Atualizações para nossa indústria sobre questões associadas à produção excessiva de metano durante ações de remediação in situ
Gerenciando riscos de metanogênese excessiva durante ações de remediação in situ
O consumo microbiano de carbono orgânico ou doadores de elétrons (açúcares, óleos vegetais [emulsificados], lecitina, vários compostos de liberação de hidrogênio) usados na biorremediação resultam continuamente em subprodutos da fermentação (por exemplo, ácidos graxos voláteis) e produtos finais, como dióxido de carbono, metano e água até que todo o carbono seja consumido. A fonte de carbono orgânico que resulta em altos níveis de produção de metano não são os contaminantes clorados, mas sim as alterações usadas para induzir as condições anaeróbias necessárias para as reações de descloração redutiva. Se não controlados, os níveis elevados de metano representam: i) ineficiência (conforme o hidrogênio sai do sistema), ii) potencial de migração de vapor induzido e iii) problemas potenciais de saúde e segurança, como risco de explosão (aqui, o acúmulo confinado é necessário, alta pressão é não é necessário na presença de uma fonte de ignição). Consequentemente, a metanogênese excessiva deve ser evitada e / ou gerenciada de forma apropriada durante a remediação por meio de: i) seleção / dosagem de alteração adequada, ii) monitoramento contínuo, iii) confirmação de dados e / ou iv) respostas técnicas ou de engenharia.
Metano é um gás do efeito estufa
Seleção / dosagem adequada de alterações: as ações de remediação ISCR e ISCO convencionais geralmente alimentam os metanógenos (Archaea) mais do que os micróbios desejados. Provect-CH4® representa nosso mais recente avanço na ciência de reagentes antimetanogênicos aplicados (RAMAs). É uma mistura patenteada de óleos essenciais / saponinas (potencialmente em combinação com extrato de arroz com fermento vermelho) combinada com outros materiais para evitar a produção excessiva de metano durante a ação de remediação, controlando especificamente o crescimento e a proliferação de arquéias.
Monitoramento contínuo: VaporSafeTM representa o primeiro monitoramento de vapor automatizado em tempo real e baseado na web (gases, pressão, etc.) e plataforma de resposta da indústria. Medições contínuas de grau de laboratório de até 16 locais são entregues automaticamente na web, processadas, visualizadas e, quando os limites são excedidos, alertas e controladores são acionados imediatamente.
Confirmação de dados: Análises de carbono estável (d13C) e radiocarbono natural (D 14C) fornecem identificação conclusiva de fontes de metano nos gases do solo, água subterrânea, solos vadosados e ar ambiente / interno. Através do decaimento do isótopo de radiocarbono natural, durante um intervalo de tempo de aproximadamente 50.000 anos, o carbono que antes era moderno e rico em 14C não contém mais 14C. Portanto, as moléculas à base de petróleo são desprovidas de 14C, o que permite seguir o ciclo C em ambientes modernos. O d13C permite a interpretação de dados adicionais: como nenhuma alteração ocorre no d13C em ecossistemas microbianos complexos, esses dados fornecem: i) capacidade de impressão digital de uma fonte de contaminante orgânico; ii) uma segunda variável para avaliação da (s) fonte (s) de CO2 ou metano; e iii) diagnóstico de respiração microbiana ou oxidação e produção de CH4. Exemplos específicos de estudos estão disponíveis em https://strategic-carbonllc.com/.
Respostas técnicas ou de engenharia: Essas tecnologias integradas podem ser implementadas como um serviço pronto para uso para ajudar você e seus clientes a abordar de forma mais eficaz a eficácia corretiva, gerenciar riscos potenciais de metano e atender com sucesso aos crescentes requisitos regulatórios relativos à metanogênese durante ERD e ISCR aplicações, especialmente em ambientes industriais e residenciais.
Para mais informações, contate-nos pelo e-mail contato@provectusbrasil.com.br.
