Bioestimulação de processos metanogênicos com acetato de amônio para degradação acelerada de hidrocarbonetos de petróleo em águas subterrâneas contaminadas com diesel B20

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2013.

O estímulo à utilização de biocombustíveis como biodiesel,fomentado pelos riscos ambientais associados ao uso de combustíveis fósseis, faz com que aumente a incidência de contaminações com este biocombustível e torna necessário o desenvolvimento de tecnologias de remediação específicas. Para tanto, um experimento de campo foi conduzido para avaliar o potencial da bioestimulação anaeróbia na aceleração da degradação dos compostos presentes na mistura B20 (20%biodiesel de soja e 80% diesel v/v). Foram liberados 100L de B20 diretamente sobre lençol freático em uma área de 1m2 rebaixada até 1,7m de profundidade. Um mês após a liberação, injeções semanais de acetato de amônio foram conduzidas na área experimental, com duração de 1,25 anos, para promover a estimulação da biomassa total e microorganismos específicos. Condições anaeróbias foram estabelecidas pela presença do B20 e do acetato de amônio, tendo sido a metanogênese o processo predominante e de maior contribuição para a degradação dos compostos do B20, especialmente dos aromáticos. Limitações termodinâmicas foram impostas pelo acúmulo de metabólitos de degradação (acetato e hidrogênio) produzidos, em um primeiro momento, pela degradação preferencial dos ésteres de biodiesel,resultando no retardo da degradação dos BTEX e HPAs. Porém, microorganismos específicos foram estimulados pela introdução de acetato de amônio, incluindo gêneros associados a processos sintróficos e à degradação anaeróbia de compostos aromáticos, tendo sido capazes de consumir os metabólitos que se acumularam no sistema, superando as limitações termodinâmicas e culminando na rápida degradação dos BTEX e HPAs (em 0,7 e 1,0 ano, respectivamente), quando comparadaa processos de atenuação natural. Portanto, a bioestimulação metanogênica demonstrou acelerar a degradação dos compostos presentes no B20, podendo ser considerada para remediação deaquíferos contaminados com este biocombustível, especialmente em regiões próximas à fonte de contaminação que possuem maior propensão à anaerobiose e inviabilizam a aplicação de técnicas aeróbias de remediação.<br>

Abstract : Environmental concerns associated with fossil fuels have encouraged the use of renewable fuels, such as biodiesel. The increasing use of biodiesel can lead to a higher frequency of groundwater contamination by accidental releases, which motivates the development of specific strategies for remediation of this biofuel. Therefore, a field experiment was conducted to assess the potential for anaerobic biostimulation to enhance biodiesel blends B20 (20% soybean biodiesel and 80% diesel v/v) biodegradation under methanogenic conditions in groundwater. B20 (100L) was released in the groundwater and after one month, ammonium acetate was added weekly over 1.25 years, to promote stimulation of total biomass and putative anaerobic degraders. Anaerobic conditions were developed by the presence of B20 and ammonium acetate addition. Methanogenesis predominated over time and greatly contributed to the remediation of B20 compounds degradations, especially BTEX and PAHs. Thermodynamic constraints were established by acetate and hydrogen accumulation to inhibitory thresholds, which were, at first, possibly produced by biodiesel preferential degradation, leading to a transient decrease in aromatic compounds consumption. However, biostimulation fortuitously enhanced the growth of putative anaerobic BTEX degraders and associated commensal microorganisms that consume acetate and H2 and were able to offset this negative effect as acetate and hydrogen were consumed below inhibitory thersholds, enhancing the thermodynamic feasibility of aromatic compounds degradation, which is conducive to faster degradation rates, as observed by BTEX and PAH degradation at 0.7 and 1.0 years after the release, respectively. Overall, this study demonstrated the potential for stimulating anaerobic methanogenic conditions to enhance the cleanup of groundwater contaminated with biodiesel blends (B20), and suggests that this approach should be considered for source zone bioremediation when the high BOD encountered at these contaminated sites makes aerobic biostimulation unfeasible.