Download - 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
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
TAREA 2.4TAREA 2.4
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)
ORGANISMOS IMPLICADOS
ORGANISMOS IMPLICADOS
COLABORACIÓNCOLABORACIÓN
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
TAREA 2.4TAREA 2.4
Tipología sedimentos Técnicas de descontaminación Aplicaciones
METODOLOGÍAMETODOLOGÍA
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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.
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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).
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
TAREA 2.4TAREA 2.4
• Agente Fenton: H2O2, Fe2+
• Persulfato: S2O82‐
Muestra F1Agente Fenton
-concentración A-Medio ácido
Muestra F2Agente Fenton
-concentración A-Medio neutro
Muestra F3Agente Fenton
-concentración B-Medio ácido
Muestra F4Agente Fenton
-concentración B-Medio neutro
Muestra P1Persulfato
-concentración A-Agente quelante 1
Muestra P2Persulfato
-concentración A-Agente quelante 2
Muestra P3Persulfato
-concentración B-Agente quelante 1
Muestra P4Persulfato
-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.
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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.
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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)
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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.
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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.
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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.
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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
IV Jornadas Técnicas Proyecto subvencionado por
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)
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