BR102013009312A2

BR102013009312A2 - DEVICE AND METHOD FOR BIODEGRATION INDUCTION AND MONITORING IN CONTAMINATED ENVIRONMENTS

Info

Publication number: BR102013009312A2
Application number: BRBR102013009312-2A
Authority: BR
Inventors: Carlos Alberto Mendonca; Guilherme Do Carmo Novaes; Sergio Junior Da Silva Fachin
Original assignee: Univ Sao Paulo
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2015-02-24
Also published as: BR102013009312B1

Abstract

DISPOSITIVO E METODO PARA INDUÇAO E MONITORMENTO DE BIODEGRADAÇAO EM AMBIENTES CONTAMINADOS A presente invenção refere-se a um dispositivo para induzir a biodegradação de contaminantes no solo, subsolo e nas águas subterrâneas. O referido dispositivo se baseia no conceito de células microbianas de combustível (CMC>, dispondo de um eletrodo que funciona como anodo <1) no interior de um aterro de resíduos ou pluma de contaminação enquanto outro eletrodo, funcionando como catodo (2), é disposto próximo da superfície, no interior da zona vadosa (9) do solo. O catodo (2) e o anodo (1) são conectados por um resistor (4> de resistência conhecida, o qual permite que a diferença de potencial elétrico entre seus terminais seja monitorada ao longo do tempo. Essa diferença de potencial observada corresponde à taxa da biodegradação dos contaminantes no solo. Desse circuito proposto, ainda é possível captar a energia e usá-la como fonte de alimentação para um sistema de monitoramento, por exemplo. A presente invenção descreve, ainda, um método para inserção dos eletrodos no solo, subsolo e nas águas subterrâneas.DEVICE AND METHOD FOR BIODEGRADATION INDUCTION AND MONITORING IN CONTAMINATED ENVIRONMENTS The present invention relates to a device for inducing biodegradation of contaminants in soil, underground and groundwater. Said device is based on the concept of microbial fuel cells (CMC>), having an electrode that functions as anode <1) inside a waste landfill or contamination plume while another electrode, acting as cathode (2), is disposed close to the surface within the vadose zone (9) of the ground. Cathode (2) and anode (1) are connected by a resistor (4> of known resistance, which allows the electrical potential difference between their terminals to be monitored over time. This observed potential difference corresponds to the rate In this proposed circuit it is still possible to capture the energy and use it as a power source for a monitoring system, for example. The present invention further describes a method for inserting the electrodes into the soil, underground and in groundwater.

Description

DISPOSITIVO ΕΓ MÉTODO PARA INDUÇÃO E MONITORAMENTO DE BI ODE GRADAÇÃO EM AMBIENTES CONTAMINADOS CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção se insere no campo de tratamento de resíduos contaminantes realizado através do trato biológico e da conversão direta da energia química em energia elétrica, uma vez que se refere a um dispositivo e a um método para monitorar e induzir a biodegradação de contaminantes no solo, subsolo e águas subterrâneas, O presente invento se baseia no conceito _ de células microbianas de combustível (CMC), em inglês microbial fuelcell (MFC}, em que um eletrodo funcionando como anodo é colocado no interior de um aterro de resíduos ou pluma de contaminação enquanto outro eletrodo, funcionando como catodo, é enterrado próximo da superfície, no interior da zona vadosa do solo» ESTADO DA TÉCNICA Células microbianas de combustível, ou CMCs, são dispositivos utilizados na oxidação de águas residuárias contendo matéria orgânica e também na geração de energia elétrica para alimentar equipamentos eletrônicos de monitoramento ambiental, instalados no fundo de rios, lagos e oceanos. Uma CMC é, basicamente, composta por dois compartimentos, Um dos compartimentos é mantido em um ambiente anóxico e fica em contato com um substrato em estado reduzido, como matéria orgânica ou metais dissolvidos. O substrato em estado reduzido é oxidado pela ação de microrganismos que transferem elétrons da reação de oxidação para um eletrodo, que é o anododa CMC. O anodo é conectado a outro eletrodo, que é o catodo, o qual é disposto em contato com substâncias com potencial de recepção de elétrons. As reações de oxidação no anodo são unidas às reações de redução no catodo, fazendo com que o sistema funcione como uma célula de combustível. K célula de combustível consome no anodo o substrato em forma reduzida, ou seja, matéria orgânica e metais dissolvidos e, no catodo ela consome os agentes oxidantes, principalmente oxigênio atmosférico.FIELD OF METHOD FOR INDUCTION AND MONITORING OF BIODEGRADATION IN CONTAMINATED ENVIRONMENTS FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of treatment of contaminant waste carried out through the biological tract and the direct conversion of chemical energy into electrical energy as it relates to a device and method for monitoring and inducing biodegradation of contaminants in soil, subsoil and groundwater. The present invention is based on the concept of microbial fuelcell (MFC) in which an electrode acting as an anode is placed inside a waste landfill or contamination plume while another electrode acting as a cathode is buried near the surface, inside the vadose zone of the ground »TECHNICAL STATE Microbial fuel cells, or CMCs , are devices used in the oxidation of wastewater containing organic matter and also It also generates electricity to power electronic environmental monitoring equipment installed at the bottom of rivers, lakes and oceans. A CMC is basically composed of two compartments. One of the compartments is kept in an anoxic environment and is in contact with a reduced state substrate such as organic matter or dissolved metals. The reduced state substrate is oxidized by the action of microorganisms that transfer electrons from the oxidation reaction to an electrode, which is the CMC anodode. The anode is connected to another electrode, which is the cathode, which is disposed in contact with substances with potential for electron reception. Oxidation reactions on the anode are coupled with reduction reactions on the cathode, making the system function as a fuel cell. The fuel cell consumes in the anode the substrate in reduced form, that is, organic matter and dissolved metals, and in the cathode it consumes the oxidizing agents, mainly atmospheric oxygen.

Em ambientes anaeróbicos, ocorre naturalmente a presença de microrganismos anaeróbicos que atuam como catalisadores na superfície dos eletrodos, acelerando reações e eliminando a necessidade de introdução de outros catalisadores no sistema. Em reações de oxicação, por exemplo, a decorrente transferência de elétrons ...do ..anodo para o catodo pode ser utilizada como fonte de energia elétrica ou como parâmetro para o monitoramento da oxidação. A recuperação de áreas contaminadas com compostos em estado de ox i dacão reduzido, como matéria orgânica residual, hidrocarbonetos, compostos halogenados, entre outros, por métodos in situ é realizada por dispositivos e processos que induzem a oxidação do material no substrato. Este processo pode ser realizado a partir da inserção de substâncias oxidantes no substrato, como oxigênio, reagentes Fenton, ferro zero-valente, ou por técnicas eletroquímícas que circulam corrente elétrica no meio.In anaerobic environments, naturally occurring anaerobic microorganisms act as catalysts on the electrode surface, accelerating reactions and eliminating the need to introduce other catalysts into the system. In oxidation reactions, for example, the resulting transfer of electrons from the anode to the cathode can be used as a source of electrical energy or as a parameter for monitoring oxidation. The recovery of areas contaminated with low oxidation compounds, such as residual organic matter, hydrocarbons, halogenated compounds, among others, by in situ methods is performed by devices and processes that induce the oxidation of the material in the substrate. This process can be performed from the insertion of oxidizing substances into the substrate, such as oxygen, Fenton reagents, zero-iron, or by electrochemical techniques that circulate electric current in the medium.

