Bioestimulação combinada de ferro e sulfatorredução utilizando óxidos de ferro recuperados do tratamento da drenagem ácida de mina e acetato de amônio em águas subterrâneas impactadas com diesel B20

Abstract

O aumento da demanda mundial de energia, associada à preocupação com aspectos ambientais e à finitude das reservas de petróleo, resultou na introdução do biodiesel na matriz energética brasileira, por meio de sua adição ao diesel. Porém, a crescente obrigatoriedade de adição de biodiesel ao diesel comercial brasileiro pode acarretar na contaminação de águas subterrâneas em virtude de derramamentos acidentais durante a produção, transporte e utilização deste biocombustível. Assim, torna-se necessário o conhecimento de formas adequadas de tratamento de aquíferos contaminados por essas misturas. Neste contexto, um experimento em campo foi conduzido para avaliar o potencial da bioestimulação combinada dos processos de ferro e sulfatorredução na aceleração da degradação do biodiesel e dos hidrocarbonetos aromáticos do diesel, presentes na mistura diesel B20 (20% de biodiesel e 80% de diesel v/v). Para tanto, 100L de diesel B20 foram liberados diretamente no lençol freático e foram adicionados 100 kg de óxidos de ferro recuperados do tratamento da drenagem ácida de mina (DAM) e 2 kg de acetato de amônio, com o intuito de estimular o crescimento de micro-organismos sob condições ferro e sulfatorredutoras, uma vez que o produto recuperado do tratamento da DAM contém também sulfato em sua composição. A fim de avaliar os benefícios desta tecnologia de bioestimulação ativa, os resultados obtidos foram comparados com um experimento adjacente com diesel B20, em condições de atenuação natural monitorada (ANM). Os resultados demonstraram que a presença dos óxidos de ferro recuperados do tratamento da DAM e acetato de amônio acelerou a biodegradação do diesel B20, resultando em baixas concentrações dissolvidas de BTEX e HPA's ao longo de 18 meses de monitoramento do experimento, quando comparada à ANM. A rápida degradação do diesel B20 e a manutenção de baixas concentrações dissolvidas de hidrocarbonetos aromáticos foi atribuída ao crescimento de micro-organismos específicos capazes de utilizar acetato, biodiesel e os hidrocarbonetos aromáticos como substratos em condições ferro e sulfatorredutoras. Os micro-organismos da família Peptococcaceae (gêneros: Desulfosporosinus spp., Desulfotomaculum spp. e Desulfurispora spp.) e as bactérias do gênero Geobacter e Gouta19 foram os principais micro-organismos envolvidos na biodegradação do diesel B20. A rápida biodegradação dos contaminantes aromáticos do diesel B20 demonstrou que a aplicação de óxidos de ferro recuperados do tratamento da DAM e acetato de amônio, com o intuito de promover a bioestimulação conjunta dos processos de ferro e sulfatorredução, é uma interessante abordagem de tratamento para remediação de águas subterrâneas contaminadas com diesel B20.<br>

Abstract : The increasing worldwide demand for energy and the environmental concerns associated with transportation fuels have encouraged the introduction of biodiesel into the Brazilian energy matrix, by adding it to diesel formulations. Biodiesel growing mandatory blending percentage in Brazilian commercial diesel increase the likelihood of contaminating groundwater due to accidental spills during the production, transportation and use of diesel/biodiesel blends. Therefore, the study of the appropriate treatments for aquifers contaminated by diesel/biodiesel blends is needed. A field experiment with B20 (20 % biodiesel and 80 % diesel, v/v) was conducted to assess the potential for the combined biostimulation of iron and sulfate reducing bacteria to enhance BTEX and PAH biodegradation in a diesel/biodiesel blend-contaminated groundwater. 100L of B20 were released directly into the water table and 100Kg of iron oxides recovered from acid mine drainage (AMD) treatment and 2Kg of ammonium acetate were used to stimulate iron and sulfate-reducing conditions, since the product recovered from AMD also contains sulfate. In order to evaluate the benefits of the biostimulation technology, a B20 field experiment under monitored natural attenuation (MNA) was used as a baseline control. The application of iron oxides recovered from AMD treatment and ammonium acetate accelerated B20 biodegradation and maintained low dissolved concentrations of BTEX and polycyclic aromatic hydrocarbons over along 18 months of monitoring the experiment, as compared to the baseline control experiment under MNA. The observed low aromatic compound dissolved concentrations were attributed to the growth of specific micro-organisms capable of degrading acetate, biodiesel and aromatic hydrocarbons under iron and sulfate reduction conditions. The key players responsible for the rapid B20 attenuation were bacteria of the Peptococcaceae family (Desulfosporosinus spp., Desulfotomaculum spp. e Desulfurispora spp.) and bacteria of the Geobacter and Gouta19 genus. The rapid B20 biodegradation and the use of a low cost and sustainable product suggest that the application of iron oxides recovered from AMD treatment and ammonium acetate, in order to promote combined iron and sulfate reduction, is an interesting approach to treat groundwater contaminated with B20.