Resumen de Técnicas Fisicoquímicas de Descontaminación de Suelos TDM-SUELOS 2024 PDF

TDM-SUELOS APUNTES 2024 TEMA 3- Técnicas fisicoquímicas de descontaminación de suelos 1. Descontaminación: Vertedero La primera técnica para estudiar va a ser la retirada del suelo y depósito en un vertedero controlado. Es una técnica de descontaminación: Lo primero que se hace es extracción y almac...

TDM-SUELOS APUNTES 2024 TEMA 3- Técnicas fisicoquímicas de descontaminación de suelos 1. Descontaminación: Vertedero La primera técnica para estudiar va a ser la retirada del suelo y depósito en un vertedero controlado. Es una técnica de descontaminación: Lo primero que se hace es extracción y almacenamiento: se extrae el suelo excavando con una excavadora hasta la profundidad que dicen los análisis, se meten en camiones y se lleva a un vertedero. Hay que tener cuidado de que no se vayan los contaminantes al trasladar el suelo a otro lugar. Es un problema el lugar de establecimiento del vertedero. Esta técnica debe tener un seguimiento y mantenimiento para controlar que no se muevan los contaminantes por el medio, cuando acabe la vida útil de esa instalación, hay que ver dónde se lleva ese suelo que seguirá contaminado. Las aplicaciones de la técnica: vale para todo tipo de contaminantes inorgánicos y orgánicos, también para radioactivos. Se aplica más para los residuos que para los suelos. Las ventajas es que es muy simple, rápido, eficacia máxima y es barato (70 a 210 euros/m3). Inconvenientes: emisión de contaminantes en el manejo, el transporte encarece, considerar la profundidad y composición del suelo, al llevarse el suelo se quedan sin él y el contaminante sigue en el suelo, aunque esté en un vertedero. 2. Técnicas de contención: La segunda técnica es de contención: algo que impide el movimiento físico de los contaminantes, se hace in situ. - Aíslan el contaminante de suelos y aguas subterráneas mediante impedimento físico (Barreras) Previenen o reducen la movilidad del contaminante. Son técnicas no selectivas, orgánicas e inorgánicas. Son técnicas in situ. No requieren de excavación, por lo que son de bajo coste. Son simples, rápidas y eficaces. Requieren inspecciones periódicas, ya que el contaminante sigue en el suelo. Hay seis técnicas: 1- Barrera vertical Su objetivo es reducir los movimientos laterales de los contaminantes. Se pueden meter muros de hormigón con material aislante como bentonitas, se pueden excavar zanjas o mejorar con geomembranas de polietileno. Hay que tener seguro que no hay movimientos verticales que contaminen el suelo de debajo ni las aguas subterráneas. Es óptima para suelos de textura gruesa no muy compactados, la presencia de grandes bloques dificulta la excavación. Las barreras suelen ser impermeables o reactivas y permeables que neutralizan la contaminación (técnica de descontaminación). La esmectita es un material que se mete en estas barreras, son un tipo de arcilla expandible. Se mete la arcilla seca en la barrera y cuando coge agua, se hincha, se expande y sella los poros. Se usan para zonas de almacenamiento de material radioactivo en un AGP. FUNCIONES DE LA BARRERA - Soporte de los contenedores en las galerías del almacenamiento. Material de sellado al hidratarse, aislando los residuos de la roca. - Adsorción de los radionucleidos (UO22+), en caso de rotura de la cápsula. Regula la composición de las aguas subterráneas circundantes Aplicaciones y ventajas: útil es contaminaciones extensas, sirve para un amplio grupo de contaminantes, pero de baja peligrosidad, pueden ser temporales o permanentes y aíslan la contaminación mientras se aplica otro tratamiento (detiene la dispersión). Inconvenientes: no elimina la toxicidad o movilidad de contaminantes, solo la dispersión. Los materiales de la barrera pueden degradarse con el tiempo, romperse y la bentonita no resiste pH extremos, acido o base. Por esto último, hay que tener un control continuo. Barreras permeables activas (Permeable reactive barrier, PRB) Las barreras permeables activas es una versión mejorada de las barreras y es una técnica de descontaminación. Se va a meter un relleno que sea permeable, la contaminación lo puede atravesar pero que es activa quiere decir que el relleno actúa sobre la contaminación de forma que el flujo de agua que atraviesa la barrera esté limpio después de atravesarla. Hay que cortar la fuente anteriormente. Es in situ y novedosa por lo que solo se han hecho pruebas piloto. Depende del contaminante que tenemos en el suelo, se meterá un relleno u otro: - - - Elementos metálicos como hierro cero por sus propiedades redox. Nutrientes como compost enriquecido con bacterias para favorecer la biodegradación de esos contaminantes por los microorganismos. Carbono activo o arcillas que tienen un gran poder de adsorción de contaminantes. El carbono está más enfocado a orgánicos que cuento más hidrófobos más afinidad y en cambio las arcillas, irán más dirigidas a inorgánicos como metales. Rellenos que precipiten contaminantes inorgánicos como un suelo contaminado en fosforo y hacer que precipite introduciendo calcita. Un metal en un medio básico (predominancia de carbonato calcio) termina precipitando. Los metales y sustancias orgánicas hidrófobas se quedan adsorbidas en el carbono activo. Para inmovilizar arsénico lo mejor son los oxihidróxidos de Fe. El apatito y el carbonato cálcico precipitan metales La zeolita son silicatos parecidos a las arcillas. Las resinas de intercambio son polímeros con capacidad de intercambiar cationes o aniones. Bacterias reductoras de sulfato que convierten el sulfato en sulfito, eliminando el sulfato y el sulfito precipitará