Domande frequenti sul biorisanamento con i prodotti QM
Il biorisanamento è un approccio economico, sostenibile e naturale per pulire il suolo e le acque sotterranee contaminate utilizzando agenti biologici come batteri, microbi, funghi e altri organismi o i loro enzimi.
Il processo di biorisanamento richiede due componenti principali:
1) Un donatore di elettroni
2) Un accettore di elettroni
I contaminanti possono svolgere sia il ruolo di donatore che di accettore di elettroni. Ad esempio, un idrocarburo a base di petrolio può essere un’utile fonte di carbonio per alcuni batteri, mentre un solvente clorurato come il tetracloroetene (PCE) può essere utilizzato come accettore di elettroni da un altro ceppo batterico. Un aspetto cruciale per il successo di un progetto di biorisanamento è determinare il ruolo del contaminante nel sito e quale componente chiave è necessario per promuovere la bioattività. Di seguito sono riportate due tabelle con alcuni esempi comuni di donatori e accettori di elettroni.
Se in un sito contaminato sono disponibili i componenti giusti, il biorisanamento può avvenire in modo naturale senza l’intervento dell’uomo. Questo fenomeno è noto nel settore come degradazione naturale monitorata (MNA), perché tutti i componenti necessari per la crescita e la riproduzione delle cellule sono presenti e il biorisanamento avviene senza stimoli esterni.
Quando manca un donatore o un accettore di elettroni, la biostimolazione è spesso un’opzione per integrare il componente mancante. E quando i microrganismi che realizzano queste reazioni non sono presenti, la bioaugmentation può continuare la reazione e facilitare il biorisanamento.
Biostimolazione: L’aggiunta di integratori nutrizionali per aumentare il metabolismo microbico e promuovere la biodegradazione. Potrebbe essere necessario aggiungere un donatore o un accettore di elettroni oppure potrebbero essere necessari macro e micronutrienti per uno sviluppo ottimale della biomassa.
Bioaugmentation: L’aggiunta di microrganismi benefici per migliorare la velocità o l’entità della biodegradazione (ad esempio, i microbi nativi non sono presenti o sono presenti in quantità ridotte, quindi vengono aggiunti degli organismi).
La maggior parte dei responsabili di progetto indica due ragioni per scegliere una particolare tecnologia di bonifica:
Prezzo e prestazioni
Nella maggior parte dei progetti, il biorisanamento soddisfa o supera entrambi i criteri (prezzo e prestazioni) rispetto ad altre tecnologie di bonifica. Noi di QM Environmental International offriamo anche un supporto al progetto, dalla pianificazione al completamento, senza alcun costo aggiuntivo.
Prezzo (costi di bonifica negli Stati Uniti)
Biorisanamento potenziato $ 29/m³
Trattamento termico $ 88/m³
Ossidazione chimica $ 125/m³
Risciacquo con tensioattivi e co-solventi $ 385/m³
Fonte:
McDade et al. Remediation Journal 15, 9-18, 2005.
McGuire et al. Groundwater Monitoring and Remediation 26, 73-84, 2006.
EAS® è sinonimo di qualità; è il marchio di REDOX Tech, derivato da “Electron Acceptor Solution” e da “Effective Anaerobic Solution”.
EAS® non è raccomandato per i siti in cui è presente una quantità significativa di prodotto petrolifero libero (ovvero liquido in fase leggermente non acquatica = LNAPL). Tuttavia, l’EAS® può essere applicato a siti con contaminazione residua (come una patina oleosa o alte concentrazioni disciolte) e può essere utilizzato come post-trattamento dopo la rimozione del prodotto libero. La contaminazione residua nella zona insatura (zona vadosa) del terreno potrebbe dover essere trattata con altre tecniche.
- Le acque sotterranee devono trovarsi a una profondità superiore a 1,5 m sotto la superficie del terreno.
- La distanza dalle abitazioni, dalle acque di superficie o da un pozzo privato deve essere superiore a 30 metri.
- Distanza dal pozzo di acqua potabile comunale (100 gpm) > 380 m.
- Il pennacchio dovrebbe essere stabile o in diminuzione.