Fontes
High-Frequency Continuous Monitoring to Track Vapor Intrusion Resulting From Naturally Occurring Pressure Dynamics – By Vitthal Hosangadi, B. Shaver, B. Hartman, M. Pound, M. L. Kram, and C. Frescura – (REMEDIATION Spring 2017)
Dynamic Subsurface Explosive Vapor Concentrations: Observations and Implications – By Mark L. Kram, P. M. Morris, and L. G. Everett (REMEDIATION Winter 2011)
Proposed Regulatory Framework for Evaluating the Methane Hazard due to Vapor Intrusion – By Bart Eklund
Stable and Radio Isotope Analysis to Identify Sources of Methane during a Remedial Action – By Rick Coffin, E. Benson, and J. Mueller (Eleventh International Conference on Remediation of Chlorinated and Recalcitrant Compounds – April 8-12, 2018 | Palm Springs, California)
Procedures for Evaluating Potential Methane Hazard at Vapor Intrusion Sites – By Bart Eklund, J. Sepich, and R. Legrand (Vapor Intrusion, Remediation, and Site Closure Conference- September 10-11, 2014)
EPA Method 3810 Stable and Radio Isotope Analysis to Identify Methane Sources During a Remedial Action – By Richard Coffin an J. Mueller
Oswer Technical Guide For Assessing And Mitigating The Vapor Intrusion Pathway From Subsurface Vapor Sources To Indoor Air (U.S. EPA Office of Solid Waste and Emergency Response)
Did My Remedial Amendment Produce All That Methane? – By Rick Coffin (Strategic Carbon, LLC), James Peale (MFA, Inc.), Tom Boyd (NRL) and Jim Mueller (Provectus Environmental Products, Inc.)
Where Is All This Methane Coming From? Carbon Isotope Source Tracking – Aquifer/Groundwater Assessment Carbon Isotope Source Tracking – Soil Gass
RECENTEMENTE, A PEROXYCHEM LLC LANÇOU UM “BOLETIM TÉCNICO” QUE CONCLUIU, EM PARTE, QUE:
“As aplicações de campo de rotina de EHC® não resultaram em acúmulo excessivo de metano. Ocasionalmente, concentrações mais altas de metano foram observadas em locais com litologias mais permeáveis onde EHC foi aplicado em taxas de carregamento mais altas (por exemplo, acima de 0,25% de EHC por massa de solo) em profundidades mais rasas (por exemplo, 10 a 15 pés bgs). Quatro exemplos de campo mostrando medições de gás metano de zero a 6,5 mg / m3 são resumidos. ” ( Veja aqui o PDF em inglês)
Esta conclusão foi baseada, em parte, em dados apresentados a partir de aplicações de campo de EHC® – um reagente ISCR convencional – em dois locais no noroeste dos EUA. Curiosamente, abaixo estão alguns dados de um projeto de EHC em outro local (site industrial com solventes clorados) no noroeste dos EUA, onde o reagente foi aplicado em profundidade (cerca de 40 a 120 pés bgs) a uma taxa de carregamento <0,25%. Os dados de monitoramento de desempenho subsequentes mostraram remoção de contaminantes eficaz e bem-sucedida, mas isso foi acoplado à produção significativa de metano nas águas subterrâneas (Figura 1), onde as concentrações estavam acima do limite de solubilidade e a liberação de gases nas amostras foi ocasionalmente observada. A produção de metano atingiu um pico de> 800 mg / L cerca de 6 meses após as adições de EHC e permaneceu elevada por aproximadamente 10 a 12 meses.
Figura 1. O EHC® foi adicionado entre dezembro de 2008 e maio de 2009. Os dados da água subterrânea foram coletados de aproximadamente 28 poços aluviais profundos (selecionados principalmente entre 60 e 160 pés bgs) e 5 ou 6 poços rasos (selecionados 25-35 pés bgs).
CORRESPONDENTEMENTE, O “BOLETIM TÉCNICO” DA PEROXIQUEM TAMBÉM DECLAROU:
“O componente ZVI do EHC tem uma capacidade conhecida de armazenar gás hidrogênio na estrutura da rede, mediando assim o acúmulo de altos níveis de gás hidrogênio que podem estimular metanogênese excessiva.”