los metales. Si la barrera no es lo suficientemente permeable, se puede generar una bolsa de agua que es va almacenando y reteniendo y puede hacer que la contaminación percole y lixivie. Hay que tener en cuenta, la permeabilidad de la barrera y la velocidad a la que pasa el flujo contaminado. Si el flujo va demasiado rápido no les da tiempo a los materiales de dentro del relleno a actuar sobre el contaminante y pasarán al otro lado contaminándolo. Principales reacciones de las barreras permeables: 1) Oxidación/reducción: Ejemplo: utilizando hierro cero. Usamos el hierro cero para reducir el NO 3- a amonio el cual luego se absorbe en una arcilla. Utilizar hierro cero para eliminar cromo VI que es un anión muy móvil, se genera un hidróxido de cromo que precipita porque es insoluble en agua. Además, se genera también hidróxido de hierro que tiene buenas propiedades de adsorción que también actúa sobre arsénico. También se puede emplear con el selenio y el uranio. Hierro cero: Formación de hidróxidos de hierro en la reducción de cromo 6 a cromo 3. En primer lugar, tenemos la partícula de hierro cero sin oxidar a la cual empiezan a llegarle los contaminantes de cromo 6, se empieza a reducir el cromo 6 quedando los contaminantes en la superficie y se va formando una capa de oxihidróxidos de hierro y de cromo de forma que es lo que va a tener capacidad para absorber más contaminantes que haya en el medio. IMPORTANTE: Para eliminar arsénico se usa oxihidróxidos de hierro. 2) Precipitación: Si tenemos la barrera permeable activa rellena de carbonato cálcico o de apatito, lo que se hace es precipitar metales generando hidróxidos metálicos o carbonatos de metales. En el caso del apatito, se precipitan fosfatos de plomo, cadmio, cinc, cobre haciendo que se quede inmovilizado en la barrera. Otro mecanismo es generar sulfuros de forma que reacciona con los metales formando sulfuros metálicos que precipitan y son muy insolubles. Al meter carbonato cálcico para bajar el pH, se precipitan los metales. 3) Adsorción/ intercambio iónico Ventajas→ se puede actuar sobre muchos tipos de contaminantes, pero hay que elegir correctamente. Reducen la exposición a los contaminantes, se corta el flujo de dispersión de la contaminación y se reduce la concentración total con un método pasivo. Inconvenientes→ requiere tiempo dependiendo de la contaminación, la efectividad de la barrera, etc. 2- Barrera horizontal (landfill Cap/Enhacement) Es una técnica de contención que va a evitar los flujos verticales. Es una técnica in situ y física. Tenemos un suelo contaminado en el cual vamos a poner unas capas impermeables encima para evitar que el agua de lluvia se infiltre. Además, así, se evita que el suelo acumule humedad y que el agua de lluvia pueda producir movimientos en la contaminación. No solamente se pone una barrera, sino que se genera un suelo encima de la barrera añadiendo muchas capas: geotextiles, barrera impermeable, geomembranas encima de estas capas se genera un suelo artificial. Si se generaran gases, se podría poner una chimenea que los recoja y luego se traten de forma apropiada. Las aplicaciones que tienen es que son recomendables para superficies extensas (escombreras de minas abandonadas), previene sólo migraciones verticales, posibilidad de combinación con las verticales, constituye un método muy adecuado para reservar el suelo temporalmente mientras se aplica otro tratamiento, aunque se puede utilizar también como técnica definitiva. Se suele usar temporalmente para los lixiviados y minimizar la infiltración hasta que se pueda encontrar otra técnica. Si se usa de forma definitiva, es que otra es inviable. En cuanto a las limitaciones, no disminuye la toxicidad, no se va el contaminante y hay que monitorizarlo. La vegetación debe tener sistema radicular superficial y poco potente para que no rompa la barrera. 3- Sellado superficial Técnica de contención. Es prácticamente lo mismo que la barrera lo único que aquí se pone la capa impermeable. Se pone una capa encima del suelo y se evita que el agua se infiltre y que los contaminantes volátiles pasen a la atmósfera. Se suele sellar con bentonita, asfalto, hormigones. La diferencia entre la horizontal y el sellado superficial: En la barrera horizontal se colocan capas haciendo un suelo artificial. En el superficial solo se pone una capa impermeable pero no se construye un suelo artificial. 4- Sellado profundo Se inyectan materiales impermeables o plastificantes a una cierta profundidad para evitar que los contaminantes sigan profundizando. Una cosa muy importante es que los materiales que se van a inyectar tienen que estar por debajo de lo contaminado, pero por encima del nivel freático. Si el sellado estuviera por debajo del nivel freático, el agua va a tener libre circulación por el perfil contaminado entonces no sirve de nada. 5- Barreras de suelo seco Puede ser un método temporal. Si el problema de la contaminación es que tenemos suelo húmedo y está pasando agua, se hacen pozos o tuberías para aspirar y secar ese suelo por lo que se consigue un suelo seco evitando que los contaminantes se desplacen al quitarles el agua, se vuelven inmóviles. Se hace un gasto energético continuo porque hay que ir secando continuamente. 6- Barrera hidráulica El problema es el agua que es el modo de transporte de los contaminantes. Lo que se hace es eliminar las aguas subterráneas aguas arriba de nuestro terreno o las de cerca del foco de contaminación para evitar su contaminación y mitigación. Se extrae con pozos, drenaje, zanjas… Se elimina antes de llegar al lugar de contaminación. El agua se desvía y se hace que pase por otro sitio.