MODELAGEM MATEMÁTICA E COMPUTACIONAL DE PROCESSOS DE BIORREMEDIAÇÃO EM ZONAS SATURADAS

Resumo

Neste trabalho estuda-se matematicamente e numericamente processos de
biorremediação para problemas de contaminação de águas subterrâneas em meios porosos
saturados. Inicia-se com a modelagem matemática do transporte de múltiplas espécies através da
teoria clássica de escoamentos em meios porosos saturados e deriva-se o sistema de equações
diferenciais parciais não-lineares que governa o problema. Estas equações estão acopladas através
dos termos de reação, onde os processos de biodegradação são incorporados. A seguir, são
modelados os processos de biodegradação dados pelas cinéticas de Monod modificada e de
Michaelis-Menten, os quais fisicamente representam as reações biológicas que ocorrem durante a
atenuação natural e forçada. Então as técnicas numéricas utilizadas no cálculo da solução
aproximada desses problemas são descritas. Finalmente, apresentam-se resultados numéricos
(simulações computacionais) que demonstrarão a eficácia e a precisão das metodologias
mencionadas para as duas classes de problemas. A primeira trata do problema da remediação de
uma pluma de alta concentração de poluentes orgânicos (substratos) através do espalhamento de
fertilizantes orgânicos, nitratos e nutrientes (atenuação forçada) e a segunda, estuda o caso da
simulação do transporte de dois substratos (um contaminante orgânico e oxigênio dissolvido) na
presença de uma população biológica estacionária.