EOS® (Emulsified Oil Substrate) è un composto organico appositamente studiato per il biorisanamento del suolo e delle acque sotterranee. La sua composizione e la sua produzione sono state accuratamente sviluppate per consentire un’efficace diffusione nella zona satura e per fornire una fonte di idrogeno a lungo termine utilizzata dai microrganismi per degradare in modo riduttivo alcuni inquinanti (come il tetracloroetilene e il tricloroetilene, o PER e TRI, e i loro prodotti di degradazione).
I prodotti più comuni che cercano di imitare la nostra tecnologia sono chiamati oli vegetali emulsionati o EVO (Emulsified Vegetable Oils).
A differenza dei prodotti EVO generici, la nostra tecnologia brevettata EOS® è formulata in modo che le gocce di olio siano molto piccole (~1 micron) e abbiano una leggera carica negativa. Ciò impedisce alle gocce di aggregarsi tra loro e favorisce l’adsorbimento su materiali acquiferi leggermente carichi. La nostra emulsione è progettata per muoversi attraverso i pori del sottosuolo e aderire ai sedimenti, fornendo una fonte di idrogeno che rimane disponibile per anni.
In poche parole, i batteri anaerobi, necessari per la declorazione riduttiva (il processo biologico attraverso il quale PER e TRI vengono convertiti in etilene, non tossico), hanno bisogno di una fonte di cibo. EOS® fornisce sia carbonio rapidamente disponibile (substrato solubile) che carbonio rilasciato lentamente (olio di soia), oltre ai nutrienti necessari per stimolare l’attività biologica. In presenza di questi nutrienti, i batteri anaerobi “respirano” i solventi clorurati, ottenendo prodotti di degradazione innocui ed energia per la crescita. Grazie alla sua efficace dispersione, EOS® può essere applicato in diverse condizioni del terreno e del sito.
Al termine del processo di iniezione, EOS® aderisce molto rapidamente ai sedimenti della falda, impedendo la mobilitazione dei contaminanti. Infatti, alcuni solventi clorurati possono aderire al substrato, riducendo ulteriormente la probabilità di mobilitazione.
EOS® è progettato in modo che le dimensioni delle gocce siano significativamente più piccole di quelle della maggior parte dei pori dell’acquifero. Le cariche leggermente negative delle gocce le respingono l’una dall’altra, mentre vengono assorbite dagli strati di terreno leggermente caricati positivamente.
La degradazione metabolica dell’olio di soia nella falda acquifera (ad esempio la fermentazione in idrogeno e acetato) è il primo passo fondamentale per promuovere la declorazione riduttiva. Tuttavia, senza l’emulsione, l’olio di soia si degraderebbe così lentamente da non stimolare efficacemente i processi di biodegradazione. L’olio di soia combina la biodegradabilità desiderata con una lunga durata d’azione, consentendo a EOS® di rimanere efficace nella falda acquifera per almeno 3-5 anni.
Il trattamento con EOS® può portare all’adsorbimento temporaneo dei contaminanti nella fase petrolifera, un effetto chiaramente benefico. Sebbene la biodegradazione non avvenga nella fase oleosa, questo adsorbimento può rallentare la migrazione dei contaminanti, in particolare del DNAPL. Anni di studi in laboratorio e sul campo hanno dimostrato che i contaminanti vengono rilasciati dalla fase adsorbita alla fase acquosa nel corso del tempo, man mano che la biodegradazione procede nella fase acquosa. L’effetto complessivo è che i contaminanti rimangono all’interno dell’area trattata, riducendo la probabilità di diffusione oltre la zona di trattamento.
Studi approfonditi in laboratorio e sul campo hanno dimostrato che EOS® può supportare la biodegradazione anaerobica per un periodo che va dai tre ai cinque anni, a seconda della quantità di substrato iniettato e delle condizioni locali. In uno studio di laboratorio su colonna, Long e Borden (2005) hanno dimostrato che una singola iniezione di olio di soia emulsionato può favorire la completa declorazione riduttiva di 10.000 µg/L di PCE in etilene per un massimo di sette anni. I test sul campo della tecnologia dell’olio emulsionato condotti dall’Air Force Center for Environmental Excellence (AFCEE) degli Stati Uniti hanno dimostrato che gli oli alimentari emulsionati sono durati più di tre anni e mezzo alla Dover Air Force Base (AFB), più di tre anni alla Edwards AFB e più di due anni e mezzo alla Altus AFB. Un recente progetto di biobarriera sostenuto dall’Environmental Security Technology Certification Program ha dimostrato che una singola iniezione di EOS è durata più di un anno e mezzo, riducendo le concentrazioni di perclorato in ingresso al di sotto del limite di rilevamento (riduzione superiore al 99,9%) e riducendo contemporaneamente l’1,1,1-TCA a prodotti finali non tossici (Zawtocki et al., 2004). Il monitoraggio è in corso per valutare la durata effettiva di questa barriera.