“O alto teor de ferro do EHC (ou seja, 40% ZVI w / w), resulta na formação de uma variedade de minerais férricos que servem como aceitadores de elétrons para bactérias redutoras de ferro que competem com metanógenos por doadores de elétrons disponíveis, suprimindo assim a formação de metano. ”
EM RESPOSTA A ESTES CONCEITOS, ACHAMOS QUE O ARTIGO RECENTE ABAIXO É MUITO INTERESSANTE:
Existem benefícios claros para a presença de ZVI em um reagente ISCR (Brown et al., 2009; Dolfing et al, 2008) e Provect-IR® e Provect-IRM ™ sempre contiveram ZVI como ingrediente principal. No entanto, esses reagentes ISCR antimetanogênicos específicos são realmente diferentes, pois incorporam exclusivamente o controle ativo da metanogênese para fornecer ações corretivas mais seguras e eficazes.
Em resumo – Veja por si mesmo! Quando os reagentes são aplicados de forma eficaz, o ISCR geralmente resulta na remoção eficaz e sustentada de contaminantes sob uma ampla gama de condições. No entanto, pode ocorrer metanogênese excessiva, provavelmente concentrada nas áreas que foram tratadas diretamente (Figura 2). Quando controlado, o principal benefício para a maioria das aplicações corretivas é a eficiência melhorada, por exemplo, melhor “consumo de combustível” = requer menos alteração e menos custo associado à sua aplicação em campo (Mueller et al., 2014).
Por nossas próprias razões, alguns de nós adotarão mais prontamente do que outros avanços tecnológicos válidos. No final, cientistas e profissionais eficazes empregarão as tecnologias que consideram que melhor atendem a seus clientes. Mais discussões sobre o tópico em geral podem ser encontradas aqui: http://www.provectusenvironmental.com/about-us/presidents-message/.
Figura 2. Condições generalizadas da água subterrânea após a adição de várias alterações ERD e ISCR (de B.M Henry seguindo AFCEE et al., 2004).
Referências citadas: AFCEE. 2004. Principles and Practices of Enhanced Anaerobic Biorremediation of Chlorinated Solvents.
Brown, R., J. Mueller, A. Seech, J. Henderson, J. Wilson. 2009. Interações entre vias biológicas e abióticas na redução de solventes clorados. Remediation Journal Winter 2009, páginas 9-20.
Dolfing, J. M. van Eekert, A. Seech, J. Vogan e J. Mueller. 2008. In Situ Chemical Reduction (ISCR) Technologies – Significance of Low Eh Reactions. International Journal of Soil & Sediment Contamination Volume 17, Issue 1, Pages 63-74.
Mueller, J., A. Karachalios e T. Fowler. 2014. Controlando a produção de metano durante as aplicações ERD e ISCR. Pollution Engineering News, outubro pp 24-29.
ACHAMOS QUE ESTE É UM ARTIGO MUITO INTERESSANTE ( LEIA O ARTIGO COMPLETO)
Um hotspot de anomalias de coluna total de metano centrado na região de Four Corners de 2003 a 2009 foi identificado quando um instrumento de medição de metano baseado em satélite estava operacional. Em abril de 2015, os cientistas da NASA conduzirão um estudo focado em verificar o hotspot e determinar a causa das concentrações excepcionalmente elevadas de metano.
Esperemos que ninguém lendo este tenha aplicado um ERD convencional ou alteração ISCR perto de Farmington, Novo México.
LITÍGIO AMBIENTAL, CONFORMIDADE E CUSTOS TRANSACIONAIS AUMENTARAM COMO RESULTADO DA NOVA ORIENTAÇÃO DE INTRUSÃO DE VAPOR DA EPA
Item de ação: A intrusão de vapor tem sido a principal preocupação dos órgãos ambientais estaduais e federais na última década e, portanto, as ações corretivas incluem a migração de vapor e a intrusão como uma via de exposição. Agora, a direção e os métodos para avaliar a intrusão de vapor foram formalizados e aprimorados pela emissão da EPA de novos documentos de orientação de intrusão de vapor. A emissão desses documentos de orientação pela EPA provavelmente aumentará os custos de devida diligência transacional e os custos de litígios, e os estados certamente seguirão a liderança da EPA no desenvolvimento de diretrizes formais de investigação de intrusão de vapor.
