Biodegradazione Anaerobica Potenziata Bonifica di un sito industriale inquinato da solventi clorurati mediante l’uso di 3-D Microemulsion (3D-Me®) per consentire la successiva riedificazione dell’area ad uso residenziale, Halmstad, Svezia in collaborazione con WSP Environmental, Svezia Geologia Matrice eterogenea - Ghiaie limose con lenti di sabbia limosa Contaminazione obiettivo Solventi Clorurati Concentrazioni DCE 19.000 µg/L, VC 12.000 µg/L Profondià contaminazione Ca da 3 a 6 m da p.c. Area di trattamento Ca. 1000 m2 Uso attuale del sito Destinazione ad uso residenziale Motivo dell’intervento Superamento dei limiti previsti Prodotto utilizzato 3-D Microemulsion© Introduzione La bonifica dell’area dell’ex-sito industriale, lungo le rive del fiume Nissan (Halmstad, Svezia - Figura 1), è stata eseguita con lo scopo di consentire la realizzazione di un piano di sviluppo residenziale di 330 appartamenti. Nel corso dei decenni, l’area industriale è stata sede di stabilimenti galvanici, per l’industria marittima, per la lavorazione del pesce e di lavanderia industriale a secco. Tali attività hanno comportato un inquinamento diffuso dell’acquifero sottostante da solventi clorurati e dei terreni superficiali da IPA e metalli pesanti. Da un punto di vista idrogeologico, l’area presentava forti oscillazioni stagionali dell’acquifero, direttamente legate all’andamento delle precipitazioni e del livello del mare. Monitoraggi in campo e test d’infiltrazione mostrano, inoltre, come i livelli di falda oscillassero approssimativamente fra 1-2 m al di sotto del pc e il profilo stratigrafico fosse fortemente variabile fino ad una profondità di circa 7-9 m al di sotto del pc. Da un punto di vista puramente tecnico, si procedette innanzitutto all’asportazione dei suoli più superficiali contaminati da IPA e metalli pesanti. Venne poi eseguita un’indagine ambientale volta alla determinazione della reale distribuzione orizzontale e verticale della massa contaminante attraverso l’utilizzo della metodologia M.I.P (Membrane Interface Probe). In tale modo venne osservato come il reale spessore di acquifero contaminato fosse di circa 3 metri, collocato fra -3 m e -6 m dal piano di campagna. Figura 1 - Visione panoramica del sito Piano Di Risanamento Dell’Acquifero Il prodotto 3-D Microemulsion (3D-Me), fornito dalla società Regenesis Ltd., è composto di acido lattico libero, acido lattico a rilascio controllato (polilattato) e acidi grassi esterificati su una catena molecolare carboniosa della glicerina. 3D-Me rilascia, quindi, sequenzialmente i suoi componenti elettro-donatori, rendendo immediatamente disponibile, dopo l’iniezione nel sottosuolo, l’acido lattico libero, mentre quello a rilascio controllato viene metabolizzato a una velocità più lenta. Gli acidi grassi, invece, sono convertiti in idrogeno in tempi medio-lunghi, permettendo così al prodotto 3D-Me di avere un profilo di sequenzialità dei rilasci di elettro-donatori eccezionalmente esteso, fino a 3-4 anni. Questa fermentazione del prodotto, suddivisa © 2014 Regenesis | www.regenesis.co.uk Figura 2 - Aree oggetto di trattamento con 3D-Me 1 of 4 Tabella 1. Sintesi del trattamento con 3Dme per l’area dell’ex-sito industriale Caratteristiche Trattamento # 1 Trattamento # 2 progettuali Area 1 Area 2 Area 3 Caratteristiche Caratteristiche Caratteristiche Spessore acquifero 3m 3.5m 3.5m 2m da trattare Superficie areale da 380m2 300m2 60m2 196m2 trattare # Numero dei punti 32 punti 23 punti 6 punti 14 punti d’iniezione Griglia d’iniezione 4m x 4m Quantità di 3D-Me in 100L di 3D-Me mi- 108L di 3D-Me micro- 85L di 3D-Me micro112L di 3D-Me microkg/m croemulsione/m emulsione/m emulsione/m emulsione/m Costo del prodotto < €20,000 3D-Me in diverse fasi temporali, consente, quindi, di favorire i processi riduttivi e di declorazione riduttiva per lunghi periodi di tempo. Il prodotto viene miscelato con acqua prima di essere iniettato (figura 3). I dettagli dell’iniezione eseguita sono forniti nella seguente tabella 1. Il principale obiettivo di bonifica era quello di ridurre le concentrazioni di DCE e VC in falda al di sotto dei valori di 100μg/L, dal momento che non erano stato rilevate concentrazioni elevate di PCE e TCE. Le massime concentrazioni rilevate in sito prima del trattamento, infatti, risultavano essere: • Concentrazione DCE – 19.000µg/L in MIP8 (Pre-trattamento) • Concentrazione VC – 12.000µg/L in GV208 (Pre-trattamento) Figura 3 - Microemulsione del prodotto 3D-Me In particolare, l’applicazione del prodotto 3DMe venne eseguita in due differenti fasi iniettive al fine di consentire l’esecuzione di alcuni lavori di demolizioni all’interno del sito. Durante la prima fase, il prodotto 3D-Me venne iniettato nella parte orientale ed occidentale del baffo inquinante, mentre nella seconda fase, eseguita dopo circa un anno dalla prima, in quelle centrali. L’utilizzo di elevati quantitativi di prodotto e le proprietà di autodiffusione del medesimo