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Descontaminação de Balastro de Ferrovias

Contaminado por Óleos

Celeste JorgeInvestigadora do Departamento de GeotecniaNúcleo de Geologia de Engenharia e Ambiente

Trabalho concebido e orientado pela oradora na investigação realizada por Miguel Afonso

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Descontaminação de Balastro deFerrovias Contaminado por Óleos

Objetivos

Pretende-se com esta apresentação:>enfatizar a importância que os óleos lubrificantes

apresentam na contaminação dos empreendimentos ferroviários,

>referir quais as principais fontes emissoras e os principais riscos ambientais associados,

>mostrar os processos de descontaminação existentes, tendo em conta a posterior reutilização do balastro.

3 abril 2014 APEMETA - Seminário sobre Descontaminação de Solos

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Descontaminação de Balastro deFerrovias Contaminado por Óleos

>Introdução – Enquadramento do Tema>Aspetos Relativos às Vias Ferroviárias>Problemas Ambientais Relativos ao Balastro>Métodos de Descontaminação>Casos Práticos>Ensaio de Laboratório>Considerações Finais

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Introdução e Enquadramento do Tema

> O transporte ferroviário continua a ser um dos meios de transporte mais utilizados em viagens de curto a médio curso.

> Por um lado, a grande capacidade de transporte, associada a uma elevada segurança e o tempo e o custo de viagem são bastante competitivos e, por outro, as acessibilidades, o conforto dos passageiros e o reduzido impacte ambiental (Fernandes, 2011), são razões para a sua preferência.

> Existe de forma inerente uma melhoria da qualidade do ar (na linha eletrificada), relativamente ao transporte rodoviário.

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> A manutenção dos empreendimentos ferroviários depende em grande parte das operações para preservação dos equipamentos e das vias.

> A utilização de óleos lubrificantes nestes empreendimentos é uma prática que se reconhece como habitual e necessária ao bom funcionamento deste sistema de transporte, a que se reconhece o mérito de ser “amigo do ambiente”.

> No entanto, esta utilização poder-se-á traduzir em situações de contaminação ambiental de cariz bastante gravoso, onde a legislação nacional em vigor carece de reformulação.


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> Apesar de muitas linhas terem sido descativadas, numerosas situações de contaminação por óleos tenderão a permanecer durante muito tempo, com repercussões para o ambiente.

> O balastro de ferrovias é um material presente em praticamente todas as linhas de caminho de ferro (nacionais).

> A contaminação do balastro é, em geral, mais grave nas linhas não eletrificadas, mas continua a ser muito importante nas linhas eletrificadas.


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> No caso particular do território nacional, a linha-férrea existente tem cerca de 2.790 km de extensão:

� 1.450 km (52%) encontram-se eletrificados

� 1.340 km de extensão de linha-férrea não está eletrificada, onde se utilizam sistemas de locomoção a diesel


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(REFER, 2009)

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Comparação Entre a Extensão de Linha Total e Eletrificada em Alguns Países da EU(UIC, 2008 em Afonso, 2011)

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Esquema Comparativo da Situação Mundial Entre a Extensão de Linha Eletrificada e a Linha Não Eletrificada (UIC, 2008 em Afonso, 2011)

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> A via balastrada é a mais antiga e é, ainda hoje, solução estrutural para novas linhas ferroviárias.

> Vantagens: � construção rápida, � custos relativamente baixos,� fácil correção da geometria da via e operações de conservação da via -

ajuste a eventuais assentamentos da substrutura.

> A via não balastrada tem sido implementada em vários países, como a Alemanha e o Japão.

> A via de apoio misto tem vindo a ser desenvolvida em vários países, sendo a sua aplicação mais generalizada e bem sucedida em Itália, nas linhas de alta velocidade.

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> A camada de balastro deve cumprir diferentes funções, nomeadamente:

� suportar os elementos constituintes da superstrutura, mantendo-os nas suas respetivas posições;

� promover uma distribuição homogénea das cargas que são transmitidas pelas travessas às camadas subjacentes;

� permitir o escoamento das águas pluviais e garantir a proteção contra os efeitos do ciclo de gelo/degelo;

� garantir a elasticidade da via com o objetivo de amortecer as solicitações dinâmicas provocadas pela passagem dos comboios;

� permitir, através das operações de manutenção e conservação, a correção da geometria da via;

� garantir a estabilidade horizontal e vertical da via.

(Fortunato, 2005)

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> A camada de balastro apresenta um papel determinante na estabilidade da via – conforme referido.

> Esta estabilidade é assegurada pelo atrito entre as partículas de balastro e as superfícies de contacto das travessas e pelo atrito desenvolvido pelo imbricamento entre as próprias partículas.