No caso de substratos orgânicos, como encontrados em aterros de resíduos ou plumas de contaminação, as reações de oxidação, por serem mediadas por microrganismos, podem ser consideradas como sendo de biodegradação, pois levam à mineralização, ou seja, à formação de água e dióxido de carbono, a partir da decomposição da matéria orgânica. Um dispositivo com configuração em CMC pode, assim, ser considerado como indutor de processos de biodegradação.In the case of organic substrates, as found in waste landfills or contamination plumes, the oxidation reactions, being mediated by microorganisms, can be considered as biodegradation, as they lead to mineralization, that is, the formation of water and dioxide. from the decomposition of organic matter. A device with CMC configuration can thus be considered as inducing biodegradation processes.

Liu et al. (2004} apresentam um sistema de CMC com eletrodos tubulares concêntrico com aplicação no tratamento de águas rcsiduárías com material orgânico dissolvido ou em suspensão.Liu et al. (2004} present a CMC system with concentric tubular electrodes for application in surface water treatment with dissolved or suspended organic material.

Forneróet a 1.. ¢2010) discutem configurações e procedimentos de análise na utilização de CMCs na geração de energia elétrica a partir de águas residuárías.Forneróet 1 .. ¢ 2010) discuss configurations and analysis procedures in the use of CMCs in the generation of electricity from wastewater.

Williams et al, (2010) apresentam testes de campo utilizando dispositivo CMC para monitorar a concentração de substrato orgânico dissolvido (acetato) em processos de remediação de áreas com metais pesados.Williams et al, (2010) present field tests using a CMC device to monitor the concentration of dissolved organic substrate (acetate) in remediation processes of heavy metal areas.

Di Lorenzo et al. (2009) utilizam um dispositivo para monitorar a demanda de oxigênio em sistemas aquosos observando uma linearidade entre a corrente. ...gerada pela CMC e a demanda bioquímica do sistema.Di Lorenzo et al. (2009) use a device to monitor the oxygen demand in aqueous systems observing a linearity between the current. ... generated by CMC and the biochemical demand of the system.

Mohanet al. (2009) apresentam dispositivos tipo CMC para a geração de eletricidade a partir da oxidação de material orgânico depositado com sedimentos de fundo em lagos, rios e estuários.Mohanet al. (2009) present CMC type devices for the generation of electricity from the oxidation of organic material deposited with bottom sediments in lakes, rivers and estuaries.

Nas configurações experimentadas por Mohanet al. (2009), as reações de oxidação ocorrem, em eletrodos enterrados nos sedimentos de fundo, induzindo a mineralização do carbono orgânico existente. Enquanto isso, as reações de redução ocorrem em eletrodos situados no interior do corpo de água ou flutuando em sua. superfície.In the settings experienced by Mohanet al. (2009), oxidation reactions occur in electrodes buried in the bottom sediments, inducing mineralization of existing organic carbon. Meanwhile, the reduction reactions occur on or floating electrodes inside the body of water. surface.

Fachin et al. (2012) apresentam um experimento de laboratório mostrando que um sistema do tipo CMC se estabelece quando os dois eletrodos do sistema são colocados no subsolo, O anodo é colocado em profundidade, em contato com o substrato orgânico a ser oxidado, e o catodo colocado no interior da camada vadosa do solo. Este experimento incorpora elementos de uma CMC, no entanto dispõe o elemento catódíco não no interior de um curso de água, tal como em Mohanet al. (2009), mas no interior da zona vadosa de solos ou rochas.Fachin et al. (2012) present a laboratory experiment showing that a CMC-type system is established when the two electrodes in the system are placed underground. The anode is placed in depth, in contact with the organic substrate to be oxidized, and the cathode placed in the underground. inside the vadose soil layer. This experiment incorporates elements of a CMC, however it arranges the cathode element not within a watercourse, as in Mohanet al. (2009), but within the vadosada zone of soils or rocks.

De maneira diferencial, a presente invenção não requer a inserção de reagentes cx.dantes no subsolo, jã que as reações de oxidação em profundidade são acopladas com a redução de oxigênio observadas na zona vadosa, Em relação aos métodos eletroquímicos de remedíação, que empregam uma fonte externa de corrente, a invenção aqui apresentada utiliza uma força eletrcmotriz naturalmente existente entre as zonas vadosa e saturada.Differentially, the present invention does not require the insertion of reagents before underground, since the deep oxidation reactions are coupled with the reduction of oxygen observed in the vadose zone. With respect to electrochemical methods of remediation, which employ a external current source, the invention presented herein utilizes a naturally existing electromotive force between the vadose and saturated zones.

Apresenta-se, assim., uma proposta de remedíação de áreas contaminadas que não requer a inserção de reagentes, nem mesmo a injeção de corrente elétrica por uma fonte externa para alimentar as reações de oxidação de meia-célula.Thus, a proposal for remediation of contaminated areas is presented that does not require the insertion of reagents, not even the injection of electric current from an external source to feed the half-cell oxidation reactions.

