11.tarea 2.4

PROYECTO CENITPROYECTO CENITCLEAMCLEAM

CONSTRUCCICONSTRUCCIÓÓN LIMPIA, EFICIENTE Y N LIMPIA, EFICIENTE Y AMIGABLE CON EL MEDIO AMBIENTEAMIGABLE CON EL MEDIO AMBIENTE

IV JORNADAS TECNICAS – Final Proyecto (19 y 26 de Mayo 2011)

TAREA 2.4: ReutilizaciTAREA 2.4: Reutilizacióón y remediacin y remediacióón de sedimentos n de sedimentos contaminados y de dragados (contaminados o no)contaminados y de dragados (contaminados o no)

MARTÍNEZ SEGOVIA Y ASOCIADOS

Miguel Carrero. Miguel Carrero. Dirección I+D+i. DRAGADOS

IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por

TAREA 2.4TAREA 2.4

NECESIDAD DE DESCONTAMINACIÓNNECESIDAD DE DESCONTAMINACIÓN


TAREA 2.4TAREA 2.4


ORGANISMOS IMPLICADOS

ORGANISMOS IMPLICADOS

COLABORACIÓNCOLABORACIÓN


TAREA 2.4TAREA 2.4

Tipología sedimentos Técnicas de descontaminación Aplicaciones

METODOLOGÍAMETODOLOGÍA


TAREA 2.4TAREA 2.4

Confinamiento• Solidificación• Estabilización• Barreras• Vertederos in situ

Térmicos• Incineración• Desorción• Vitrificación

Físico-Químicos• Extracción de vapores• Lavado de suelos• Ext. con disolventes• Oxidación• Electrorremediación

Biológicos y afines• Biorremediación• Fitorremediación

FILOSOFÍA BÁSICA: - Evitar el vertedero, destruir los contaminantes, innovar.- Reducir impactos secundarios.

FILOSOFÍA BÁSICA: - Evitar el vertedero, destruir los contaminantes, innovar.- Reducir impactos secundarios.


TAREA 2.4TAREA 2.4

3

ESTABILIZACIÓN/SOLIDIFICACIÓNESTABILIZACIÓN/SOLIDIFICACIÓN

Fabricación de Hormigón Armado y Micro‐hormigón a partir de sedimentos contaminados con metales pesados y compuestos poliaromáticos (PAHs).

Sedimento contaminado con metales pesados y

compuestos poliaromáticos (PAHs)

Mezcla con cemento, cenizas volantes y aditivos ligantes

Fabricación probetas

Análisis y evaluación de resultados. Comparación de

resultados con hormigones reales.

PROPUESTA GLOBAL PARA LA REUTILIZACIÓN DE SEDIMENTOS

CONTAMINADOS COMO HORMIGÓN Y MICROHOMIGÓN

1 2

45

Caracterización mecánica

‐Estudio de resistencias

Caracterización química

‐ Estudio de corrosión de armadura

‐Estudio de lixiviación en tanque

Caracterización mineralógica

‐DRX y MEB


TAREA 2.4TAREA 2.4

ESTABILIZACIÓN/SOLIDIFICACIÓNESTABILIZACIÓN/SOLIDIFICACIÓN

Fabricación de Hormigón Armado y Micro‐hormigón a partir de sedimentos contaminados con metales pesados y compuestos poliaromáticos (PAHs).


TAREA 2.4TAREA 2.4

TECNALIA: OXIDACIÓN QUÍMICA

DE SEDIMENTOS CONTAMINADOS CON

ACEITE MINERAL

Agente Fenton modificadoPersulfato

Evaluación química de sedimento:

¿Descontaminación parcial?

UNIVERSIDAD DE OVIEDO: Evaluación microbiológica de

sedimento: ¿Bacterias

degradadoras presentes?

BIORREMEDIACIÓN: adición de suelo

fértil y/o nutrientes.

Evaluación de resultados:

¿Descontaminación total?