Em 11 de junho de 2015, a Agência de Proteção Ambiental dos EUA (“EPA”) divulgou dois documentos de orientação técnica que abordam atividades de avaliação e mitigação em sites residenciais e não residenciais onde a intrusão de vapor é uma preocupação real ou potencial, incluindo locais sendo investigados de acordo com CERCLA e RCRA.
A intrusão de vapor refere-se à migração de vapores de fontes subterrâneas contaminadas, como água subterrânea, através do solo e em edifícios e estruturas sobrejacentes. A intrusão de vapor pode ser uma preocupação potencial em qualquer edifício localizado próximo ao solo ou água subterrânea contaminada com materiais perigosos que formam vapor.
O foco da EPA na intrusão de vapor cresceu significativamente na última década, assim como o foco das agências reguladoras estaduais envolvidas na revisão e direcionamento de ações corretivas para lidar com liberações de materiais perigosos. Os novos documentos de orientação incorporam as recomendações atuais da EPA para identificar, avaliar e gerenciar a intrusão de vapor, ao mesmo tempo que fornecem algumas abordagens técnicas flexíveis para acomodar as condições e circunstâncias específicas do local. Esses documentos de orientação tinham como objetivo promover a consistência nacional na avaliação e abordagem da via de exposição humana por intrusão de vapor em locais contaminados. De fato, muitos estados estão aguardando a publicação desses documentos de orientação antes de lançar seus próprios documentos de orientação de intrusão de estado de vapor. Os dois novos documentos de orientação de intrusão de vapor, que ainda não foram publicados no Federal Register, substituem e substituem o Draft Vapor Intrusion Guidance de 2002 da EPA.
O Guia Técnico para Avaliação e Mitigação do Caminho de Intrusão de Vapor de Fontes de Vapor de Subsuperfície ao Ar Interior aplica-se a todos os locais sendo avaliados sob estatutos corretivos federais. Este documento de orientação aborda avaliações preliminares de intrusão de vapor, amostragem, avaliações de risco, cenários de exposição, mitigação e remediação de subsuperfície. O segundo documento de orientação, o Guia Técnico para Abordar a Intrusão de Vapor de Petróleo em Locais de Vazamento de Tanques de Armazenamento Subterrâneo, aborda locais onde a intrusão de vapor relacionada à contaminação de petróleo de tanques de armazenamento subterrâneos é uma preocupação potencial. Além disso, a EPA possui uma Calculadora de Nível de Triagem de Intrusão de Vapor (“VISL”) para auxiliar na identificação dos níveis de triagem aplicáveis para um determinado local.
Em locais onde a intrusão de vapor representa um perigo potencial ou real para a saúde ou segurança dos ocupantes, as exposições geralmente podem ser evitadas ou reduzidas por meio de ações relativamente simples, como alterar a pressão e ventilação do edifício. Na maioria dos casos, os custos associados ao tratamento da intrusão de vapor podem ser administráveis, resultando no que a EPA acredita serem benefícios de longo prazo, incluindo melhoria da saúde pública e ações de resposta menos onerosas. A EPA acredita que esses benefícios são especialmente prováveis quando as ações são realizadas no início.