Dessa forma, a presente invenção é capaz de acelerar de forma passiva a biodegradação do material contaminante no subsolo, sem que seja necessário retirá-lo por bombeamento e inseri-lo em linha de tratamento provida com agentes ou processos oxidantes.Thus, the present invention is capable of passively accelerating the biodegradation of the contaminant underground, without having to pump it out and insert it into a treatment line provided with oxidizing agents or processes.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um dispositivo para induzir a biodegradação de contaminantes no solo, subsolo e nas águas subterrâneas. O referido dispositivo se baseia no conceito de células microbianas de combustível (CMC), dispondo de um eletrodo que funciona como anodo no interior de um aterro de resíduos ou pluma de contaminação enquanto outro eletrodo, funcionando como catodo, é disposto próximo da superfície, no interior da zona vadosa do solo. O catodo e o anodo são conectados por um resistor de resistência conhecida, o qual permite que a diferença de potencial elétrico entre seus terminais seja monitorada ao longo do tempo·. Essa diferença de potencial permite o cálculo da corrente que, por sua vez, corresponde à taxa da biodegradação dos contaminantes no solo. Desse circuito proposto, ainda é possível captar a energia e usá-la como fonte de alimentação para um sistema de monitoramento, por exemplo. A presente invenção descreve, ainda, um método para inserção dos eletrodos no solo, subsolo e nas águas subterrâneas, BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A Figura 1 é uma vista esquemática dos elementos de uma célula de combustível microbiana com catodo e anodo no subsolo (CCM-CAS). A Figura 2A é uma representação gráfica da instalação de eletrodos verticais no interior de poços antes da inserção de material particulado para o aumento da superfície de contato. A Figura 2B é uma representação gráfica da instalação de eletrodos verticais no interior de poços após a colocação do material particulado que envolve o eletrodo e seus acessórios.. A Figura 3A é uma representação gráfica da instalação de eletrodos horizontais utilizando escavações superficiais do tipo trincheira antes da inserção de material particulado para o aumento da superfície de contato. A Figura 3B é uma representação gráfica da instalação de eletrodos horizontais utilizando escavações superficiais do tipo trincheira após a colocação do material particulado que envolve o eletrodo e seus acessórios A Figura 4 é uma vista em corte e em planta de possíveis instalações de eletrodos. A Figura 5 é uma representação gráfica da disposição de CCM-CAS em malha para induzir a biodegradação de um aterro de resíduos. A Figura 6 é uma representação gráfica da disposição de CCM-CAS em cascata para induzir a biodegradação de uma pluma de contaminação. A Figura 7A é um gráfico das curvas de polarização em CCM-CAS instaladas em condições de campo. A Figura 7B é um gráfico das curvas de polarização em CCM-CAS instaladas em outras condições de campo. A Figura 8 é um gráfico de monitoramento de uma CCM-CAS em testes de campo.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for inducing biodegradation of contaminants in soil, subsoil and groundwater. Said device is based on the concept of microbial fuel cells (CMC), having an electrode that acts as an anode inside a landfill or contamination plume while another electrode, acting as a cathode, is disposed near the surface at the inside the vadose zone of the soil. The cathode and anode are connected by a resistor of known resistance, which allows the electric potential difference between their terminals to be monitored over time. This potential difference allows the calculation of the current which, in turn, corresponds to the rate of biodegradation of contaminants in the soil. From this proposed circuit, it is still possible to capture the energy and use it as a power source for a monitoring system, for example. The present invention further describes a method for inserting the electrodes into the ground, underground and groundwater. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic view of the elements of an underground cathode and anode microbial fuel cell (CCM- CAS). Figure 2A is a graphical representation of the installation of vertical electrodes inside wells prior to the insertion of particulate material to increase the contact surface. Figure 2B is a graphical representation of the installation of vertical electrodes inside wells after placement of the particulate material surrounding the electrode and its accessories. Figure 3A is a graphical representation of the installation of horizontal electrodes using trench-type surface excavations. inserting particulate matter to increase the contact surface. Figure 3B is a graphical representation of the horizontal electrode installation using trench-type surface excavations after placement of the particulate material surrounding the electrode and its accessories. Figure 4 is a cross-sectional plan view of possible electrode installations. Figure 5 is a graphical representation of the meshed CCM-CAS arrangement to induce biodegradation of a landfill. Figure 6 is a graphical representation of the cascading CCM-CAS arrangement to induce biodegradation of a contamination plume. Figure 7A is a graph of the CCM-CAS polarization curves installed under field conditions. Figure 7B is a graph of the CCM-CAS bias curves installed under other field conditions. Figure 8 is a monitoring chart of a CCM-CAS in field tests.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A presente invenção descreve um dispositivo de indução e monitoramento da biodegradaçâo de Contaminantes no solo, subsolo e águas subterrâneas, o qual compreende um eletrodo funcionando como anodo <χ) inserido no interior de um aterro de resíduos ou pluma de contaminação e outro eletrodo, funcionando como catodo (2), enterrado próximo da superfície, no interior da zona vadosa do solo. O catodo ... (2) e o anodo (1) são conectados via ura circuito de conexão (3) em série com um resistor (4), de modo que é disponibilizada uma saída para monitoramento (5) de corrente ou potencial elétrico. O Anodo (1) da céluxa de combustível microbiana com catodo e anodo no subsolo (CCM-CAS) assim formada pela presente invenção deve ser composto por material quimicamente inerte, como, por exemplo, grafite ou aço inox de baixa toxidade aos microrganismos, na forma de paruiculado ou material granular que seja capaz de aumentar a area de contato. Da mesma forma deve ser a composição do Catodo (2) da CCM-CAS.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention discloses a Contaminant Biodegradation Induction and Monitoring Device in the soil, subsoil and groundwater, which comprises an electrode acting as an anode (χ) inserted into a waste landfill or contamination plume and another electrode, acting as cathode (2), buried near the surface, inside the vadose zone of the ground. Cathode ... (2) and anode (1) are connected via a connection circuit (3) in series with a resistor (4), so that an output for monitoring current (5) or electric potential is provided. . The Anode (1) of the Underground Cathode-Anode Microbial Fuel Cell (CCM-CAS) thus formed by the present invention should be composed of chemically inert material such as graphite or low-toxicity stainless steel in particulate form or granular material capable of increasing the contact area. Similarly should be the composition of CCM-CAS Cathode (2).

Em possíveis concretizações da invenção, é observado um tubo de sustentação estruturai (15) que compõe a CCM-CAS . O tubo de sustentação estrutural (15) é empregado para fixar as conexões dos eletrodos nas posições corretas e auxiliar a inserção do dispositivo no interior de poços. Os eletrodos são compostos por material granular e dispositivos de conexão que permitem o contato elétrico deste material com o circuito que conecta o anodo com o catodo. O material granular fica em contato direto com uma malha condutiva, de aço inox ou tecido em grafite, o qual reveste o tubo estrutural (15) . Esta malha é fixada por enrolamento de um fio contínuo, de aço inox, por sua vez conectado ao circuito elétrico externo que liga oanodo com o catodo. Na posição correspondente aos eletrodos, o tubo estrutural (15) é envolto por uma malha (16) de aço inox, por exemplo, com enrolamento com fios de aço inox para dar continuidade espacial ao eletrodo e permitir sua conexão com o circuito externo (3) .In possible embodiments of the invention, a structural support tube (15) comprising the CCM-CAS is observed. The structural support tube (15) is employed to secure the electrode connections in the correct positions and assist the insertion of the device into wells. The electrodes are composed of granular material and connecting devices that allow the electrical contact of this material with the circuit that connects the anode with the cathode. The granular material is in direct contact with a conductive mesh made of stainless steel or graphite fabric, which covers the structural tube (15). This mesh is fixed by winding a continuous stainless steel wire, in turn connected to the external electrical circuit that connects the anode with the cathode. In the position corresponding to the electrodes, the structural tube (15) is surrounded by a stainless steel mesh (16), for example, wound with stainless steel wires to give spatial continuity to the electrode and to allow its connection to the external circuit (3). ).

