Principe
- Infilteren/injecteren van een organisch substraat ten behoeve van in-situ anaërobe biologische afbraak
- Infilteren/injecteren van een organisch substraat ten behoeve van in-situ anaërobe biologische immobilisatie
Toediening van het substraat gebeurt meestal (als waterige oplossing) via drains of verticale filters. In geval geconcentreerde vormen worden toegediend, kan ook worden geopteerd voor direct push technieken of inwerken in de grond (ontgravingsvak of 'mixed-in-place'). Daarnaast bestaan ook 'slow-release' toepassingsvormen waarbij het organisch substraat wordt toegediend via ‘socks’ die in verticale filters kunnen worden gehangen.
Toepassingsgebied en toepassingsvoorwaarden
Er bestaan vele soorten van organische substraten die toepasbaar zijn. Deze kunnen worden onderverdeeld in snel werkende en traag werkende ('slow-release'). Gekende snelwerkende substraten zijn alcoholen (ethanol, methanol), melasse, NutrolaseTM (= protamylasse), lactaat, melkwei, ....Voorbeelden van 'slow-release' substraten zijn HRCTM, al dan niet geëmulgeerde eetbare oliën, Cap 18TM
- Hydrogen Release Compound (HRCTM) is een polylactaatester dat bij contact met water, hydrolyseert tot lactaat en glycerol. De vrijstelling van lactaat gebeurt traag, waarbij ook de vrijgekomen glycerol kan dienen als substraat.
- Plantaardige eetoliën zoals soja-olie, maïsolie en olijfolie zijn traagwerkend gezien hun beperkte wateroplosbaarheid. Daarom worden dergelijke eetoliën bij voorkeur als stabiele emulsie geïnjecteerd. Een belangrijk effect van olie als organisch substraat, is dat de te saneren organische polluenten zoals VOCl's direct partitioneren naar de oliefase. Dit fenomeen zorgt voor een directe concentratiesdaling na injectie van het substraat. Op langere termijn komen de VOCl's dan echter weer vrij, als de olie wordt gemetaboliseerd door bacteriën en oplost. CAP-18TM is een commercieel verkrijgbare variant op basis van sojaolie.
- EHCTM is geen louter organisch substraat, maar een combinatie van fijnkorrelig ijzer en een niet nader gedefinieerd organisch substraat dat in de bodem kan worden geïnjecteerd als slurry of aangebracht in sleuven. Het ijzer zal o.a. VOCl's chemisch reduceren (zie overeenkomstige technische fiche), terwijl het organisch substraat tegelijkertijd microbiële dechlorering kan tot stand brengen.
De snelheid waarmee een organisch substraat, eens aangebracht in de bodem, verbruikt wordt, hangt af van vele factoren:
- het type substraat en de aangebrachte concentratie/hoeveelheid
- de fysische vorm waaronder het wordt gedoseerd (pure of verdunde vloeistof, 'stroop', emulsie, pasta, vast/granulair)
- de toedieningswijze van het substraat (contactoppervlak tussen substraat en grondwater voor traag oplossende substraten)
- de hoeveelheid beschikbare electronacceptors op de locatie (zuurstof, nitraat, sulfaat, ijzerIII,…) die eveneens leiden tot substraatverbruik
- de microbiële samenstelling op de locatie en eventuele remmende factoren zoals ongunstige pH, nevenverontreinigingen, e.d.
- de bodemtextuur en grondwaterstromingssnelheid (grovere textuur en hoge grondwatersnelheid zorgen voor een sneller oplossen en verspreiden/verdunnen van het substraat
- de temperatuur
Toepassing voor in-situ anaërobe dehalogenering van gehalogeneerde organische verbindingen
Het in de bodem aangebracht substraat wordt gefermenteerd, waarbij o.a. waterstofgas wordt gevormd dat fungeert als electrondonor voor dechlorerende micro-organismen die daarbij VOCl’s kunnen omzetten tot onschadelijke eindproducten. Andere verbindingen die op deze wijze onder anaërobe omstandigheden biologisch kunnen worden afgebroken zijn chloorfenolen, chloorbenzenen, en bepaalde andere gehalogeneerde organische verbindingen.
De toepasbaarheid van de techniek en dimensionering dient voor niet eenduidige gevallen steeds op voorhand te worden bepaald via haalbaarheidsonderzoek en/of pilootfase.
Verder kan verwezen worden naar de Code van Goede Praktijk 'anaërobe bioremediatie van VOCl's', downloadbaar via de OVAM-website (www.ovam.be).
Toepassing voor in-situ anaërobe bioprecipitatie van zware metalen
Het inbrengen van een organisch substraat kan, indien voldoende sulfaat in het grondwater aanwezig is (>100 mg/L), leiden tot het neerslaan van zware metalen in het grondwater, door vorming van stabiele precipitaten (voornamelijk sulfiden, gevormd door sulfaatreducerende bacteriën). Dit is o.a. mogelijk voor Zn, Pb, Cu, Cd, Cr, … Neerslagvorming als carbonaten, hydroxides of fosfaten kan eveneens optreden. Indien het grondwater van nature niet voldoende sulfaat bevat, kan het nodig zijn om naast organisch substraat, eveneens sulfaat te doseren.
De toepasbaarheid van de techniek en dimensionering dient op voorhand te worden bepaald via haalbaarheidsonderzoek.
Kosten
Tussen de verschillende inzetbare substraten kunnen relatief grote prijsverschillen bestaan. De kostprijs (anno 2006) voor melasse/Nutrolase bedraagt 0,5 à 1 euro/kg; voor Na-lactaat is dit ca. 2 euro/kg terwijl HRC ca. 16 euro/kg kost. In de evaluatie van ‘voordeligste’ koolstofbron dienen ook andere factoren te worden meegerekend, zoals totale benodigde hoeveelheid (melasse bevat een lager gehalte aan 'werkzame' koolstof dan b.v. Na-lactaat), vereiste toedieningswijze en frequentie, etc.
Kosten voor injectie worden met name bepaald door de nodige hardware (filters, pompen, mengvaten), de totale benodigde hoeveelheid substraat
Milieubelasting en te nemen maatregelen
Bij injectie zonder gelijktijdige onttrekking (recirculatie) bestaat er een risico op bijkomende laterale verspreiding van de verontreiniging.
Door fermentatie van het organisch substraat ontstaan vluchtige vetzuren die geurhinder kunnen veroorzaken.
Injectie en recirculatie van een organisch substraat via filters en/of drains kan aanleiding geven tot verstopping ervan (biofouling en vorming van minerale precipitaten zoals ijzersulfides).
Bij biologische afbraak van VOCl’s kunnen schadelijke tussenproducten gevormd worden die risicovol kunnen zijn (b.v. vinylchloride bij de afbraak van perchloorethyleen).
Bij bioprecipitatie van zware metalen verdwijnen deze niet uit de bodem. De stabiliteit van de precipitaten op langere termijn is dus een aandachtspunt (wanneer de precipitatie reversibel is kan op termijn de grondwaterpollutie opnieuw toenemen in intensiteit).
Voor het overige is deze saneringstechniek weinig milieubelastend en is er minimaal verbruik van secundaire grondstoffen, aangezien de polluenten in situ worden verwijderd door micro-organismen, waarbij geen bovengrondse zuivering nodig is of afvalproducten worden geproduceerd.
Bron
Goovaerts L., et al., BBT-studie voor bodemsaneringsprojecten en grondreinigingscentra, VITO, juni 2007