TDM SUELOS 6.pdf

CrisRG www.wuolah.com/student/CrisRG 8141 TEMA 6 (hecho).pdf TDM (suelos) 4º Técnicas de Descontaminación del Medio Grado en Ciencias Ambientales Facultad de Ciencias UAM - Universidad Autónoma de Madrid Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de es...

CrisRG www.wuolah.com/student/CrisRG 8141 TEMA 6 (hecho).pdf TDM (suelos) 4º Técnicas de Descontaminación del Medio Grado en Ciencias Ambientales Facultad de Ciencias UAM - Universidad Autónoma de Madrid Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1589275 TEMA 6. DESCONTAMINACIÓN POR EXTRACCIÓN Y TÉCNICAS DE CONTENCIÓN TÉCNICAS DE DESCONTAMINACIÓN La primera técnica que explicaremos es la más obvia: la retirada del suelo y su depósito es un vertedero controlado, es decir, la extracción. Consiste en tomar el suelo contaminando, excavarlo, extraerlo y transportarlo en camiones a un vertedero habilitado (instalaciones autorizadas). Esta técnica no es tan fácil como puede parecer, ya que puede hacer falta un pretratamiento para evitar la pérdida de contaminantes volátiles durante la manipulación y traslado del suelo. Los contenedores donde se deposita el suelo deberán tener una base impermeable para evitar posibles lixiviados. Para ello se emplearán materiales de revestimiento como: arcilla, bentonita/cemento o geotextiles. Además, también se debe prestar atención al lugar donde se debe colocar el vertedero, tanto desde el punto de vista de uso del suelo como los materiales del suelo. De este modo, será necesario hacer un estudio del lugar de almacenamiento de dichos contenedores (material geológico, valor medioambiental de la zona, etc.). El problema de esta técnica es que al suelo no se le ha aplicado ningún tratamiento, y seguirá teniendo los mismos contaminantes. Por lo que será necesario hacer un seguimiento y mantenimiento de dicho suelo. APLICACIÓN Se puede aplicar a todo tipo de contaminantes. Sin embargo, suele utilizarse más para residuos que para suelos. VENTAJAS Y DESVENTAJAS Es muy rápido, simple y tiene una eficacia máxima. Además, es una técnica barata. Como inconvenientes es que el suelo ha sido retirado y no tratado, por lo que estamos acabando con este suelo. Por este motivo es una técnica irreversible que no actúa sobre la contaminación. Otras desventajas son: Posibilidad de emisión de contaminantes en el manejo (volátiles). El transporte encarece el precio. Hay que considerar la profundidad y composición del suelo. TÉCNICAS DE CONTENCIÓN Las técnicas de contención aíslan el contaminante, pero no actúan sobre él, simplemente ponen barreras físicas. Así previenen o reducen la movilidad de los contaminantes, sirviendo esta técnica tanto para contaminantes orgánicos como inorgánico (técnica no selectiva). Es una técnica in situ que no requiere excavación, ya que lo único que hay que hacer es cavar una zanja para poner esa barrera o inyectar la sustancia que actuará como barrera. De modo que es Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. EXTRACCIÓN Y ALMACENAMIENTO a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1589275 simple, rápida y eficaz. Únicamente precisa tener inspecciones periódicas continuas para ver si el contaminante sigue en el suelo. Los tipos de técnicas de contención son: Barreras verticales. Barreras horizontales. Barreras de suelo seco. Desecamos una zona para que la contaminación no pueda moverse. Sellado superficial. Se asfalta el suelo contaminado para evitar que entre agua en el suelo y así frenamos la lixiviación. Barreras hidráulicas. Eliminamos las aguas subterráneas que entran en el suelo. El objetivo de esta barrera es reducir los movimientos laterales de los contaminantes. De forma que consiste en poner una barrera en un lateral, impidiendo así que la contaminación se mueva de formar vertical. La metodología para ello es la instalación de muros pantalla de hasta 100m de profundidad que se rellenan con un material aislante para formar pilotes. Para la implantación de estos muros podemos utilizar: Excavación de zanjas o inyección de cemento, bentonita, hormigón o mezcla de éstas. Mejora con geomembranas de polietileno de alta densidad. Uso. Se trata de una técnica óptima para suelos de textura gruesa, no muy compactados. La presencia de grandes bloques de piedra dificulta la excavación. Las barreras pueden ser: Impermeables, reactivas (técnica de descontaminación) y permeables (técnica de contención). Se pueden excavar (impermeables) o inyectar (de relleno). Pueden estar hecha de arcillas, bentonitas, cemento, cal, geomembranas, etc. En los de lechada se inyecta a baja presión un material de baja viscosidad que rellena los poros del suelo sin producir cambios significativos en la estructura del suelo. Uno de los materiales que más se utilizan en las barreras son las arcillas tipo esmectita. La bentonita es una roca industrial con arcillas del grupo de las esmectitas. Estas arcillas son filosilicatos con carga laminar que tienen gran capacidad para retener contaminantes, ya que tienen una gran capacidad