Na extremidade inferior, quando em uma disposição vertical dos eletrodos, ou nas duas extremidades, quando em uma disposição horizontal dos eletrodos, o tubo de sustentação -estrutural (15) recebe um anel (17) de aço inox, por exemplo, aprisionado por pressão e enrolamento à malha (16) de aço inox. Adicionalmente, é disposta uma conexão elétrica (18), por meio de parafuso, pino-banana ou similar, entre o anel (17) de inox e a malha (16).At the lower end, when in a vertical arrangement of the electrodes, or at both ends, when in a horizontal arrangement of the electrodes, the structural support tube (15) receives a stainless steel ring (17), for example, trapped by pressure. and winding to the stainless steel mesh (16). Additionally, an electrical connection (18) is arranged by means of a screw, banana pin or the like between the stainless steel ring (17) and the mesh (16).

Os elementos: malha (16), o anel (17) e a conexão elétrica (18) são confeccionados em aço inox ou outros materiais metálicos. 0 dispositivo proposto baseia-se no conceito de células microbianas de combustível (CMC), em inglês microbial fuelcell (MFC) e acopla reações de oxidação e redução que levara à decomposição do agente contaminante no substrato. A corrente elétrica entre os terminais da CMC é dada em função da taxa de b iode gradação do substrato e, por integração no tempo, fornece a carga elétrica transferida nas reações de redução e oxidação. Por meio da realização de estequiometria, pode-se estimar a quantidade de material oxidado ou o equivalente em oxigênio consumido na reação catódica.The elements: mesh (16), ring (17) and electrical connection (18) are made of stainless steel or other metallic materials. The proposed device is based on the concept of microbial fuelcell (CMC), coupling oxidation and reduction reactions that will lead to decomposition of the contaminant in the substrate. The electrical current between the CMC terminals is given as a function of the substrate's biodegradation rate and, by time integration, provides the electrical charge transferred in the reduction and oxidation reactions. By performing stoichiometry, one can estimate the amount of oxidized material or the equivalent oxygen consumed in the cathodic reaction.

Como mencionado, o catodo (2) e o anodo (1) são conectados por um resistor (4) com resistência conhecida, de medo a permitir que a diferença de potencial elétrico entre os terminais deste resistor seja monitorada ao longo do tempo. Nestas condições a corrente elétrica, observada neste resistor, expressa a transferência de elétrons do eletrodo em profundidade para o eletrodo em superfície. Nota-se, assim, que a corrente elétrica observada resulta de reações químicas de oxidaçâo de agentes contaminantes no solo ou na água subterrânea, acopladas com reações químicas de redução envolvendo o consumo de oxigênio ou outro agente oxidante dissolvido nos poros de solos e rochas, como é o caso do nitrato ou sulfato, ou constituindo minerais no solo, tais como minerais de ferro ou manganês. A resistência elétrica externa (4), ou external load da CCM-CAS é uma resistência conhecida que é determinada com base nas curvas de polarização. Estas curvas são obtidas experimentalmente a partir da medição da tensão e da corrente elétrica para uma faixa de resistências aplicada entre o anodo e o catodo. A resistência em que o produto da tensão pela corrente é máximo representa a condição em que o a CMC opera em regime de máxima dissipação que, como tal, deve ser adotado. A Curva de corrente elétrica (47), observada na figura 7A é dada em função da resistência externa (4). Para obtenção desta curva a resistência externa (4) é modificada por meio de uma caixa de resistores (resistor box) medindo-se a corrente para cada valor de resistência.As mentioned, the cathode (2) and anode (1) are connected by a resistor (4) of known resistance, for fear of allowing the electric potential difference between the terminals of this resistor to be monitored over time. Under these conditions the electric current observed in this resistor expresses the transfer of electrons from the deep electrode to the surface electrode. Thus, the observed electric current results from chemical oxidation reactions of contaminants in the soil or groundwater coupled with chemical reduction reactions involving the consumption of oxygen or other oxidizing agent dissolved in the pores of soils and rocks. such as nitrate or sulphate, or constituting minerals in the soil, such as iron or manganese minerals. The external electrical resistance (4), or external load of the CCM-CAS is a known resistance that is determined based on polarization curves. These curves are obtained experimentally from the measurement of voltage and electric current for a range of resistances applied between the anode and cathode. The resistance in which the product of the voltage by current is maximum represents the condition in which the CMC operates at maximum dissipation regime which, as such, must be adopted. The electric current curve (47) observed in figure 7A is given as a function of the external resistance (4). To obtain this curve the external resistance (4) is modified by means of a resistor box by measuring the current for each resistance value.

Ainda na figura 7A, é observada a curva de corrente versus resistência externa, que deve ser medida em intervalos regulares (48), com o objetivo de averiguar a estabilidade do sistema.Still in figure 7A, the current versus external resistance curve is observed, which should be measured at regular intervals (48), in order to verify the stability of the system.

Além disso, os valores de corrente (49) também representados na Figura 7 A podem ser expressos em mili-arapéres (mA) ou em termos de densidade de corrente, que é a divisão da corrente pela área de eletrodo.In addition, the current values (49) also shown in Figure 7A may be expressed in milliparers (mA) or in terms of current density, which is the division of current by electrode area.

Com relação à resistência externa (50) desta mesma figura, deve ser obtida utilizando um caixa de resistores com precisão menor que 1%. A partir da curva de corrente versus resistência externa, que deve ser medida em intervalos regulares {48), é possível obter a curva de potência (51), representada na Figura 7B. Dessa forma, o valor da resistência externa, quando no modo continuo de operação, deve ser igual ao valor que. o sistema fornece maior potência (pico das curvas). Esta resistência expressa a resistência interna do sistema e tende a aumentar com o tempo.With respect to the external resistance (50) of this same figure, it must be obtained by using a resistor box with precision less than 1%. From the current versus external resistance curve, which must be measured at regular intervals (48), it is possible to obtain the power curve (51) shown in Figure 7B. Thus, the value of the external resistance, when in continuous mode of operation, must be equal to the value that. The system provides higher power (peak of curves). This resistance expresses the internal resistance of the system and tends to increase over time.

Ai nda na Figura 7B é observada a curva de potência que deve ser obtida era intervalos regulares para aferir a estabilidade do sistema e a. potência (53) do sistema pode ser expressa em mi li-watt ou micro-watt, bem como em termos de densidades de potência (potência dividida pela área do eletrodo).Also shown in Figure 7B is the power curve to be obtained at regular intervals to measure system stability and a. The system power (53) can be expressed in mi li-watt or micro-watt as well as in terms of power densities (power divided by electrode area).