Os novos documentos de orientação, nos quais a EPA se baseará em relação à resposta e aplicação, resultarão em vários impactos. Em primeiro lugar, o foco da EPA na intrusão de vapor provavelmente aumentará as obrigações corretivas segundo a CERCLA e outros estatutos que exigem correção, como o RCRA. Em segundo lugar, os custos de devida diligência associados às transações que envolvem a venda, compra ou arrendamento de bens imóveis tendem a aumentar à medida que as partes envolvidas nessas transações determinam que os riscos associados a possíveis problemas de intrusão de vapor justificam investigação e mitigação, o que pode até incluir locais onde ações corretivas já foram implementadas e receberam um status de “nenhuma ação adicional” se esses locais não foram investigados anteriormente com “intrusão de vapor” como uma via de exposição. Terceiro, a investigação adicional sobre o potencial de intrusão de vapor conforme estabelecido nos novos documentos de orientação pode resultar em litígios privados que servem para fornecer aos demandantes outra causa de ação pela qual reivindiquem exposição a vapores de materiais perigosos e contaminantes, e danos resultantes dessa exposição. Em casos envolvendo propriedades que receberam aprovação de ação corretiva sem qualquer foco em uma via de intrusão de vapor, a capacidade de se defender contra tais litígios pode ser difícil.
Os novos documentos de orientação e ferramentas de apoio podem ser encontrados clicando no seguinte:
Vapor Intrusion Screening Level (“VISL”) Calculator [EXCEL]
VISL User Guide [PDF]
por Thomas Duncan, Margaret Anne Hill | Roma LLP em branco
GERENCIAMENTO DE POÇOS DE MONITORAMENTO PRESSURIZADO
Antecedentes: As tampas dos poços têm uma variedade de formas, tamanhos e funções. A maioria é projetada para ser estanque, muitos são à prova de gás e alguns são equipados com portas de amostragem de gás, conforme mostrado abaixo:
Você já removeu uma tampa de um poço de monitoramento de aquífero, ou pelo menos viu isso ser feito? Se sim, então provavelmente você viu alguém fazendo algo muito semelhante ao mostrado abaixo:
Parece um procedimento muito simples e seguro, certo? Tendo feito isso muitas vezes nós mesmos, pensamos assim também (claro – alguns poços assobiaram, amostras borbulharam e os vapores cheiravam a Fogo do Inferno, mas vimos isso como coisas boas, de uma perspectiva de “micróbios” de terceira pessoa). No entanto, à medida que consideramos mais cuidadosamente as questões associadas à metanogênese excessiva durante as ações de remediação, os profissionais estão mais atentos ao processo geral. Consequentemente, recebemos vários relatórios de incidentes e quase acidentes associados à remoção de tampas ou à obtenção de amostras de poços de monitoramento que foram pressurizados como resultado do acúmulo de metano.
Problema: Durante as ações de remediação usando fontes convencionais de carbono e reagentes ISCR, a produção de metano pode ser excessiva e o gás pode se acumular dentro de poços de monitoramento vedados. Olhando para a foto novamente, podemos ver a proximidade da cabeça e rosto do técnico de campo em relação a boca do poço, bem como ele remove a camara de calçada ou tenta abrir a boca de amostragem (ou seja, centímetros diretamente acima do poço – amarelo seta)
Embora protegido no grau que o EPI convencional oferece (proteção para os olhos, luvas, colete reflexivo, etc.) ao abrir um poço pressurizado, a pessoa está potencialmente exposta a:
1 – Água (contaminada) jorrando da porta de amostragem;
2 – Os próprios tampões são projetados para cima; e
3 – Vapores sendo emitidos do poço (contêm H2S e VOCs; concentrações de metano superiores a 45% foram relatadas em locais onde fontes de carbono emulsionadas foram utilizadas para apoiar ERD.
Lições aprendidas: a geração de gás metano deve ser um subproduto esperado dos processos de biorremediação in situ, especialmente aqueles que empregam fontes de carbono convencionais que não controlam ativamente os metanógenos (por exemplo, substratos como óleos, lecitinas, óleos emulsificados / lecitinas, outro hidrogênio orgânico doadores, reagentes ISCR convencionais, etc.). Como tal, os pontos de monitoramento podem acumular metano e outros gases que podem levar ao aumento da pressão dentro dos poços.
Potenciais medidas de controle:
1 – Ao remover tampas ou coletar amostras de qualquer poço de monitoramento, os técnicos de campo devem prever altas pressões: não se posicione acima do poço e fique de costas para a potencial “trajetória de vôo” ou “linha de fogo” ao abrir o poço / porta de amostragem.
