Applicazione in campo della tecnologia Terramend per il biorisanamento di terreni insaturi contaminati da HC

Transcript

1 Applicazione in campo della tecnologia Terramend per il biorisanamento di terreni insaturi contaminati da HC A.Leombruni, S.Steffl PeroxyChem LLC, Pennsylvania USA CONVEGNO: Tecnologie di bonifica dei terreni contaminati Venerdì, 21 Settembre 2018 RemTech Expo 2018 (19, 20, 21 Settembre) FerraraFiere

2 PeroxyChem: Soluzioni Ambientali di Bonifica PeroxyChem è leader mondiale nell ambito di tecnologie di bonifica di terreni ed acquiferi contaminati. Tendiamo a seguire e supportare gratuitamente il cliente in ogni singola fase dell intervento, dalla scelta iniziale della strategia di trattamento alla fase di dimensionamento e fino al monitoraggio post-applicazione. Il nostro gruppo: - Più di 20 professionisti del settore ambientale - Più di 5 ingegneri Ph.D. - Più di 25 anni di tecnologie innovative brevettate per il risanamento La nostra esperienza: - Oltre tons di terreni trattati nel Migliaia di acquiferi trattati in tutto il mondo Le nostre capacità: - Due laboratori specializzati in ricerca e studi di fattibilità - Supporto tecnico durante l intero iter di bonifica - Una vasta gamma di tecnologie di bonifica

3 Principali Tecnologie di Trattamento Basate su Solide Basi Scientifiche Ossidazione Chimica In Situ (ISCO): Applicazione di efficaci reagenti ossidanti direttamente nel mezzo contaminato (terreno e/o acquifero) per distruggere la massa contaminante organica presente. Riduzione Chimica In Situ (ISCR): Sistema integrato chimico e biologico al fine di creare un ambiente fortemente riducente che stimoli la degradazione chimica e biologica di composti organo-clorurati, anche quelli maggiormente persistenti. Biorisanamento aerobico e/o Declorurazione riduttiva potenziata (ERD): L utilizzo di agenti biologici in combinazione con una fonte di elettro-donatore (biostimolazione) o di ossigeno, al fine di rimuovere i contaminanti organici presenti nei suoli ed acquiferi contaminati. Immobilizzazione/Stabilizzazione: L utilizzo di reagenti chimici reattivi che complessino ed immobilizzino i metalli o che deteriorino ed incapsulino NAPL.

4 Principali Tecnologie di Trattamento Basate su Solide Basi Scientifiche

5 Vantaggi del BIOrisanamento in situ Soluzione definitiva (completa decomposizione di COCs) Processo naturale Applicabile in siti contaminati anche ad elevata criticità Difficilmente genera preoccupazioni nella comunità Flessibilità di cantierizzazione (eseguito in fasi distinte) & applicato mediante strumentazione di uso comune Basso costo rispetto alle comuni tecnologie di soil washing, trattamento termico e scavo/smaltimento

6 Caratteristiche del Reagente Composto principalmente da una miscela brevettata di fosfato di monoammonio, comunemente utilizzato nei fertilizzanti in quanto rilascia, se idratato, una grande quantità di azoto e fosforo biodisponibili, carbonati di calcio, lecitina ed altri ammendanti organici.

7 Caratteristiche del Reagente Agglomerato di sostanza organica/argilla Batteri Particella di minerale Argilla Film di acqua Sostanza organica Micropori Particella di Terramend idratata e colonizzata da batteri autoctoni del suolo

8 Vantaggi Principali Incremento della capacità di ritenzione del terreno, anche del 50%. Questo favorisce la crescita batterica e, quindi, la velocità di biorisanamento. Le particelle di ammendante organico costituiscono: una fonte effettiva e controllata di micronutrienti una superficie non-tossica di sviluppo batterico una superficie non contaminata verso cui le molecole di contaminante tendono a diffondersi (retro-diffusione/desorbimento), quindi una superficie di catalizzazione per i processi BIO Rilascio di nutrienti controllato, abbastanza rapido da favorire la crescita batterica ed allo stesso tempo abbastanza lento da evitare lo stress per mancanza di ossigeno biodisponibile.