PROPUESTA GLOBAL PARA LA

DESCONTAMINACIÓN DE SEDIMENTOS

1 2 3

456

OXIDACIÓN QUÍMICA + BIORREMEDIACIÓNOXIDACIÓN QUÍMICA + BIORREMEDIACIÓN


TAREA 2.4TAREA 2.4

• Agente Fenton: H2O2, Fe2+

• Persulfato: S2O82‐

Muestra F1Agente Fenton

-concentración A-Medio ácido


-concentración A-Medio neutro


-concentración B-Medio ácido


-concentración B-Medio neutro

Muestra P1Persulfato

-concentración A-Agente quelante 1


-concentración A-Agente quelante 2


-concentración B-Agente quelante 1


-concentración B-Agente quelante 2

Control de parámetros a lo largo del proceso : pH, potencial redox, temperatura…

• Distintas concentraciones de oxidante

• Empleo de distintos agentes quelantes

OXIDACIÓN QUÍMICA + BIORREMEDIACIÓNOXIDACIÓN QUÍMICA + BIORREMEDIACIÓN

La aplicación del persulfato reduce significativamente los niveles de contaminación (TPHs) y las poblaciones microbianas presentes en la muestra, según experimentos previos. Aun asíestas poblaciones se mantienen a unos niveles numéricos en los que podría ser factible que mediante bioestimulación fuesen capaces de continuar disminuyendo los niveles de contaminación obtenidos con la oxidación química.


TAREA 2.4TAREA 2.4

1er EnsayoOXIDACIÓN+BIOESTIMULACIÓN

Muestra FentonOxidante: Agente FentonQuelante: Ácido cítrico

Muestra PersulfatoOxidante: PersulfatoQuelante: Ácido cítrico

ControlSin tratamientooxidante

Análisis microbiológico

Análisis químicoNutrientesSurfactante

Muestra OxidaciónQuímica

Biorremediación

Fenton/Persulfato

Recuento bacterias/gr de suelo

1,00E+00

1,00E+02

1,00E+04

1,00E+06

1,00E+08

1,00E+10

0 10 20 30 40 50 60

Tiempo (días)

UFC

/gr Control

FentonPersulfato

Reducción TPHs en C, F y P

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 10 20 30 40 50 60

Tiempo (días)

TPH

s (m

g/kg

)

ControlFentonPersulfato

La aplicaciLa aplicacióón del Fenton+ bioestimulacin del Fenton+ bioestimulacióón no muestra diferencias respecto al control n no muestra diferencias respecto al control bioestimulado en cuanto a la disminucibioestimulado en cuanto a la disminucióón de los contaminantes, ni en cuanto al recuento n de los contaminantes, ni en cuanto al recuento numnuméérico de microorganismos. rico de microorganismos.

La aplicaciLa aplicacióón del Persulfato+bioestimulacin del Persulfato+bioestimulacióón: n: -- reduce los niveles de TPHs a tiempos mreduce los niveles de TPHs a tiempos máás cortos, s cortos, -- reduce tambireduce tambiéén el recuento microbiano pero las poblaciones residuales se recun el recuento microbiano pero las poblaciones residuales se recuperan al peran al aplicar la bioestimulaciaplicar la bioestimulacióón siendo capaces de continuar reduciendo los contaminantes.n siendo capaces de continuar reduciendo los contaminantes.


TAREA 2.4TAREA 2.4

ELECTRORREMEDIACIÓNELECTRORREMEDIACIÓNPara proceder a estaPara proceder a esta reutilizacireutilizacióónn, es necesario el abordar una serie de , es necesario el abordar una serie de etapasetapas, de , de gran importancia y de las que depende en gran medida la gran importancia y de las que depende en gran medida la sostenibilidad del sostenibilidad del procesoproceso, entre las que destacan, adem, entre las que destacan, ademáás, de la s, de la caracterizacicaracterizacióón qun quíímica, mica, mineralmineralóógica y de salubridad de los sedimentosgica y de salubridad de los sedimentos::

a)a) SecadoSecado

b) Descontaminacib) Descontaminacióónn

c) Exploracic) Exploracióón n de las distintas posibilidades de utilizaciutilizacióón n

Polo +: Disolución APolo ‐ : Disolución B

Estudio de viabilidad:● Caracterización y compatibilidad● Resistencia y durabilidad● Requisitos medioambientales Sedimento contaminado (Metales y Gasóleo)