Para operações em modo continuo, a Figura 3 representa o monitoramento de uma CCM-CAS, onde {55) é o gráfico do monitoramento completo do potencial elétrico entre os eletrodos de uma CCM-CAS, e que a unidade de potencial elétrico pode ser expressa em volts ou mili-volts. O monitoramento do potencial elétrico permite calcular a quantidade de carga Q mobilizada pelo sistema, conforme descrito no dispositivo de monitoramento (5); (56) é a representação dos intervalos da curva de monitoramento no qual os eletrodos da CCM-CAS foram mantidos abertos, ou com resistência externa (4) maior que 1 giga-ohm. Nessas condições mede-se o potencial de circuito aberto; (57) é a representação do intervalo sem medidas; (58) é a representação do intervalo da curva com resistência externa de 1kilo-ohm.For continuous mode operations, Figure 3 represents the monitoring of a CCM-CAS, where {55) is the graph of the full monitoring of the electrical potential between the electrodes of a CCM-CAS, and which unit of electrical potential can be expressed. in volts or milli-volts. Electric potential monitoring allows the calculation of the amount of charge Q mobilized by the system, as described in the monitoring device (5); (56) is the representation of the monitoring curve intervals in which the CCM-CAS electrodes were kept open, or with external resistance (4) greater than 1 gigahm. Under these conditions the open circuit potential is measured; (57) is the representation of the interval without measures; (58) is the representation of the range of the 1 kilo-ohm external resistance curve.

Na Figura 1 é observado o dispositivo de monitoramento (5) da diferença de potencial elétrico entre os eletrodos da CCM-CAS. Medindo-se a diferença de potencial, V (t) no tempo t, e conhecendo-se a resistência externa, R, pode-se calcular a corrente i(t} segundo .Tit) =V(t) /FT. ~K~qüantIdade dê carga, Q, ...envolvida..nas reações anódicas e catóciícas é dada pela integração de I ít) em função do tempo. Conhecendo-se Q pode-se, por cálculo estequiométrico {reações anódicas ou catódicas), estimar a quantidade dos reagentes envolvidos. Δ Figura 8 mostra o potencial elétrico V(t) medido em uma CCM-CAS ao longo de 90 dias, com uma medida a cada 30 minutos.Figure 1 shows the monitoring device (5) of the electrical potential difference between the CCM-CAS electrodes. By measuring the potential difference, V (t) at time t, and knowing the external resistance, R, one can calculate the current i (t} according to .Tit) = V (t) / FT. The amount of charge, Q, ... involved ... in the anodic and catocytic reactions is given by the integration of I i) as a function of time. Knowing Q one can, by stoichiometric calculation (anodic or cathodic reactions), estimate the quantity of reagents involved. Δ Figure 8 shows the electrical potential V (t) measured on a CCM-CAS over 90 days, with a measurement every 30 minutes.

Ainda na Figura 1 é possível observar, através da seta indicativa, a reação catódica {6) onde há o consumo de compostos oxidantes e produção de compostos reduzidos. Na reação catódica são consumidos os elétrons gerados nas reações anódicas. Já a reação anódica (7) com consumo de compostos reduzidos e produção de compostos oxidados pode ser observada por outra seta indicativa também presente na Figura 1.Still in Figure 1 it is possible to observe, through the indicative arrow, the cathodic reaction (6) where there is the consumption of oxidizing compounds and production of reduced compounds. In the cathodic reaction the electrons generated in the anodic reactions are consumed. The anodic reaction (7) with reduced compound consumption and oxidized compound production can be observed by another indicative arrow also present in Figure 1.

Mais especificamente, o circuito de conexão (3) entre o a node (1) e o catodo (2) funciona como uma ponte na transferência de elétrons, conduzindo elétrons do anodo (1) para o catodo (25 . Este circuito de conexão (3), conectado em série com um resistor (4) disponibiliza uma saida para monitoramento de corrente ou potencial elétrico. O dispositivo da presente invenção possui uma área de influência, o que possibilita a configuração de uma malha com tais dispositivos com a finalidade de cobrir toda a extensão de um sítio contaminado, por exemplo.More specifically, the connecting circuit (3) between a node (1) and cathode (2) acts as a bridge in the transfer of electrons, conducting electrons from anode (1) to cathode (25). ), connected in series with a resistor (4) provides an output for monitoring current or electric potential.The device of the present invention has an area of influence, which allows the configuration of a mesh with such devices for the purpose of covering the whole. the extent of a contaminated site, for example.

Por não consumir energia ou requerer a introdução de reagentes químicos, o dispositivo proposto pode ser considerado como sendo autossustentável. Além. disso, parte da energia elétrica gerada neste processo pode alimentar um dispositivo eletrônico, como, por exemplo, um equipamento de monitoramento devidamente dimensionado. A presente invenção descreve, ainda, um método para inserção dos eletrodos no solo, subsolo e nas águas subterrâneas, o qual compreende as seguintes etapas; (a) Identificação de üma pluma de contaminação ou aterro de resíduos; (b) Perfuração de um poço para a instalação de um eletrodo vertical, ou de uma trincheira para utilização de um eletrodo horizontal; {c) Disposição do anodo abaixo do nível freático; (d) Disposição do catodo acima do nível freático, e Ce} Preenchimento da região ao redor dos eletrodos, A etapa (a) é necessária uma vez que para se utilizar o dispositivo proposto pela presente invenção ' como instrumento de remediação de uma área contaminada, o local afetado pela contaminação precisa ser caracterizado preliminarmente.Because it does not consume energy or requires the introduction of chemical reagents, the proposed device can be considered to be self-sustaining. Beyond. In addition, some of the electrical energy generated in this process may power an electronic device, such as properly sized monitoring equipment. The present invention further describes a method for inserting the electrodes into the soil, subsoil and groundwater which comprises the following steps; (a) Identification of a contamination plume or waste landfill; (b) drilling a well for the installation of a vertical electrode or a trench for use of a horizontal electrode; (c) Arrangement of anode below groundwater level; (d) Cathode arrangement above the water table, and Ce} Filling of the region around the electrodes. Step (a) is necessary since to use the device proposed by the present invention as an instrument for remediation of a contaminated area. , the site affected by the contamination needs to be preliminarily characterized.

Conforme legislação ambiental corrente, a. caracterização do ambiente segue diretrizes estabelecidas pela agência ambiental do país ou estado em questão. Em geral, os relatórios de caracterização contêm informações relevantes à instalação do dispositivo. Entre informações a serem consideradas estão incluídas: composição e concentração dos agentes contaminantes, distribuição espacial das fontes contaminantes, propriedades físico-químicas dos materiais considerados, profundidade do nível freático e direção do fluxo da água subterrânea. Tais informações devem ser consideradas ao se optar pela utilização do sistema proposto e definição de configuração e disposição apropriadas, ou seja, a forma de instalação dos eletrodos em poços - vertícalmente - ou em trincheiras - horizontalmente. O ideal é que o dispositivo seja instalado quando parâmetros físico-químicos do substrato identificarem um gradiente crescente do potencial redox em direção à superfície, a partir dos horizontes contaminados em profundidade.According to current environmental legislation, a. Environmental characterization follows guidelines established by the environmental agency of the country or state concerned. Typically, characterization reports contain information relevant to device installation. Information to consider includes: composition and concentration of contaminants, spatial distribution of contaminant sources, physicochemical properties of the materials considered, groundwater depth and groundwater flow direction. Such information should be considered when choosing to use the proposed system and defining the appropriate configuration and arrangement, ie the way the electrodes are installed in wells - vertically - or in trenches - horizontally. Ideally, the device should be installed when substrate physicochemical parameters identify an increasing gradient of redox potential toward the surface from the contaminated depth horizons.