> O comportamento da camada de balastro é condicionado essencialmente pelas características mecânicas (resistência e deformabilidade) e hidráulicas (permeabilidade) dos elementos/ partículas desse balastro, as quais devem manter-se no tempo.



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> As características referidas dependem, entre outros fatores, da espessura e da compacidade da camada e das características das partículas (forma, dureza, dimensões, etc.).

> As funções, por vezes, assumem-se contraditórias, uma vez que o balastro deve ter elevada compacidade para oferecer uma boa capacidade de carga e uma boa estabilidade da via, mas deve permitir um rápido escoamento da água.


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> Desta forma a camada de balastro deve ser construída com materiais monogranulares com partículas de grandes dimensões (inferiores a 63 mm), constituindo um meio muito permeável e que proporciona uma fácil intervenção nas operações de conservação.

> A Norma Europeia EN 13450 (2008) classifica os materiais para balastro em diversas categorias, com base em requisitos geométricos e físicos das partículas.

> O documento técnico IT.GEO.001.00 (2008) da REFER, indica que o material a utilizar para a camada de balastro deve ser obtido exclusivamente de rochas duras e sãs, isto é, rochas com elevada resistência ao desgaste, à fragmentação e à ação dos agentes atmosféricos.


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> Este documento técnico estabelece ainda determinados valores numéricos que os materiais para o balastro devem ter no que se refere às seguintes características técnicas:

� resistência mecânica (à fragmentação e ao desgaste),� dimensão, � granulometria,� teor de partículas finas (< 0,5 mm),� teor de finos (<0,063 mm),� forma e conteúdo de elementos prejudiciais.

> No que respeita o valor numérico que estas características podem tomar, consideram-se os valores limites de aceitação em restrições e valores limite de rejeição [IT.GEO.001, 2008].


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> As características técnicas indicadas anteriormente são determinadas através de ensaios laboratoriais.

> A resistência à fragmentação é determinada pelo ensaio de Los Angeles (LARB).

> A resistência ao desgaste é determinada pelo ensaio de micro-deval (MDERB).


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> Quanto à forma, as partículas de balastro deverão apresentar forma poliédrica de tendência isométrica, designada por forma cúbica, faces rugosas e aresta vivas.

> A cubicidade desejada é definida para valores máximos de índice de achatamento (FI), de forma (SI) e comprimento.

> O elementos prejudicais, referem-se a fragmentos de rochas alteradas, friáveis, grumos argiloso ou siltosos e elementos estranhos à rocha a utilizar, tais como pedaços de madeira, de plástico ou metal.

> Esta norma distingue o balastro em: Tipo I, balastros para sistemas ferroviários de alta velocidade e velocidade alta e Tipo II, balastros para rede convencional.


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Esquema da secção transversal de via balastrada (Fortunato, 2005)

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Fuso de controlo do balastro quanto a aceitação (Afonso, 2011)


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> É no balastro e na sua renovação que se identifica um dos maiores problemas ambientais da atualidade relacionado com o transporte ferroviário.

> Em 1 m linear de linha férrea convencional são utilizadas, em média, 2,5 t de agregado.

> Este valor duplica para a linha balastrada de alta velocidade.

> A REFER, em 2003, utilizou 500 000 t de balastro.

> Perante estes factos é óbvio que existe todo o conveniente em promover a reutilização deste material.


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Problemas Ambientais Relativos ao Balastro

> O reaproveitamento deste material permite uma redução na extração de pedra natural, minimizando o forte impacto causado por todo o processo que lhe é característico, desde a extração, transporte e colocação.

> Com as repercussões ambientais conhecidas.

> Não existem, de momento, números exatos acerca da quantidade de balastro que se encontra nestas condições (contaminado).

> No entanto, a qualidade e o potencial do material é suficiente para que a sua requalificação seja uma realidade, havendo já referências a reutilizações com sucesso deste resíduo.


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> A utilização de óleos lubrificantes nos empreendimentos ferroviários é uma prática que se reconhece como habitual e necessária ao bom funcionamento deste sistema de transporte. Acrescente a estes óleos os combustíveis.

> Os óleos lubrificantes aderem ao balastro e progridem em profundidade em função do volume de óleo libertado.

Modelo conceptual do desenvolvimento temporal da progressão da contaminação por óleos lubrificantes (Afonso, 2011)



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Exemplo da contaminação por óleos lubrificantes (Afonso, 2011)

> Os óleos lubrificantes são derivados do petróleo, sendo constituídos por hidrocarbonetos de cadeias extensas. Daí a sua viscosidade e o elevado ponto de ebulição. São essencialmente H. Policíclicos Aromáticos (PAH) e BifenilosPoliclorados (PCB).