hanno consentito di ridurre al minimo i punti d’iniezione e, quindi, ridurre i costi d’applicazione. Risultati Il trattamento con 3D-me, operato da Regenesis Ltd sulla falda in questione contaminata da solventi clorurati, ha consentito di raggiungere una riduzione delle concentrazioni inquinanti di circa il 98 – 99% rispetto ai valori iniziali approssimativamente in 18 mesi (Figura 4). E’ da sottolineare come la buona riuscita del progetto di bonifica è stata ottenuta anche mediante l’utilizzo del sistema M.I.P, che ha consentito di determinare la reale distribuzione della massa contaminante nel sottosuolo e, quindi, ha permesso un’applicazione mirata del prodotto. © 2014 Regenesis | www.regenesis.co.uk 2 of 4 Numerosi parametri sono stati utilizzati per verificare il rendimento dei processi di trattamento. Figura 4 - Evoluzione delle concentrazioni contaminanti dal pre-trattamento (Bilaga 10:1) fino a due anni successivi post-trattamento (Bilaga10:6) Il grado di declorurazione è stato calcolato con lo scopo di quantificare il reale progresso del processo di declorurazione in atto nel sito. Durante il corso delle operazioni di trattamento, infatti, la declorurazione riduttiva è risultata completa in corrispondenza della trasformazione dei composti DCE e VC in etene. Immediatamente dopo l’applicazione del prodotto, inoltre, specifici indicatori geochimici mostrarono come le condizioni ottimali per la declorurazione riduttiva si fossero stabilite rapidamente nell’acquifero. Si osservò, infatti, una rapida diminuzione degli elettro-accettori di competizione (es. Ossigeno, nitrati, solfati etc.), già presenti nell’area prima dell’esecuzione delle iniezioni di 3D-me, e un rapido incremento dei composti organici totali (TOC). © 2014 Regenesis | www.regenesis.co.uk 3 of 4 La quantificazione delle popolazioni batteriche, effettuata prima e dopo le operazioni d’iniezione, ha rivelato, inoltre, come la microfauna del sottosuolo ha subito un notevole incremento demografico (Figura 9) in seguito al trattamento con 3D-me. A questo è corrisposto un ovvio incremento della velocità di degradazione dei composti clorurati. Come ultimo parametro utilizzato per testare il completamento dei processi di trattamento, è stata eseguita un’analisi su specifici composti isotopi (Compound Specific Isotope Analysis-CSIA). Infatti, durante i processi biologici, la trasformazione della sostanza organica può generare sostanziali e significanti cambiamenti nel rapporto esistente fra gli isotopi 13C e 12C (δ13C), sia nei reagenti che nei prodotti di reazione. Questo è dovuto alla formazione di legami molecolari più forti da parte degli isotopi più pesanti 13C rispetto a quelli del 12C. In pratica, quelle molecole, che presentano isotopi più leggeri, tendono ad essere trasformate più rapidamente, frazionandosi in 13C nei reagenti residuali e in 12C nei prodotti iniziali. Per esempio, è stato calcolato il frazionamento isotopico ottenuto nel pozzo GV208, prima e dopo il trattamento, sia per il DCE (-9.1 to +5.2‰) che per il VC (-22.0 to +27‰ ). Questi dati mostrano chiaramente come l’avvenuto processo di riduzione delle concentrazioni dei composti clorati non è stato il risultato di un semplice processo abiotico di diluizione e/o dispersione, dal momento che il frazionamento isotopico avviene solo in concomitanza di processi di degradazione biologica dei solventi clorati. Conclusioni Il prodotto 3DMe è stato applicato in falda con lo scopo di accelerare e potenziare i processi in-situ di biodegradazione dei solventi clorurati, permettendo così la riqualificazione dell’area dell’ex-sito industriale e, quindi, la sua successiva riedificazione. Dopo circa due mesi dall’iniezione del prodotto, il potenziamento dei processi di declorurazione riduttiva in atto nel sito sono stati osservati attraverso: • La produzione sequenziale e successiva degradazione di tutti i prodotti del processo di declorurazione riduttiva • La geochimica dell’acquifero, che mostrava condizioni ideali all’instaurazione di processi di dealogenazione riduttiva • L’incremento della biomassa anaerobico-ridttiva • Il frazionamento isotopico nei vari prodotti e sottoprodotti di reazione di degradazione • La riduzione delle concentrazioni dei composti clorurati in falda In tal modo, in circa 18 mesi i livelli di contaminazione del baffo inquinante vennero portati al di sotto dei valori stabiliti come obiettivi di bonifica, consentendo in tal modo alle autorità competenti di rilasciare i permessi necessari alla riedificazione dell’area. © 2014 Regenesis | www.regenesis.co.uk Figura 5 - Massa batterica prima e dopo il trattamento con 3Dme Per ulteriori informazioni sul presente intervento, si prega di contattare: Alberto Leombruni Regenesis Ph.D Engineering Scientist [email protected] +39 331 8566790 Riferimenti personali: Lars Davidsson Principal Consultant [email protected] +46 (0)35 18 11 00 4 of 4
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