Sulla base di studi al banco e sul campo, un’applicazione corretta di EOS® dovrebbe rimanere efficace nella falda acquifera per almeno tre-cinque anni. Come parte dei requisiti di progettazione, hai il controllo sulla durata della bonifica. Il tuo rappresentante QM può aiutarti a progettare una durata del substrato sufficientemente lunga per il tuo progetto.
Assoluto. Per le applicazioni di controllo delle fonti, EOS® viene solitamente iniettato in una griglia o in una serie di barriere strettamente distanziate. A seconda della vicinanza ai confini del cortile, si può prendere in considerazione un sistema di ricircolo.
I test sul campo hanno dimostrato che EOS® può essere distribuito su lunghe distanze nel sottosuolo a partire da pochi punti di iniezione. Tuttavia, i costi di perforazione sono solo una parte del costo totale del progetto. L’utilizzo di una maggiore distanza tra i punti di iniezione può far aumentare i costi complessivi, aumentando il tempo di iniezione (cioè i costi di manodopera).
Il grafico seguente illustra l’effetto dei costi di perforazione e delle portate dei pozzi di iniezione sulla distanza più conveniente tra i pozzi. Quando i costi di iniezione e di perforazione sono bassi, è effettivamente più conveniente utilizzare pozzi con una spaziatura ridotta. Tuttavia, con l’aumento dei costi di perforazione e/o delle velocità di iniezione e di flusso raggiungibili, una maggiore spaziatura dei pozzi diventa più conveniente. Per i progetti di grandi dimensioni, è utile fare delle stime dei costi per diverse spaziature dei pozzi per trovare l’alternativa più economica. Un’analisi specifica del sito dovrebbe considerare la disponibilità di acqua, i vincoli di accesso, l’iniezione continua o intermittente, i costi di manodopera e di perforazione, ecc.
EOS® è un fluido a bassa viscosità e non richiede attrezzature speciali per la movimentazione o il pompaggio. È progettato per migrare nella falda acquifera a temperatura ambiente e a bassa pressione, lontano dal punto di iniezione. La capacità di introdurre il materiale nella falda acquifera a una distanza significativa dal punto di iniezione è un vantaggio fondamentale di EOS®.
EOS® viene fornito come concentrato in fusti da 200 L o IBC da 1000 L o alla rinfusa e deve essere diluito prima dell’iniezione in un rapporto di almeno quattro parti di acqua per una parte di EOS®. A seconda del progetto specifico, è possibile utilizzare un “inseguimento dell’acqua” o un rapporto di diluizione iniziale di 10:1 per l’iniezione. Entrambi i metodi sono ugualmente efficaci e ognuno ha i suoi vantaggi. La considerazione più importante è quella di somministrare la giusta quantità di EOS® all’intera zona di trattamento.
Un vantaggio dell’utilizzo di EOS® nel tuo sito è che puoi utilizzare i metodi di iniezione che preferisci. La nostra esperienza ha dimostrato che, quando è possibile utilizzare la tecnologia a spinta diretta, l’installazione di micro pozzi (pozzi in PVC da ¾ a 1 pollice) può essere un’opzione molto conveniente. Tuttavia, i micro pozzi non sono né migliori né peggiori di quelli installati in modo tradizionale. Se diverse tecnologie sono adatte, di solito sono i fattori di costo a determinare la scelta del sistema di trasporto.