> Porém não podem ser ignorados os metais pesados, existentes nos óleos e nos combustíveis, ou associados a outros produtos como os herbicidas.



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Contaminação por diesel

> O nível de contaminação não é igual ao longo de todo o empreendimento, é possível identificar diferentes locais de contaminação e consequentemente de diferente risco. (Saunders 1995)



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LOCALIZAÇÃO RISCOPlena Via Baixo

Estações e Apeadeiros Médio/Alto

Locais de paragem Médio/AltoLubrificadores de via Alto

Túneis Médio/Alto

Localização e respetivo grau de risco das diferentes zonas do empreendimentoferroviário (REFER 2006)


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REFER, EP, Ficha 1 – Designação do Material/Resíduo – Balastros, Ref. AM/FT003.01.01, 2006 – Avaliação visual


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REFER, EP, Ficha 1 – Designação do Material/Resíduo – Balastros, Ref. AM/FT003.01.01, 2006. Continuação

> A contaminação do balastro das ferrovias devida aos óleos lubrificantes é, assim, uma problemática real de difícil resolução que carece de soluções com elevados custos de remoção, transporte e depósito em aterro deste resíduo.

> Aliados ao elevadíssimo custo ambiental que apresenta, são razões suficientes que justifiquem a procura de tecnologias que promovam a descontaminação do balastro das ferrovias – com o objetivo da reutilização. (Fotos de Afonso, 2011)


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> Dos métodos de descontaminação existentes são referidososmétodos in situ e ex situ que permitem a obtenção de resultados favoráveis à reutilização deste agregado.

> Estudos efetuados, referem que o processo de lavagem do balastro exibe:

� resultados satisfatórios na diminuição da concentração dos agentes contaminantes,

� resultados não satisfatórios na conservação das características mecânicas do material.

> Pretende-se, assim, a apresentação de tecnologias de descontaminação menos destrutivas que promovam a manutenção das características mecânicas.


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Métodos de Descontaminação In

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Comparação dos custos associados a diversos métodos de reabilitação de solos/balastro (retirado de Afonso, 2011)


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> Confrontam-se duas tecnologias:� A lavagem� A bioremediação

> A lavagem do balastro é um método ex situ que tem de cumprir três requisitos:

� Redução do risco,� Mérito ambiental, mas com efluentes,� Custo do processo compatível com o benefício.

> O recurso a tensioativos ou a solventes melhora os resultados da lavagem, com remoção de 90% dos contaminantes do balastro.


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Esquema representativo do processo de lavagem( Anderson et al, 2003; adaptado por Afonso, 2011)


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> A Bioremediação pode ser realizada in-situ ou ex-situ.

> Consiste na utilização de microrganismos em condições propícias para que estes utilizem os contaminantes como fonte de alimento.

> Desta forma transformam os contaminantes noutras espécies, que em geral são menos tóxicas, e libertam CO2

e H2O, em condições aeróbias.

(Costa, 2006, adaptado por Afonso, 2011)


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aisBalastro contaminado

ambientalmenteBalastro não perigoso ambientalmente


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Amostra EU80

Dosagens de EU80 e Bio-Stick sugeridas pelo fabricante e adotadas


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Soluções testadas


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Considerações Finais



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• A problemática do balastro contaminado por hidrocarbonetos, é uma questão recente e os primeiros passos com vista à definição completa da situação foram dados com o início do século XXI.

• A quantidade de informação acerca desta temática, sendo ainda diminuta, permite concluir que o investimento nesta área terá certamente benefícios a nível ambiental e social.

• A inovação de métodos de descontaminação ou a utilização de métodos menos abrasivos, trará vantagens para a reutilização do balastro, sendo que os métodos correntes já permitem um nível elevado de possibilidades para a sua reutilização.

• A sua recuperação a 100 % poderá ser praticamente impossível.

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• Neste estudo foram experimentadas técnicas com aplicação ex situ: lavagem com solventes e submersão em solução específica. In situ foi experimentada a aspersão de solução biológica.

• A aplicação in situ por aspersão é mais aconselhável para climas mais húmidos.

• A solução técnica da submersão do balastro numa solução biologicamente ativa é a mais aconselhável – efluentes.

• Como se verificou, as técnicas de lavagem apresentam-se algo danosas para o balastro, alterando as suas propriedades, ficando a sua reutilização no empreendimento ferroviário algo limitada.

• No entanto, é reconhecido o alto potencial deste material noutros domínios.

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Obrigada pela atenção