Efecto sinérgico electro‐migración + electroósmosis


TAREA 2.4TAREA 2.4

ELECTRORREMEDIACIÓNELECTRORREMEDIACIÓN

● Sedimento contaminado con metales pesados (Cu, Ni, Cd, Pb, Zn, Cr)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

% E

xtra

ído

sedi

men

to

Disolución 1 Disolución 2 Disolución 3 Disolución 4 Disolución 5 Disolución 6 Disolución 7

CobreNíquelCadmioZincCromoPlomo

● Sedimento contaminado con materia orgánica

-20

0

20

40

60

80

100

% Extraído

Tratamiento ATratamiento BTratamiento CTratamiento DTratamiento ETratamiento FTratamiento G

Se han llevado a cabo Se han llevado a cabo 2121 ensayosensayos con diferentes tipos de disoluciones entre las que se con diferentes tipos de disoluciones entre las que se encuentran encuentran áácidos dcidos déébiles y surfactantes comerciales, en diferentes concentraciones,biles y surfactantes comerciales, en diferentes concentraciones,bien como electrolitos o bien como agentes para pretratar las mubien como electrolitos o bien como agentes para pretratar las muestras de sedimento. estras de sedimento.

Etapa de secado y descontaminación del material dragado


TAREA 2.4TAREA 2.4

Sedimento contaminado con metales y gasóleo

Tratamiento con surfactante Sedimento

contaminado con metales

Tratamiento Con ácido débil

Sedimento descontaminado

DiseDiseñño del o del experimento a la cartaexperimento a la carta en funcien funcióón de los contaminantes presentes. n de los contaminantes presentes. En algunos casos necesidad de En algunos casos necesidad de multimulti--etapa.etapa.

- Dispositivo capaz de tratar aproximadamente 80 kg de sedimento

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0 100 200 300 400 500 600

Tiempo (h)

COnc

entra

ción

gas

óleo

(ppm

)

DiseDiseñño de dispositivo para o de dispositivo para descontaminacidescontaminacióón inn in--situsitu


TAREA 2.4TAREA 2.4

ELECTRORREMEDIACIÓNELECTRORREMEDIACIÓN Reutilización del material dragado descontaminado mediante la adición a conglomerantes hidráulicos

Lodo y Límites EHE

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

UNE-EN Sieves

% p

assi

ng (b

y m

ass)

0,063 0,125 0,25 0,5 1 2 4

LodoLímites Arido

Fino

Límites Filler EHE

-Utilización de lodo en parte del filler para HORMIGÓN autocompactante

Resistencia Media a compresión de 45 MPa


TAREA 2.4TAREA 2.4

ELECTRORREMEDIACIÓNELECTRORREMEDIACIÓN

Estudio de compatibilidad medioambiental: Ensayos de lixiviación (Norma EN 12457-2)

--Tanto en compatibilidad medioambiental (lixiviaciTanto en compatibilidad medioambiental (lixiviacióón) como por comportamiento mecn) como por comportamiento mecáánico y durable el nico y durable el hormighormigóón disen diseññado presenta prestaciones muy aceptables y totalmente en la lado presenta prestaciones muy aceptables y totalmente en la líínea de un hormignea de un hormigóón n convencional autocompactante utilizando filler silconvencional autocompactante utilizando filler silííceo normalceo normal

--Partiendo del sedimento descontaminado se ha obtenido un hormigPartiendo del sedimento descontaminado se ha obtenido un hormigóón autocompactante que cumple las n autocompactante que cumple las expectativas fijadas en los objetivos inicialesexpectativas fijadas en los objetivos iniciales.

Ensayos de caracterización del hormigón y durabilidad:Porosimetría de mercurioDifracción de R-XResistividad eléctricaEnsayos de multirrégimenAbsorción capilar

Durabilidad potencial del hormigón autocompactable obtenido (guía “Concrete design for a given structure service life” por la Association Française de Génie Civil (AFGC), 2007)

Metales pesados mg/Kg Cadmio <0,01 Cromo <0,1 Plomo <0,1 Cobre <0,1 Níquel 0,11 Zinc <0,2

Resultados del ensayo de lixiviación.