Na etapa (c) o anodo é disposto abaixo do nível freático porque em meios contaminados, material orgânico dissolvido ou em suspensão na água de poro, bem como substâncias em formas reduzidas, são oxidados (consumidos) nas reações anódicas. Como mostrado na Figura 1, o anodo (1) deve ser disposto abaixo do nível freático (8), em contato com o material contaminante a ser oxidado nas referidas reações anódicas. O nível freático (8) separa a zona vadosa (9) da zona saturada (10), como observado na Figura 1, e essa zona vadosa (9), por sua vez, é definida como sendo a porção do terreno que tem poros e fissuras preenchidos (total ou parcialmente) por fluídos em fase gasosa, enquanto que a zona saturada (10) se define como sendo a porção do substrato em que poros e fissuras do meio natural estão preenchidos por água, soluções aquosas ou líquidos de composição variada.In step (c) the anode is disposed below the groundwater level because in contaminated media, dissolved or suspended organic material in pore water, as well as substances in reduced forms, are oxidized (consumed) in anode reactions. As shown in Figure 1, the anode (1) must be disposed below the water table (8) in contact with the contaminant to be oxidized in said anode reactions. The water table (8) separates the vadose zone (9) from the saturated zone (10), as observed in Figure 1, and that vadose zone (9), in turn, is defined as the portion of the land that has pores and cracks filled (wholly or partially) by gaseous phase fluids, while saturated zone (10) is defined as the portion of the substrate in which pores and cracks in the natural environment are filled with water, aqueous solutions or liquids of varying composition.

Com relação à etapa (d) , devido ao contato com o oxigênio atmosférico, o potencial redox tende a assumir valores positivos nos níveis mais próximos à superfície e negativos (ou substancialmente menores) em profundidade. Por esse motivo, o eletrodo funcionando como catodo, a despeito dos formatos e disposições possíveis, representados na figura 4, deve ser instalado na porção com maior potencial redox.With respect to step (d), due to contact with atmospheric oxygen, the redox potential tends to assume positive values at the nearest surface and negative (or substantially lower) levels at depth. For this reason, the cathode electrode, despite the possible shapes and arrangements shown in figure 4, should be installed in the portion with the highest redox potential.

Acima do nível freático o ambiente é mais oxidante. Por esse motivo, na etapa (d) o catodo (2) deve, preferencialmente, ser colocado acima do nível freático (8) .Above the water table the environment is more oxidizing. For this reason, in step (d) the cathode (2) should preferably be placed above the water table (8).

No catodo (2) ocorrem reações que levam à redução de agentes oxidantes nos poros de solos e rochas e o oxigênio atmosférico constitui a principal substância consumida nas ' reações câtóliicas," Na etapa (e) de preenchimento da região ao redor dos eletrodos, com a finalidade de envolvei' o eletrodo e seus acessórios, são inseridos ao redor do tubo de sustentação estrutural (15) materiais particulados compreendendo material particulado com capacidade vedante (19), que pode ser argila expansiva, por exemplo, para confinar o eletrodo subjacente; material eletricamente condutivo e quimicamente inerte (20), como grafite, aço inox, por exemplo, de natureza particulada, na forma de lascas ou esferas, por exemplo, para aumentar a área efetiva do eletrodo; material de sustentação basal do eletrodo (21), que pode ser constituído por material impermeável, como argila expansiva, por exemplo, ou permeável, como cascalho ou areia, por exemplo.In cathode (2) there are reactions that lead to the reduction of oxidizing agents in the pores of soils and rocks and atmospheric oxygen is the main substance consumed in the 'catholic reactions'. In the step (e) of filling the region around the electrodes, with For the purpose of enclosing the electrode and its fittings, particulate material (15) is inserted around the structural support tube (15) comprising sealing-capable particulate material (19), which may be expansive clay, for example, to confine the underlying electrode; electrically conductive and chemically inert material (20) such as graphite, stainless steel, for example, particulate in the form of chips or spheres, for example to increase the effective area of the electrode; basal support material of the electrode (21) , which may consist of impermeable material, such as expansive clay, for example, or permeable, such as gravel or sand, for example.

Tanto na disposição horizontal quanto na vertical para o catodo, o material de cobertura deve ser composto de solo arenoso ou apenas por areia (24) para, facilitar a infiltração das águas pluviais ricas em oxigênio, que alimentam as reações catódicas e o desempenho da CMC como um todo. Em geral condições areadas, sem água estagnada, devem ser mantidas na vizinhança do catodo.Both horizontally and vertically for the cathode, the roofing material should be composed of sandy soil or just sand (24) to facilitate the infiltration of oxygen-rich rainwater that feeds cathodic reactions and CMC performance. as a whole. In general, dry conditions without stagnant water should be maintained in the vicinity of the cathode.

Possíveis concretizações da Invenção As Figuras 2A e 2B apresentam possíveis esquemas para a montagem de eletrodos na disposição vertical, adequados para a instalação em poços perfurados no solo. Na disposição vertical, representada na figura 2A, o tubo de sustentação estrutural (15) que compõe a CCM-CAS é envolto por uma malha (16) de aço inox, por exemplo, com enrolamento com fios de aço inox para dar continuidade espacial ao eletrodo e permitir sua conexão com o circuito externo {3).Possible Embodiments of the Invention Figures 2A and 2B show possible schematics for mounting electrodes in vertical arrangement suitable for installation in wells drilled into the ground. In the vertical arrangement, shown in Figure 2A, the structural support tube (15) that makes up the CCM-CAS is surrounded by a stainless steel mesh (16), for example, wound with stainless steel wires to give spatial continuity to the electrode and allow its connection to the external circuit {3).

Na extremidade inferior do tubo de sustentação estrutural (15) é disposto um anel (17) de aço inox, por exemplo, aprisionado por pressão e enrolamento à malha (16) de aço inox, Adicionalmente, é disposta uma conexão elétrica (18), por meio de parafuso, pino-banana ou similar, entre o anel (17) de inox e a malha (16).At the lower end of the structural support tube (15) is arranged a stainless steel ring (17), for example, pressurized and wound to the stainless steel mesh (16). Additionally, an electrical connection (18) is arranged, by means of a screw, banana pin or the like, between the stainless steel ring (17) and the mesh (16).