9 Applicazioni del Reagente Terreni insaturi, sedimenti e scarti industriali contaminati da: IPA, Clorofenoli & Pentaclorofenoli PCP IPA - es. Gasometri Ftalati Idrocarburi pesanti Scarti di perforazione Erbicidi e pesticidi Esplosivi organici Immagine SEM (Scanning Electron Micrograph) del prodotto e biofilm

10 Validazione del Metodo L efficacia del reagente è stata comprovata da U.S. EPA mediante test. EPA/540/R-95/536 Validazione del metodo di trattamento Monitoraggio indipendente (SAIC) Il trattamento ha comportato una riduzione del 95% delle concentrazioni di fenoli clorurati e del 92% di quelle di IPA; l eliminazione del grado di tossicità è stato misurato mediante prova di germinazione e di mortalità dei vermi. Documentazione disponibile su richiesta

11 concentration (mg/kg) Influenza del Trattamento sulle Concentrazioni IPA Presenti su Terreni Contaminati (Test EPA) initial 21 days 163 days 209 days 240 days * benzo(a)anthracene benzo(b)fluoranthene benzo(a)pyrene dibenzo(a,h)anthracene chrysene benzo(k)fluoranthene indeno(1,2,3-c,d)pyrene benzo(g,h)perylene * Not Detectable Si noti come composti, considerati generalemente non biodegradabili (es.benzo(a)pirene), siano stati degradati durante i 6 mesi di trattamento.

12 Caso Applicativo Pacific Place, Vancouver, B.C. 83 ettari ad uso industriale, inclusi gasometri rifiuti speciali (fortemente contaminati da composti organici & inorganici) Periodo max di durata di trattamento richiesto: 7 mesi, causa evento internazionale Vancouver Molson Indy race

13 Studio del Bilancio di Massa Per differenziare la contaminazione rimossa mediante biodegradazione potenziata e/o volatilizzazione e/o lisciviazione Studio degli isomeri di IPA e PCP utilizzati nei microcosmi Recupero di ca % della massa di carbonio sotto forma di CO 2, che corrisponde completamente alla degradazione biologica dei composti

14 Preparazione dell Area di Trattamento Celle di trattamento (5.5 m x 35 m) con terrapieni & rivestimento in HDPE Copertura per i mesi invernali Il terreno di prova è stato integrato con prodotti di scarto speciali al fine di raggiungere le condizioni iniziali previste.

15 Trattamento & Campionamento/Analisi Applicazione di ca. 3% (w/w) di prodotto fino a 60 cm di profondità Rimescolato per 1 settimana ed irrigato al fine di mantenere un contenuto d acqua del 60% Ogni cella è stata quindi suddivisa in 7 zone di campionamento, ognuna di ca. 201m 2 Campionamento: una carota di terreno da ogni porzione della cella, campione poi omogeneizzato ed analizzato

16 Soil concentration (mg/kg) Concentrazioni IPA Iniziali Basso peso molecolare (2 o 3 anelli di benzene) Elevato peso molecolare (4 o 6 anelli di benzene) Naphthalene Acenaphthylene Acenaphthene Fluorene Phenanthrene Anthracene Fluoranthene Pyrene Benzo(a)anthracene Chrysene Benzo(b)fluoranthene Benzo(k)fluoranthene Benzo(a)pyrene Indeno(1,2,3-c,d)pyrene Dibenzo(a,h)anthracene Benzo(g,h,i)perylene

17 Soil concenration (mg/kg) Andamento Concentrazione dei Principali Isomeri 0 days 139 days days Naphthalene Phenanthrene Anthracene Fluoranthene Pyrene Benzo(a)anthracene Chrysene Benzo(b)fluoranthene Benzo(a)pyrene Indeno(1,2,3-c,d)pyrene Benzo(g,h,i)perylene CSC indust. IPA 5-10 mg/kg

18 Soil concenration (mg/kg) Andamento IPA nel Tempo 800 Total PAHs 600 High MW PAHs Low MW PAHs IPA totali Obiettivo bonifica (200 mg/kg) Treatment time (days)