1,E-09

1,E-08

1,E-07

ML-4

D (c

m2/

s)


TAREA 2.4TAREA 2.4

No transfiere contaminantes entre los distintos medios No transfiere contaminantes entre los distintos medios naturales.naturales.No requiere componentes estructurales complejos ni No requiere componentes estructurales complejos ni grandes excavaciones.grandes excavaciones.EconEconóómica.mica.Poco agresiva con los medios a tratar: SostenibilidadPoco agresiva con los medios a tratar: SostenibilidadPosibilidades: Posibilidades: -- BioestimulaciBioestimulacióónn (adici(adicióón de nutrientes y otros productos n de nutrientes y otros productos para potenciar microorganismos autpara potenciar microorganismos autóóctonos)ctonos)-- BioaumentaciBioaumentacióónn (adici(adicióón de microorganismos n de microorganismos especializados en el contaminante)especializados en el contaminante)

Variante: BioslurryVariante: Bioslurry

BIORREMEDIACIÓNBIORREMEDIACIÓNUtilizaciUtilizacióón de n de organismos vivos organismos vivos para reducir o eliminar riesgos medioambientales para reducir o eliminar riesgos medioambientales

resultantes de la acumulaciresultantes de la acumulacióón de compuestos qun de compuestos quíímicos tmicos tóóxicos y otros residuos xicos y otros residuos peligrosos.peligrosos.

El suelo es mantenido en suspensiEl suelo es mantenido en suspensióón en el recipiente n en el recipiente de un de un reactorreactor y mezclado con nutrientes y oxy mezclado con nutrientes y oxíígeno. En geno. En el biorreactor se pueden controlar la presencia de el biorreactor se pueden controlar la presencia de nutrientes, microorganismos, oxnutrientes, microorganismos, oxíígeno y pH, para geno y pH, para favorecer la biodegradacifavorecer la biodegradacióón. n.


TAREA 2.4TAREA 2.4

BIORREMEDIACIÓNBIORREMEDIACIÓNSelección de emplazamientos contaminados

Suelo contaminado con PAHS (naftaleno) Lugones, Asturias

Suelo contaminado con aceites Geocisa

Suelo contaminado con metales Geocisa

Suelo contaminado con PAHs Santurce, Bilbao

Suelo contaminado con aceites lubricantes Vera de Bidasoa, Navarra

Suelos contaminados con combustible de aviación Zaragoza

Landfarming parcelas de Repsol-YPF Puertollano, Cuidad Real

Mina de Bitumen Riutort, Pirineos

Aislamiento de microorganismos degradadores

133 bacterias aisladas63 usan contaminantes39 bioemulsionante14 surfactante

Selección de microorganismos altamente adaptados a la presencia de contaminantes

Massilia Streptomyces

Artrobacter Rhodococcus

Pseudomonas Rhodotorula

Bacillus Achromobacter

Burkholderia Dietzia

Ochrobactrum Alcaligenes

Sphingomonas Oleomonas

Selección de Pseudomonas y Rhodococcuspara ensayos en bioslurry


TAREA 2.4TAREA 2.4

Rhodococcus (ER): 3x1012 ufc/20L

NH4NO3 + NaH2PO4+ Bioversal

4Kg suelo contaminado y tamizado

20L agua destilada

6ppm O2; 27-28ºC; 150 rpm

ControlNH4NO3 + NaH2PO4 + Bioversal4Kg suelo contaminado y tamizado20L agua destilada6ppm O2; 27-28ºC; 150 rpm

Pseudomonas (ER):1.3x1011 ufc/20L

NH4NO3 + NaH2PO4+ Bioversal

4Kg suelo contaminado y tamizado

20L agua destilada

6ppm O2; 27-28ºC; 150 rpm

DEGRADACIÓN(%)

ControlT3

ControlT15

RhodococcusT3

RhodococcusT15

PseudomonasT3

PseudomonasT15

2 anillos 47,8 76,6 53,4 81,8 84,2 81,0

3 anillos 50,3 69,8 54,8 78,8 84,3 78,1

4-5-6 anillos 38,8 57,6 18,0 58,6 60,4 56,8

La adiciLa adicióón de n de RhodococcusRhodococcus y y PseudomonasPseudomonas mejora ligeramente la degradacimejora ligeramente la degradacióón n observada en el experimento control sin bioaumentar.observada en el experimento control sin bioaumentar.

