de carbono (decadência) na subsuperfície é frequentemente assumido como seguindo um modelo de primeira ordem. Em condições aeróbicas do solo, a celulose demonstrou persistir por vários meses (Cheshire 1979, Kassim et al, 1981) e se degradar mais lentamente em condições anaeróbicas saturadas. Em outros estudos, uma constante de decaimento de carbono de primeira ordem (K) de 1,6E-3 dia-1 foi obtida em colunas de celulose usadas para promover a desnitrificação exposta a fluxo de anitrato de cerca de 70 a 75 mg / L nitrato-N à temperatura ambiente (Vogan 1993 ) Isso equivale a uma perda de 50% de celulose em cerca de 300 dias ou 10 meses. Taxas mais baixas de degradação (K de 5E-4 dia-1) foram obtidas em colunas de serragem expostas ao mesmo fluxo. A serragem contém uma proporção relativamente maior de hemicelulose e lignina. Em situs, os sistemas desnitrificantes baseados em poeira operam há 15 anos em temperaturas de campo (Robertson et al, 2008).
Dado que a demanda de carbono nas condições acima é muito maior do que geralmente ocorre em plumas de contaminantes orgânicos, essas taxas publicadas de degradação de carbono indicam que o componente de carbono do Provect-IR também deve durar> 5 anos no subsolo.
Conclusões
Cálculos matemáticos sob considerações teóricas locais concluíram que o componente ZVI de Provect-IR permanecerá ativo em um ambiente de aquífero subterrâneo por pelo menos 10 anos, e que os componentes de carbono orgânico permanecerão ativos em um ambiente de aquífero subterrâneo por pelo menos 5 anos. Os dados de campo mostraram longevidade de mais de 4 anos. Existem muitos fatores que podem influenciar a longevidade real observada em um determinado local: temperatura, velocidade do fluxo da água subterrânea, demanda do aceitador de elétrons, massa aplicada, método de instalação e química inorgânica. Mas com base nesses fatores, parece que o Provect-IR (contendo 10% ZVI a 40% ZVI) persistirá por pelo menos 5 anos na maioria dos ambientes subterrâneos
Mais informações: ( PDF em inglês)
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