Transporte de etanol e compostos monoaromáticos do solo para a água subterrânea em experimento de campo

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental

Diversas nações incluíram o etanol em suas matrizes energéticas com vários teores na gasolina (entre 5 a 95% v/v) a fim de minimizar a utilização de combustíveis fósseis e reduzir as emissões de gases causadores do efeito estufa. Porém, o derramamento destes biocombustíveis em solo pode acarretar impactos em águas subterrâneas através da migração dos seus compostos até a zona saturada, sendo que esta migração pode ser interferência pela variação do nível do lençol freático. Com o objetivo de estudar a interferência da variação do nível do lençol freático na migração de biocombustíveis da zona não saturada para a zona saturada, foi realizado um experimento de campo no qual foram liberados, na zona não saturada, 200 L de E85 (85%v etanol anidro e 15%v gasolina), juntamente com 2,5 Kg do traçador brometo. A área de estudo é caracterizada por clima mesotérmico, temperatura média anual de 21oC e precipitação anual de 1600 mm. O solo da região é arenoso, com baixa fração de carbono orgânico e precipitação de 436 mm durante o período experimental (82 dias). A máxima variação do nível do lençol freático foi de 0,8 m em 82 dias de monitoramento, sendo que nos primeiros 13 dias não houve variação do lençol. Somente após o período onde houve variação do lençol, ocorreu a transferência de massa da zona não saturada para a zona saturada do traçador e do biocombustível E85 (etanol e compostos BTEX). Nesse processo de transferência, foi observada uma relação direta entre o aumento de massa dissolvida e a elevação do nível do freático para o etanol e o brometo. Aos 20 dias após a liberação, 72% da massa liberada do brometo havia sido transferida para a zona saturada e, aos 82 dias, 63% da massa liberada de etanol se encontrava na zona saturada. Quanto aos compostos BTEX, aos 42 dias, somente 8% da massa derramada estava na zona saturada. Assim, em regiões de alta precipitação, como ocorrem em climas tropicais e subtropicais, a oscilação do nível do lençol freático representará o principal mecanismo de transferência da massa de etanol da zona não saturada para a saturada. O efeito cossolvência do etanol na solubilidade dos compostos BTEX não foi verificado.

Several nations have included ethanol in gasoline, at different concentrations (5 up to 95% v/v), in their energy matrix aiming to minimize the use of fossil fuels and reduce emissions of greenhouse effect gases. However, the spills of biofuels on soil can result in groundwater impacts through the migration of compounds to the saturated zone, and this process may be influenced by the water table oscillations. In order to study the interference of the water table in the migration of biofuels from unsaturated zone to the saturated zone, a field experiment with the release of 200L of E85 (85%v ethanol anhydrous and 15%v gasoline) and 2.5 kg of bromide tracer was conducted in the unsaturated zone. The study area is characterized as a mesothermal climate, with average annual temperature of 21ºC and annual rainfall of 1600 mm. The local soil is sandy, with low organic carbon fraction, and during the experimental period (82 days) a 436 mm precipitation was measured. The maximum variation of water table was 0.8 m in 82 days of monitoring whereas during the first 13 days there was no change in the water table. The mass transfer of the tracer and E85 biofuel (ethanol and BTEX compounds) from the unsaturated zone to the saturated zone was only noticed during the period of water table variation. In this transfer process, it was observed a direct relation between the increase of dissolved mass and the rise in the water table for ethanol and bromide. 20 days after release, 72% of the mass released from the bromide was transferred to the saturated zone, and at 82 days, 63% of released ethanol mass was in the saturated zone. Regarding to BTEX compounds, after 42 days, only 8% of the mass released was in the saturated zone. Therefore, in regions of high precipitation, as tropical and subtropical climates, the oscillation of the water table will represent the main mechanism of mass transfer of ethanol from the unsaturated to saturated zone. The cosolvency effect of ethanol over the solubility of BTEX compounds was not noticed, and the largest fraction of ethanol found was 1.91% v.