de intercambio catiónico. Si utilizamos esta arcilla, que es reactiva, estaremos generado una barrera reactiva. Además, la esmectita es una arcilla expandible que cuando está seca el espacio interlaminar será pequeño, pero cuando se humedece aumenta el tamaño interlaminar y se expande. Cuando se expande, al estar confinado dentro de una pequeña zanja, provoca un sellado del suelo. Esto es tan útil que se utiliza incluso para galerías de almacenamiento de residuos radiactivos. En conclusión, las funciones que presentan las barreras hechas con este tipo de arcillas son: Soporte de los contenedores en las galerías de almacenamiento. Material de sellado al hidratarse, aislado los residuos de la roca. Adsorción de los radionucleidos, en caso de rotura de la cápsula. Regula la composición de las aguas subterráneas circundantes. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. BARRERAS VERTICALES a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1589275 Aplicaciones y ventajas Las barreras verticales son útiles para contaminación muy extensa y un amplio grupo de contaminantes, pero los contaminantes deben ser de baja peligrosidad, ya que no se está actuando sobre ellos, simplemente se está evitando su movilización. Esta técnica puede ser temporal (se aplica esta técnica mientras al terreno se le aplican otras técnicas de descontaminación) o permanente (es la única técnica que se está empleando). Limitaciones e inconvenientes Costes Las barreras verticales pueden tener elevados costes de diseño e instalación, aunque son más baratas que otras tecnologías. Estos costes varían según: Tipo, actividad y distribución del contaminante. Profundidad, longitud y anchura de la barrera. Características geológicas e hidrogeológicas. Distancia entre la fuente y el equipo. Requisitos de protección y mantenimiento. Tipo de barrera y de escorrentía del contaminante. BARREAS PERMEABLES ACTIVAS Es una técnica de descontinuación fisicoquímica in situ, ya que no solo es una barrera impermeable que evita el transporte de los contaminantes, sino que reacciona con ellos. Por lo que es una transformación de la anterior. Se trata de una barrera permeable que permite el paso del agua a través de la barrera para que los contaminantes reaccionen con ella y se descontamine el suelo. Por lo que es una técnica novedosa que consiste en la instalación in situ de una pantalla perpendicular al flujo de la pluma de contaminación, permitiendo el paso del agua subterránea contaminada. El objetivo es que el agua que sale de esta barrera no esté contaminada. Los materiales más comunes de relleno de las barreras son: Elementos metálicos (Fe) para la degradación por REDOX y disolventes clorados. Mezcla de nutrientes para favorecer la biodegradación por microorganismos. Carbono activo o arcillas para la adsorción de contaminantes. Pantallas de calcita para la precipitación de contaminantes inorgánicos como el P en medios eutrofizados y Pb. En conclusión, es una técnica de recuperación en vías de desarrollo, por lo que aún faltan estudios a largo plazo para estudiar la fiabilidad, degradación y mantenimiento de estas barreras. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Estas barreras no eliminan la toxicidad o movilidad de los contaminantes, solo evitan su dispersión. Además, los materiales de las barreras pueden degradarse con el tiempo, romperse o ser atacadas por las soluciones contaminantes (por ejemplo, la bentonita no resiste pH extremos). Por lo que precisan de un control, ya que se pueden ir degradando con el tiempo. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1589275 REACCIONES PRINCIPALES DE LAS BARRERAS PERMEABLES Oxidación/Reducción Una técnica de descontaminación es la reducción de algunos elementos contaminantes con el fin de que éstos se transformen en formas no tóxicas. Algunos ejemplos son: Reducción del nitrato. Reducción del Cr(VI) a Cr(III) y precipitación por hidrólisis. Reducción del Se(VI) a Se(0) sólido. Reducción del U(VI) a U(IV) amorfo. Los óxidos e hidróxidos de metales precipitaran en presencia de carbonatos. El caso de los fosfatos metálicos (Al, Fe, Pb), es muy útil para el plomo, ya que permite inmovilizarlo. BARRERAS HORIZONTALES Se trata de una técnica in situ física de contención que usa materiales naturales que reducen la permeabilidad (bentonita, mezcla de bentonita y cementos, geomembranas, etc.) junto con productos de alta permeabilidad para permitir el paso de lixiviados a las capas más profundas. En este caso, podemos poner diferentes capas (una permeable y otras impermeables) para añadir diferentes rellenos. Hay que intentar combinarla con un sistema de contención lateral y captación de volátiles. Por otra parte, es conveniente que el material sellado no esté sometido a continuos periodos de humectación y desecación que pueden deteriorarlo. La recubierta superficial es una técnica que proporciona una barrera entre el suelo contaminado y la superficie (aire y agua, hacia arriba) y hacia abajo (emisiones e infiltraciones para la protección de aguas subterráneas). Algunas de las características de estas barreras son: Evita la exposición directa del suelo a la contaminación. Limita la infiltración de agua de lluvia en el suelo contaminado. Controla la volatilización de ciertos contaminantes a la atmósfera. Capas En un ejemplo de una barrera horizontal, ésta estaría formada por: 1. 