Impacto de derramamentos de etanol em águas subterrâneas: experimento de campo

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015.O aumento mundial da utilização do etanol como combustível puro ou misturado com a gasolina tem causado preocupações quanto aos possíveis impactos que possam ser causados em casos de derramamentos. Um dos pontos críticos debatidos está associado à infiltração e distribuição do etanol na subsuperficie. Um experimento de campo com a liberação de 200 L de uma mistura contendo 85% (v/v) de etanol e 15% (v/v) de gasolina (E85) na zona não saturada a 1,60 m do nível freático foi realizado em Florianópolis, com o objetivo de investigar a transferência de etanol para a zona saturada em região com elevados índices pluviométricos e significativa variação do nível d água. Amostras de etanol, brometo (usado como traçador), acetato, metano e potencial de oxirredução (ORP) foram coletadas em diferentes profundidades durante 3 anos. A ocorrência de precipitações intensas e a consequente variação do nível d água influenciaram diretamente na migração do etanol e brometo da zona vadosa para a zona saturada, acelerando o processo de dissolução destes compostos, ocasionando significativa transferência de massa dissolvida de etanol (51 kg ou 38% da massa liberada) e brometo (1,1 kg ou 82% da massa liberada) para a zona saturada. Entre 455 e 904 dias houve grande produção de metano, com ORP entre -70 mV e -100 mV, confirmando a intensificação da metanogênese neste período. As presenças do etanol e dos subprodutos metabólicos de sua biodegradação, em até 6 m de profundidade e a 18 m da fonte, após 3 anos, demonstraram a migração vertical e horizontal do álcool. Estes resultados indicam que em locais com elevados índices pluviométricos e variações significativas do nível d água, fração expressiva do etanol tende a migrar para a zona saturada, alterando a composição química do aquífero pela sua biodegradação e gerando condições redutoras na zona saturada. Desta forma, em casos de derramamentos de misturas contendo altos teores de etanol, os impactos causados pela presença do álcool na água subterrânea podem ser diferentes aos observados em regiões de menores índices pluviométricos. Abstract : The increase in the use of ethanol as pure fuel or blended with gasoline has been causing concerns with possible impacts in case of spills. One of the most discussed points is associated with ethanol s infiltration and distribution in the subsurface. A field experiment with the controlled release of 200 L of a mixture containing 85% (v/v) ethanol and 15% (v/v) gasoline (E85) in the unsaturated zone, 1.60 m above water table, was performed in Florianopolis in order to investigate ethanol transfer to the saturated zone, in a region with high rainfall and water table fluctuations. Ethanol, bromide (used as a tracer), acetate, methane and oxidation-reduction potential (ORP) samples were collected in different depths during a period of 3 years. The elevated rainfall and, therefore, the fluctuation of the water table level, directly affected the migration of ethanol and bromide from the vadose zone to the saturated zone, increasing their dissolution and causing significant transfer of the dissolved mass of ethanol (51 kg or 38% mass released) and bromide (1,1 kg or 82% mass released) to the saturated zone. Between 455 and 904 days there was a large generation of methane, with ORP between -70 mV e -100 mV, sustaining the enhancement of methanogenesis in this period. The presence of ethanol and its metabolites byproducts 6 m below ground level and 18 m away from the source, showed that it migrated vertically and horizontally. These results indicate that in regions with elevated rainfalls and significant fluctuation in water table level, expressive fraction of ethanol tends to migrate to the saturated zone, changing the chemistry composition of aquifer because its biodegradation and generating reduction conditions on saturated zone. Thus, in spills containing blends with high ethanol fractions, the impacts caused by ethanol on groundwater may be differ that obtained on regions with lower rainfall