Bacterias con crecimiento rBacterias con crecimiento ráápido (pido (PseudomonasPseudomonas) muestran una mayor degradaci) muestran una mayor degradacióón y n y en periodos de tiempo men periodos de tiempo máás corto que las bacterias de crecimiento lento (s corto que las bacterias de crecimiento lento (RhodococcusRhodococcus))

BIORREMEDIACIÓNBIORREMEDIACIÓN


TAREA 2.4TAREA 2.4

LAVADO DE SUELOSLAVADO DE SUELOS

Basadas en el principio de que la mayor parte de la contaminación permanece en las fracciones finas del suelo.

Utilización de maquinaria y tmaquinaria y téécnicas cnicas típicas del beneficio de minerales, la depuración de aguas y la obra civil (separadores densimétricos, cribas, hidrociclones, etc.)

Rápido y versátil Plantas fijas (no hay en España) o móviles

(adaptables).Funciona adecuadamente cuando la fracción

fina del suelo (arcillas) es pequeña. Complementario con otras técnicas

(biorremediación, desorción térmica, etc.)Útil para contaminantes orgánicos e

inorgánicos.


TAREA 2.4TAREA 2.4

LAVADO DE SUELOSLAVADO DE SUELOS

Emplazamientos estudiadosEmplazamientos estudiados-Antiguas zonas mineras contaminadas con As y Hg.

-Antiguas zonas mineras contaminadas con Pb y Cd.

-Áreas industriales afectadas por cenizas de pirita.

- Sedimentos contaminados por metales pesados y/o contaminantes orgánicos.

Principales resultados y conclusionesPrincipales resultados y conclusiones-Elaboración de protocolo para estudios de viabilidad.

-Diseño de tratamientos a escala real.

- Tecnologías más relevantes:

- Hidrociclonado.

- Separación gravimétrica.

- Separación magnética.


TAREA 2.4TAREA 2.4

INTERÉS INDUSTRIALINTERÉS INDUSTRIAL

-Aplicación de sedimentos estabilizados en varios usos de la infraestructura del transporte (taludes, pantallas, caballones antirruido, etc.).

- Estabilización con conglomerantes diferentes a la cal o cemento

- La descontaminación mediante oxidación química de TPHs con agente Fenton o Persulfato se ve claramente favorecida cuando se continua con una segunda fase de bioestimulación.

- Empleo de un equipo compacto ubicado en la barcaza de trasporte del sedimento dragado.

- Posibilidad de realizar un tratamiento en etapas lo que permitiría mayor versatilidad a la técnica.

ESTABILIZACIÓN / SOLIDIFICACIÓN

ELECTRORREMEDIACIÓN

OXIDACIÓN QUÍMICA


TAREA 2.4TAREA 2.4

INTERÉS INDUSTRIALINTERÉS INDUSTRIAL

-- Consorcios o bacterias individuales para bioaumentacibioaumentacióónn: : escaso desarrollo en España frente a técnicas de bioestimulacibioestimulacióón n con nutrientes (más habituales)

-- Bioslurry Bioslurry como técnica a introducir: Mayores costes pero mejores rendimientos en tiempo de tratamiento rápidos.

- Desarrollo de protocolos de ““lavabilidadlavabilidad””- Experiencias piloto de lavado para tipologías decontaminación habituales en metales pesados metales pesados (no implantadas a nivel industrial en España):

-- AsAs--Hg.Hg.-- Cenizas de pirita.Cenizas de pirita.-- PbPb--ZnZn--Cd.Cd.

- Para contaminantes orgánicos: Combinación con biorremediación lavado de suelos + bioslurrylavado de suelos + bioslurry

BIORREMEDIACIÓN

LAVADO DE SUELOS

PROYECTO CENITPROYECTO CENITCLEAMCLEAM

CONSTRUCCICONSTRUCCIÓÓN LIMPIA, EFICIENTE Y N LIMPIA, EFICIENTE Y AMIGABLE CON EL MEDIO AMBIENTEAMIGABLE CON EL MEDIO AMBIENTE

IV JORNADAS TECNICAS – Final Proyecto (19 y 26 de Mayo 2011)


MARTÍNEZ SEGOVIA Y ASOCIADOS

Miguel Carrero. Miguel Carrero. Dirección I+D+i. DRAGADOS

11.tarea 2.4

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