Para envolver o eletrodo e seus acessórios são inseridos ao redor do tubo de sustentação estrutural (15) materiais particulados, tal como representado na figura 2B,compreendendo material particulado com capacidade vedante (19), que pode ser argila expansiva, por exemplo, para confinar o eletrodo subjacente; material eletricamente condutivo e quimicamente inerte {20}, como grafite, aço inox, por exemplo, de natureza particulada, na forma de lascas ou esferas, por exemplo, para aumentar a área efetiva do eletrodo; material de sustentação basal do eletrodo (21), que pode ser constituído por material impermeável, como argila expansiva, por exemplo.To engage the electrode and its fittings, particulate materials as shown in Figure 2B are inserted around the structural support tube (15) comprising sealing particulate material (19) which may be expansive clay, for example to confine the underlying electrode; electrically conductive and chemically inert material {20} such as graphite, stainless steel, for example, particulate in the form of chips or spheres, for example to increase the effective area of the electrode; basal support material of the electrode (21), which may consist of impermeable material, such as expansive clay, for example.

Nas Figuras 2A e 2B está representado um exemplo de uma parede interna (13) de um poço, com dimensões compatíveis com a. instalação da CCM-CAS, nesse caso, variando de 5.08 cm (2") a 25.40cm {10") de diâmetro e possuindo uma profundidade de até 50rn, Além disso, nas mesmas figuras podem ser observados os materiais terrestres (14) , como solos e rochas, atravessados pelo poço sem representação de heterogeneidades no meio natural.Figures 2A and 2B show an example of an inner wall (13) of a well having dimensions compatible with. CCM-CAS installation, in this case, ranging from 5.08 cm (2 ") to 25.40cm (10") in diameter and having a depth of up to 50rn. In addition, in the same figures can be observed terrestrial materials (14), like soils and rocks, crossed by the well without representation of heterogeneities in the natural environment.

Em uma modalidade diferente, as Figuras 3A e 3B apresentam esquemas construtivos de eletrodos com disposição horizontal, para serem Instalados em níveis mais rasos do substrato, a partir da abertura de valetas ou trincheiras na superfície do terreno.In a different embodiment, Figures 3A and 3B show constructive schematics of horizontally disposed electrodes for installation at shallower levels of the substrate from trenches or trenches in the ground surface.

Da mesma maneira que na disposição vertical, na disposição horizontal o tubo de sustentação estrutural (15) que compõe a CCM-CAS é envolto por uma malha (16) de aço inox, por exemplo, com enrolamento com fios de aço inox para dar continuidade espacial ao eletrodo e permitir sua conexão com o circuito ’externo. (3} .As in the vertical arrangement, in the horizontal arrangement, the structural support tube (15) that makes up the CCM-CAS is surrounded by a stainless steel mesh (16), for example, wound with stainless steel wires for continuity. to the electrode and allow its connection to the external circuit. (3}.

Em cada extremidade do tubo de sustentação estrutural (15) é disposto um anel (17) de aço inox, por exemplo, aprisionado por pressão e enrolarnento à malha (16) de aço inox. Adicionalmente, é disposta uma Conexão elétrica (18), como um parafuso, pino-banana ou similar, entre o anel (17) de inox e a malha (16).At each end of the structural support tube (15) is provided a stainless steel ring (17), for example, snapped and wound to the stainless steel mesh (16). Additionally, an Electrical Connection (18) is arranged, such as a screw, banana pin or the like, between the stainless steel ring (17) and the mesh (16).

Para envolver o eletrodo e seus acessórios são inseridos ao redor do tubo de sustentação estrutural (15) materiais particulados compreendendo material particulado com capacidade vedante (19), que pode ser argila expansiva, por exemplo, para confinar o eletrodo subjacente; material eletricamente condutivo e quimicamente inerte (20), como grafite, aço inox, por exemplo, de natureza particulada, da ordem de lascas ou esferas, por exemplo, para aumentar a área efetiva do eletrodo.To enclose the electrode and its fittings are inserted around the structural support tube (15) particulate materials comprising sealing-capable particulate material (19), which may be expansive clay, for example to confine the underlying electrode; electrically conductive and chemically inert material (20) such as graphite, stainless steel, for example, particulate in nature, of the order of chips or spheres, for example, to increase the effective area of the electrode.

Na disposição horizontal, o material de cobertura é composto de solo e areia (24), por exemplo, para proteção do eletrodo.In the horizontal arrangement, the cover material is composed of soil and sand (24), for example for electrode protection.

Na Figura 4 são representadas possíveis disposições de eletrodos em uma CCM-CAS, onde (25) é a representação em corte (plano x-z) dos eletrodos de uma CCM-CAS com anodo (1) no formato cilíndrico, resultante da instalação do dispositivo a partir da perfuração de um poço; (2 6) é uma vista em planta da configuração (25) considerando a instalação dos dois eletrodos cilíndricos, a partir da perfuração de um poço; (27) é uma vista em planta da configuração no (25), considerando o eletrodo inferior cilíndrico, ou seja, instalação em poço, e o superior instalado em uma valeta ou trincheira; (28) é uma vista em planta da configuração em (25) considerando uma combinação de dois eletrodos cilíndricos instalados em dois poços adjacentes para uma valeta ou trincheira;Possible electrode arrangements in a CCM-CAS are shown in Figure 4, where (25) is the cross-sectional representation (xz plane) of the electrodes of a CCM-CAS with anode (1) in cylindrical shape, resulting from the installation of the device to from drilling a well; (26) is a plan view of configuration (25) considering the installation of the two cylindrical electrodes from drilling a well; (27) is a plan view of configuration (25), considering the lower cylindrical electrode, ie, well installation, and the upper electrode installed in a trench or trench; (28) is a plan view of the configuration in (25) considering a combination of two cylindrical electrodes installed in two adjacent wells for a trench or trench;

Ainda na Figura 4, (29) é uma representação em corte {p Lano x~z) dos““eTetrodos "dF üraa CCM^UÃS em que o èietr o do' " superior tem formato tabular, o que aumenta a área de contato com o oxigênio. O formato tabular pode ser instalado utilizando os procedimentos representados pela figura 3; (30) representa uma combinação de catodo (2) tabular com um anodo (1) cilíndrico; (31) representa uma combinação de um catodo (2) tabular com dois anodos cilíndricos; (32) representa uma combinação de um catodo (2) tabular com um anodo (1) também tabular em disposição vertical; (33) representa uma combinação de catodo (2) tabular com anodos cilíndricos e tabulares.Still in Figure 4, (29) is a cross-sectional representation {p Lano x ~ z) of the "eTetrodes" dF üraa CCM ^ UÃS where the upper electron has a tabular shape, which increases the contact area with oxygen. The tabular format can be installed using the procedures shown in figure 3; (30) represents a combination of tabular cathode (2) with a cylindrical anode (1); (31) represents a combination of a tabular cathode (2) with two cylindrical anodes; (32) represents a combination of a tabular cathode (2) with a also tabular anode (1) in vertical arrangement; (33) represents a combination of tabular cathode (2) with cylindrical and tabular anodes.