Esistono diverse tecniche di iniezione, tra cui l’iniezione simultanea di più pozzi, per ridurre i costi di iniezione. EOS® può essere diluito in un serbatoio di stoccaggio e poi iniettato, oppure può essere iniettato con un Dosatron. Il Dosatron elimina la miscelazione nel serbatoio e riduce i costi di manodopera per l’iniezione. Il tuo rappresentante QM può consigliarti i metodi di iniezione più adatti.
Clicca qui per vedere un breve video che spiega le iniezioni di EOS.
Esistono numerosi siti in cui è stato utilizzato il ricircolo durante l’iniezione di EOS®. Il ricircolo durante l’iniezione offre il vantaggio di utilizzare le risorse idriche disponibili in loco per generare gradienti di flusso dell’acqua sotterranea che spingono l’EOS® attraverso l’acquifero.
Sì. EOS® è un substrato naturale di qualità nutrizionale e può essere prodotto con olio vegetale che non contiene OGM.
Finora i nostri prodotti per la bonifica sono stati utilizzati nei seguenti stati degli USA:
AL, AR, AZ, CT, CA, CO, DE, FL, GA, IN, IL, KY, LA, MA, MD, ME, MI, MN, MO, MT, NE, NC, NH, NJ, NM, NV, NY, OH, OK, OR, PA, PR, SC, TN, TX, UT, VA, WA, WI, WY
Inoltre, EOS è utilizzato in paesi come:
Australia, Austria, Belgio, Brasile, Canada, Danimarca, Francia, Germania, Giappone, Italia, Paesi Bassi, Nuova Zelanda, Sudafrica, Spagna, Svezia, Taiwan, Regno Unito, Ungheria.
Abbiamo scoperto che EOS® non migra a una distanza significativa dal punto di iniezione. Una volta che il processo di iniezione si interrompe, la forza motrice cessa ed EOS®, per sua natura, assorbe i materiali della falda acquifera e non migra ulteriormente con le acque sotterranee. Il monitoraggio a valle può essere effettuato utilizzando indicatori visivi (come la rottura dei pozzi di monitoraggio delle prestazioni a valle) o l’aumento del carbonio organico totale (TOC) per valutare la distanza percorsa da EOS® nella falda acquifera. Il ricircolo è un altro modo per fornire un controllo idraulico durante l’iniezione o per spostare EOS® in una certa direzione o su una certa distanza nel sottosuolo.
Il programma di monitoraggio può essere specificato per il tuo sito dall’ente normativo che ne ha la giurisdizione. Come minimo, il programma di monitoraggio deve includere gli inquinanti rilevanti e il potenziale di riduzione-ossidazione (REDOX). Sono consigliati anche parametri di campo come il pH, la conducibilità e l’ossigeno disciolto.
Un programma di monitoraggio più dettagliato potrebbe includere composti inorganici (ad esempio nitrati e solfati), metalli (ad esempio ferro e manganese), carbonio organico totale, gas idrocarburi leggeri (metano, etano, etilene) ed eventualmente acidi grassi volatili. Siti sempre più complessi potrebbero anche monitorare gli acidi grassi fosfolipidi e vari strumenti di biologia molecolare, tra cui il conteggio delle popolazioni di Dehalococcoides ssp. e di altri microrganismi dealogenanti e geni funzionali.
Esistono metodi diretti e indiretti per misurare la presenza di EOS® nella falda acquifera. La torbidità apparente, osservata come una debole sfumatura bianca nei pozzi di monitoraggio delle prestazioni, può talvolta essere utilizzata come indicatore visivo della presenza di EOS®. Anche le analisi di laboratorio sul carbonio organico totale (TOC) e sugli acidi grassi volatili (VFA) possono fornire indicazioni dirette sulla presenza del substrato. Indirettamente, i cambiamenti nella geochimica delle acque sotterranee dovuti alla formazione di condizioni anaerobiche riducenti suggeriscono la presenza di EOS®.
Sì, l’immobilizzazione dei metalli è possibile. Poiché EOS® crea condizioni riducenti nella falda acquifera, alcuni metalli sensibili al redox (come alluminio, rame, piombo, manganese e zinco) possono precipitare in forme non mobili di vari solfuri metallici. Se il tuo sito non presenta una concentrazione sufficiente di solfati, potrebbe essere necessaria l’aggiunta di EAS. Contattaci per maggiori informazioni e per discutere i dettagli del tuo sito.