19 Total PAHs Removal Rate (%) Rendimento di Degradazione IPA Treatment time (days)

20 Caso applicativo Hamilton Harbour, Lake Ontario Lato occidentale del lago Ontario Sedimenti dragati dalla zona hotspot con concentrazioni IPA comprese fra 1,000 e 2,000 mg/kg IPA depositati durante le attività di frantumazione del carbone presso industrie siderurgiche

21 Preparazione dell Area di Trattamento Celle di trattamento (6 m x 44.5 m) con terrapieni & rivestimento in HDPE Copertura per i mesi invernali

22 Trattamento & Campionamento/Analisi 7% (w/w) prodotto usato Rimescolato per 1 settimana ed irrigato al fine di mantenere un contenuto d acqua del 60% Ogni cella è stata quindi suddivisa in 10 zone di campionamento, ognuna di ca. 271m 2 Campionamento: una carota di terreno da ogni porzione della cella, campione poi omogeneizzato ed analizzato

23 Soil concenration (mg/kg) Concentrazioni Iniziali 80 Basso peso molecolare (2 o 3 anelli di benzene) Elevato peso molecolare (4 o 6 anelli di benzene) Naphthalene Acenaphthylene Acenaphthene Fluorene Phenanthrene Anthracene Fluoranthene Pyrene Benzo(a)anthracene Chrysene Benzo(b+k)fluoranthene Benzo(a)pyrene Indeno(1,2,3-c,d)pyrene Dibenzo(a,h)anthracene Benzo(g,h,i)perylene

24 Soil concenration (mg/kg) Andamento delle Concentrazioni dei Principali Isomeri days days 312 days Obiettivo di bonifica (40 mg/kg) Naphthalene Fluorene Phenanthrene Fluoranthene Pyrene Benzo(a)anthracene Chrysene Benzo(b+k)fluoranthene Benzo(a)pyrene Indeno(1,2,3-c,d)pyrene Benzo(g,h,i)perylene

25 Soil concentration (mg/kg) Andamento IPA nel Tempo Total PAHs High MW PAHs Low MW PAHs Treatment time (days)

26 Soil concentration (mg/kg) Degradazione IPA Prodotto vs Controllo DARAMEND Control (untilled) Control (tilled) Treatment time (days)

27 Total PAHs Removal Rate (%) Rendimento di Degradazione Treatment time (days)

28 Test di Tossicità Germinazione del 73% nei terreni trattati Vs Germinazione del 4% nei terreni di controllo non trattati

29 Trattamento Ex Situ di Terreni Contaminati da PCP (Washington, US)

30 PCP concentration (mg/kg) Trattamento di terreni contaminati da PCP (Sito industriale di trattamento del legno in US) time (days) CSC Industriale PCP: 5 mg/kg

31 concentration (mg/kg) Trattamento di Terreni Contaminati da Ftalati Paulsboro, NJ 10,000 Treatment Cell 1 Treatment Cell 2 Target 1, time (days) CSC Industriale: 60 mg/kg

32 Trattamento di Terreni Contaminati da Olio Combustile Pesante a Bassa Viscosità (TPH mg/kg) Campione T0 T 3mesi T 6mesi T 9mesi 1 8, n.d. 2 7, ,100 1, , ,400 1, n.d. Medio 7, Rendimento N/A 89% 91% 99% CSC HC >12 Industriale: 750 mg/kg

33 Fornisce una vasta gamma di micronutrienti ai terreni/sedimenti Conclusioni Favorisce lo sviluppo di vasti ed attivi consorsi batterici anche nel caso di terreni/sedimenti fortemente tossici Favorisce il desorbimento dei contaminanti adesi alla matrice solida del terreno/sedimento Caratteristiche idrofilica: incremento repentino della capacità di ritenzione idrica del terreno

34 GRAZIE PER L ATTENZIONE, Dott./Ing. Ph.D Alberto Leombruni Società PeroxyChem LCC Telefono alberto.leombruni@peroxychem.com