Para a instalação de um conjunto de CCM-CAS em aterro de resíduos, como um aterro sanitário, por exemplo, a Figura 5 apresenta um esquema. Nessa figura pode-se observar as configurações em que o eletrodo inferior cilíndrico é instalado em poço e o eletrodo superior instalado em uma valeta ou trincheira (27), o eletrodo superior com formato tabular (29) e, por fim, um catodo tabular com um anodo também, tabular em disposição vertical (32) .For the installation of a waste landfill CCM-CAS assembly, such as a landfill, for example, Figure 5 presents a schematic. In this figure one can see the configurations in which the cylindrical lower electrode is installed in a well and the upper electrode installed in a trench or trench (27), the tabular shaped upper electrode (29) and, finally, a tabular cathode with an anode also tabular in vertical arrangement (32).

As instalações com o catodo tabular são denominadas instalações em 'Τ' , devido à disposição dos eletrodos quando vista em seção.Installations with the tabular cathode are referred to as 'Τ' installations because of the arrangement of the electrodes when viewed in section.

Na Figura 5, (35) representa a disposição de um par de CCM-CAS utilizando unidades eletrodos cilíndricos (26); (36) representa a disposição de um par de CCM-CAS utilizando eletrodos tabulares horizontais em superfície e elementos tubulares em profundidade (30); (37) representa a separação entre duas unidades de CCM-CAS. A distância de separação deve ser menor ou igual à distância de influência do anodo. A área de influência expressa a extensão, a partir do anodo, em que as reações de oxidação alteram a composição do meio; (38) é a separação entre unidades CCM-CAS para unidades com eletrodos segundo configuração (30).In Figure 5, (35) depicts the arrangement of a CCM-CAS pair using cylindrical electrode units (26); (36) represents the arrangement of a pair of CAS-CCM using surface horizontal tabular electrodes and depth tubular elements (30); (37) represents the separation between two CCM-CAS units. The separation distance must be less than or equal to the anode influence distance. The area of influence expresses the extent from the anode at which oxidation reactions alter the composition of the medium; (38) is the separation between CCM-CAS units for electrode units according to configuration (30).

Com relação aos materiais em. um aterro de resíduos, a Figura 6 mostra uma representação esquemátíca desses materiais e da disposição de duas unidades CCM-CAS interceptando uma pluma de contaminação. Nessa mesma figura, (39) é uma representação de um par de CCM-CAS, em configuração "T" com catodos tabulares (catooc (2) horizontal, anodo (1) vertical} interceptando, em cascata, uma pluma de contaminação; (40) é uma fonte primária de resíduos líquidos ou sólidos originando a pluma de contaminação; (41) é uma frente de infiltração por gravidade dos agentes contaminantes; (4.2) é a direção local, do fluxo da água subterrânea; (43) é uma pluma de contaminação resultante do contato da água subterrânea com os materiais da frente de infiltração (41).With regard to materials in. Figure 6 shows a schematic representation of these materials and the arrangement of two CCM-CAS units intercepting a contamination plume. In the same figure, (39) is a representation of a CCM-CAS pair in "T" configuration with tabular cathodes (horizontal catooc (2), vertical anode (1)} cascading a contamination plume; ( 40) is a primary source of liquid or solid waste giving rise to the contamination plume (41) is a gravity infiltration front of the contaminants (4.2) is the local direction of groundwater flow (43) is a contamination plume resulting from groundwater contact with infiltration front materials (41).

A concentração dos agentes contaminantes diminui ao longo da direção de fluxo da. água subterrânea; (44) é a. porção distai da pluma de contaminação, na qual a concentração dos agentes contaminantes é menor. A diminuição ocorre por oxídação nas reações anódicas da CCM-CAS e devido a fenômenos de adsorção e precipitação ao longo da linha de fluxo; (45) representa o fluxo da água subterrânea na porção distai da pluma; (4 6) é o poço de monitoramento, para delimitação da pluma de contaminação. É observado que poços de monitoramento devem ser instalados a montante e ao longo da pluma.The concentration of contaminants decreases along the flow direction of the. subterranean water; (44) is a. distal portion of the contamination plume, where the concentration of the contaminants is lower. The decrease occurs due to oxidation in the CCM-CAS anodic reactions and due to adsorption and precipitation phenomena along the flow line; (45) represents the groundwater flow in the distal portion of the plume; (46) is the monitoring well for delimitation of the contamination plume. It is observed that monitoring wells must be installed upstream and along the plume.

Embora a invenção tenha sido amplamente descrita, é - óbvio para aqueles versados na técnica que várias alterações e modificações podem ser feitas sem que as referidas alterações não estejam cobertas pelo escopo da invenção.Although the invention has been broadly described, it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications may be made without such changes being covered by the scope of the invention.

Claims

1. Device for the induction and monitoring of biodegradation in contaminated environments, which comprises an electrode acting as anode (1) inserted inside a waste landfill or contamination plume and another electrode acting as a cathode (2), buried nearby. of the surface, within the vadose zone of the ground, where the cathode (2) and anode (1) are fixed in a structural tube (15) and connected via a connecting circuit (3) in series with a resistor (4). ) of known resistance.

Device according to Claim 1, characterized in that the structural tube (15) is a mesh wrap (16), having at each end a ring (17) when in the horizontal arrangement or at the lower end a ring (17) when in the vertical arrangement, pressurized and wound to the mesh (16), plus an electrical connection (18) arranged by means of a screw between the ring (17) and the mesh (16).

Device according to Claim 2, characterized in that the mesh (16), the ring (17) and the electrical connection (18) are made of stainless steel or other metallic materials.

Device according to Claim 1, characterized in that the anode (1) and the cathode (2) are composed of chemically inert particulate material or granular material capable of increasing the contact area.

Device according to Claim 4, characterized in that the graphite or stainless steel of low toxicity to microorganisms are chemically inert materials.

Device according to claim 1, characterized in that the resistor (4) has known resistance and is based on the "" curves "of the voltage, in addition to providing an output for monitoring (5) the current or electric potential.

Device according to Claim 1, characterized in that the connecting circuit (3) between the anode (1) and the cathode (2} is an electron transfer bridge conducting electrons from anode (1) to the cathode. {2} .

8. Method for inducing and monitoring biodegradation in contaminated environments comprising the following steps: (a) Identification of a contamination plume or landfill; (b) drilling a well for the installation of a vertical electrode or a trench for use of a horizontal electrode; (c) Arrangement of anode below groundwater level; (d) Cathode arrangement above the water table; and (e) Filling of the region around the electrodes.

A method according to claim 8, characterized in that in step (e), particulate materials comprising sealing-capable particulate material (13) are inserted around the structural support tube (15); electrically conductive and chemically inert material (20); basal support material of the electrode (21); cover material (24).

Method according to claim 9, characterized in that the expansive clay is a sealing property particulate material (19).

Method according to Claim 9, characterized in that graphite and stainless steel are electrically conductive and chemically inert materials (20).

A method according to claim 9, characterized by the first fact; It is the basic support of the electrode 21 to be made of expansive clay, gravel or sand.

13, Method, according to. claim 9, characterized in that the cover material is composed of soil and sand (24).