2 – Os poços podem ser equipados com tampas ventiladas para permitir que o gás se dissipe lentamente e evitar o aumento de pressão. O monitoramento do ar para gases inflamáveis e tóxicos pode ser necessário.
3 – As tecnologias de controle de metano, como Provect-CH4 ™ ou agentes remediadores antimetanogênicos, como as oferecidas pela Provectus Environmental Products, Inc. (Provect-IR®, Provect-IRM ™, ERD-CH4 ™, EZVI-CH4 ™) podem ser usados para ajudar controlar a metanogênese excessiva durante as ações corretivas in situ.
4 – Os técnicos de campo podem optar por usar protetores faciais de resistência ao impacto.
MONITORAMENTO DE METANO NA ÁGUA SUBTERRÂNEA
Um artigo recente de Molofsky et al 2016 ( ver artigo) avaliou quantitativamente três métodos para coletar e analisar metano dissolvido e outros gases em águas subterrâneas. Em resumo, eles descobriram que a efervescência teve um grande impacto nos dados obtidos e que a amostragem “IsoFlask” rendeu dados mais precisos sob essas condições (ver Tabela abaixo). A efervescência é comumente observada onde as condições são altamente orgânicas e redutoras, como a área de origem de LNAPL e locais onde foram empregados reagentes ERD ou ISCR convencionais (ou seja, nenhum controle ativo de Archaea). Na ausência de efervescência, a diferença nas concentrações de metano entre os três métodos de amostragem foi relativamente pequena.
Riscos de exposição ocupacional e residencial ao metano identificados pela EMSL Analytical
A EMSL Analytical fornece serviços de teste e suprimentos de amostragem para identificar metano e outros gases de ambientes internos e externos.
Cinnaminson, NJ – WEBWIRE – Sexta-feira, 15 de julho de 2016
O metano (CH 4) é um gás incolor, inodoro e extremamente inflamável que pode ser explosivo quando misturado com o ar. É o principal componente do gás natural e um dos principais gases do efeito estufa. É usado para fazer amônia, formaldeído, hidrogênio e metanol.
De acordo com a Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA, as fontes humanas de metano incluem emissões da queima de combustíveis fósseis (como carvão, gasolina, gás natural e petróleo). Essas emissões podem vir de veículos; equipamento de queima de combustível; operações em campos de petróleo e gás; o processamento, armazenamento e transporte de gás natural; e a geração de eletricidade em usinas movidas a carvão. O fraturamento hidráulico também pode emitir metano e é liberado de depósitos de carvão durante a mineração subterrânea e de superfície.
Outras fontes de metano incluem a decomposição de resíduos em lixões e aterros sanitários. O metano pode ser emitido pelos processos digestivos de rebanhos domesticados, ser produzido durante a decomposição de dejetos animais e ser liberado por sistemas de manejo de dejetos líquidos. Também pode ser produzido quando o estrume é depositado em campos de cultivo ou pastagens como fertilizante. Os processos durante o tratamento de águas residuais podem emitir metano, assim como parte do lodo produzido.
O metano em sua forma gasosa é um asfixiante, que em altas concentrações pode deslocar o suprimento de oxigênio de uma pessoa, especialmente em espaços confinados. A diminuição do oxigênio pode causar asfixia e perda de consciência. Também pode causar dor de cabeça, tontura, fraqueza, náusea, vômito e perda de coordenação.
“As pessoas são expostas a baixos níveis de metano ao respirar o ar externo, mas algumas podem estar expostas a níveis muito mais elevados do que outras”, disse Joe Frasca, vice-presidente sênior de marketing da EMSL Analytical, Inc. “Aqueles que vivem ou trabalham em um campo de petróleo ou gás, mina de carvão, fazenda, aterro sanitário, estação de tratamento de águas residuais, usina elétrica a carvão, operação de fraturamento hidráulico ou uma instalação que usa metano para fabricar outros produtos químicos pode ser exposta a níveis significativamente maiores.”
Para obter mais informações sobre o controle de metano, entre em contato conosco pelo e-mail contato@provectusbrasil.com.br