2. 3. 4. 5. Capa de vegetación. Capa de suelo no contaminado. Capa aislante, permeable. Capa de drenaje, de arena. Capa de baja infiltración, para prevenir la infiltración del agua al suelo contaminado. Como capa impermeable se emplean arcillas compactadas, geotextiles o polímeros PVC (cloruro de polivinilo) y otros polietilenos de distintas densidades. El asfalto también es utilizado con cierta frecuencia para formar una simple capa que aísla el suelo contaminado del medio ambiente. Además, estas barreras también cuentan con un sistema de recogida de gases. A veces estos gases pueden ser liberados directamente a la atmósfera, pero en ocasiones se eliminan quemándolos y solo para los más tóxicos es necesario recurrir a procesos de purificación. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Precipitación a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1589275 Aplicaciones Algunas de sus aplicaciones son: En superficies extensas, donde no es recomendable desplazar la contaminación. Por ejemplo, en escombreras de las minas. Para prevenir las mitigaciones verticales, con la posibilidad de combinarlas con las barreras verticales. Para reservar el suelo temporalmente (evitar la dispersión) mientras se aplica otro tratamiento, aunque también se puede utilizar como técnica definitiva. Si se utiliza como técnica temporal es para recoger lixiviados y minimizar la infiltración; si se una como técnica definitiva es porque otra es inviable. No disminuye la toxicidad, la movilidad o el volumen de residuos peligrosos, simplemente mitiga las migraciones. Por sí mismo no puede impedir el flujo horizontal, solo el flujo vertical. Por lo que necesita la combinación con barreras verticales para minimizar el flujo horizontal y la migración. Algunas de sus láminas se pueden degradar, como la bentonita si las minas son muy ácidas. La vegetación puede penetrar a través de las capas y producir un “vía de escape”. El uso del suelo debe ser controlado para no degradar la secuencia de capas. Si lo gases son tóxicos, es necesario montar un sistema de recogida y determinación de gases. Costes Es el sistema menos caro de todos, ya que no hace falta prospección ni colocación de barreras. El coste principal viene dado por la naturaleza del contaminante y los ensayos de control necesarios. BARRERAS DE SUELO SECO Está ideado para mantener la contaminación en ambientes subsuperficiales donde otra tecnología no es viable. Esta técnica se basa en la desecación del suelo para aumentar la capacidad de retención de contaminantes y evitar su migración. Esta barrera cuenta con un entramado de pozos verticales y horizontales por donde se hace pasar el aire seco que vaporiza el agua del suelo y lo lleva a pozos de extracción. Se puede emplear para contaminantes que sean sustancias volátiles y derivados del petróleo. SELLADO SUPERFICIAL El sellado superficial evita la exposición directa del suelo contaminado, limita la infiltración de agua de lluvia y controla la volatilización del contaminante a la atmósfera. En este caso, se trata de sellar con una lámina de bentonita, asfalto, hormigones o materiales termoplásticos la parte superficial del suelo. Por ejemplo, sería añadir asfalto al suelo para evitar que entre agua y genere lixiviados. Esta técnica se emplea para contaminantes de sustancias volátiles y se usa en suelos que no presenten serios procesos de humectación-desecación. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Limitaciones a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1589275 SELLADO PROFUNDO Se trata de alterar la estructura del suelo para disminuir la permeabilidad de los contaminantes a las aguas subterráneas. Para ello, se inyectan materiales plastificanetes (cemento-bentonita, silicato-sódico, etc.) a la profundidad deseada, con cuidado de nunca llegar al nivel freático (2030m), ya que, si sellamos el suelo por debajo del nivel freático, va a haber una corriente de agua que va a movilizar dicho sellado. Para esta técnica, la textura del suelo debe ser gruesa (tirando a arenosa) para que se pueda inyectar los materiales del sellado y con permeabilidad alta. Sirve para todo tipo de contaminantes. Se extrae agua subterránea en las proximidades del foco de la contaminación o aguas arriba para evitar su contaminación y mitigación. Las barreras de suelo seco se hacen una vez que el agua subterránea ha pasado por el suelo contaminado y las hidráulicas evitan que el agua subterránea atraviese la zona contaminada. Los suelos en los que se emplean estas barreras deben tener texturas gruesas y con alta permeabilidad. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. BARRERAS HIDRÁULICAS