Solidifikácia a stabilizácia ex situ

   Princíp

Solidifikácia je fyzikálna premena a uzatvorenie kontaminovaného materiálu do monolitickej, mechanicky odolnej a obmedzene priepustnej štruktúry, pričom sa jeho chemické vlastnosti nemusia zmeniť. Stabilizácia je proces znižovania mobility prostredníctvom chemickej väzby škodlivín prítomných v kontaminovanom materiáli do stabilnej a málo rozpustnej formy, teda minimalizácie rizika pre prostredie (FRTR, 2008; SAŽP a ENVIGEO, 2008).

   Použiteľnosť

Metóda má najvyššiu účinnosť v prípade anorganických kontaminantov (prchavých aj neprchavých ťažkých kovov), rádionuklidov, azbestu, žieravín a kyanidov. V prípade organického znečistenia je použitie obmedzené na ťažké uhľovodíky, nehalogénované pesticídy, polycyklické aromatické uhľovodíky, nehalogénované fenoly, polychlórované bifenyly, halogénované pesticídy, iné halogénované zlúčeniny, dioxíny a furány. Navyše, aj účinnosť je rádovo nižšia ako pri anorganickej kontaminácii a niektoré organické látky narušujú proces solidifikácie (Klein a Magnié, 2005; Swarnalatha et al., 2006).

   Základná charakteristika

Solidifikácia a stabilizácia predstavujú dva neoddeliteľné procesy.

Sanácia ex situ predstavuje odobratie kontaminovaného materiálu a jeho spracovanie priamo na mieste alebo vo vzdialenejšom špecializovanom zariadení. Materiál sa po vyčistení vráti na pôvodné miesto alebo sa uloží na skládke. Proces umožňuje vysoký stupeň kontroly dodávky reakčného činidla do materiálu, ako aj zmiešavacieho procesu. Typický priebeh sanácie je zobrazený na obr. 4.1.34 (Pavel a Gavrilescu, 2008).

 

Obr. 4.1.34. Typická schéma solidifikácie/stabilizácie.

Vysvetlivky: 1 znečistená zemina, 2 mixér, 3 – stabilizovaný materiál, 4 aditíva, 5 voda, 6 spojivo (tmel)

Prevádzka na spracovanie kontaminovaného materiálu môže byť mobilná a môže sa presúvať z jedného miesta na druhé, alebo sa môže umiestniť na vhodnom mieste medzi jednotlivými znečistenými plochami a minimalizovať tak náklady na chod prevádzky.

Na imobilizáciu kontaminantu sa do znečisteného média pridávajú rozličné typy aditív, ktoré sa doň priamo vmiešavajú. Uskutočnené solidifikačné zásahy naznačujú vyššiu účinnosť silikátových aditív ako cementových, najmä pokiaľ ide o počet jednotlivých kontaminujúcich látok. Stabilizácia priamo závisí od viacerých faktorov, medzi ktoré patria typ stabilizačného činidla, prítomnosť iných prímesí, pomer objemu činidlo/odpad, zmiešavacie kritériá a sanačné podmienky (US EPA, 1993a).

Medzi najviac používané variácie solidifikácie a stabilizácie sa zaraďujú (Reis et al., 2008):

•      bitumenizácia: odpad sa uloží do tekutého bitúmenu, ktorý po stuhnutí vytvorí pevnú kapsulu,

•      portlandský cement: použitie tmelov na báze cementu,

•      emulgovaný asfalt: použitie asfaltovej emulzie na vytvorenie pevnej hmoty,

•      polyetylénová extrúzia: zahŕňa použitie PE tmelov,

•      stabilizácia kalu: prostredníctvom trosky a cementových materiálov,

•      modifikovaný sírny cement: použitie komerčne dostupných termoplastických materiálov,

•      stabilizácia rádioaktívneho odpadu: aplikácia solidifikačných prímesí,

•      vitrifikácia/tekuté sklo: použitie borosilikátu,

•      rozpustné fosfáty: použitie rozličných foriem fosfátov a zásad.

Podľa spôsobu spracovania kontaminovaného materiálu je možné metódy rozdeliť na tri širšie skupiny (Bone et al., 2004):

•      Priame miešanie. Sanačné činidlo sa pridáva priamo do materiálu, ktorý sa po vyťažení rozloží vo viacerých vrstvách na špeciálne zabezpečenej ploche. Následne sa materiál zhutní a uloží kvôli lepšiemu pôsobeniu činidla.

•      Kontajnerové spracovanie. Tmeliaca látka sa pridáva do kontaminovaného média uloženého v sudoch alebo iných vhodných kontajneroch. Po skončení zmiešavacej fázy sa kontajner uloží v súlade s predpismi na špecializované úložisko.

•      Spracovanie v špecializovanej prevádzke. Odobraný materiál sa po prípadnej predpríprave dopraví do špeciálne zariadenej prevádzky, kde sa ošetrí sanačnými prímesami.

V súčasnosti sa pri projektovaní sanačných zásahov kladie dôraz na minimalizáciu skládkovania, používania transportných mechanizmov, ako aj vytvárania dodatočných inžinierskych projektov. Preto pri navrhovaní novej sanácie je potrebné vyhodnotiť:

•      dostupnosť tmeliacich prísad,

•      prístup na miesto sanácie a požiadavky na priestor,

•      potrebu dodatočných sanačných úkonov,

•      náklady na alternatívne sanačné technológie.

   Výhody a limitácie

Hlavné výhody S/S sú najmä relatívne nízke náklady v prípade kontaminácie anorganickými kontaminantmi a jednoduchá aplikácia (FRTR, 2008).

Nevýhody a limitácie S/S je možné zhrnúť nasledovne (FRTR, 2008):

•      znečisťujúce látky sa z média neodstránia ani sa nezníži ich toxicita, obmedzí sa iba ich mobilita,

•      objem materiálu po sanácii je zvyčajne vyšší ako pred ňou,

•      výsledný materiál je často klasifikovaný ako nebezpečný.

Prehľad faktorov limitujúcich aplikovateľnosť S/S je uvedený v tab. 4.1.3.

Tab. 4.1.3. Faktory limitujúce využitie solidifikácie a stabilizácie ex situ.

   Trvanie čistenia a účinnosť

Solidifikáty majú výrazne nižšiu vylúhovateľnosť ako pôvodné kontaminované materiály. Stupeň vylúhovateľnosti závisí od použitého tmeliaceho materiálu a vlastností solidifikovaného média. Kontrola účinnosti sanačného zásahu sa stanovuje vyhodnotením chemických (obsah kontaminantu vo výluhu) a fyzikálnych (mechanická pevnosť, priepustnosť) parametrov konečného produktu.

Efektivita sanácie všeobecne závisí od nasledujúcich faktorov (Matějů et al., 2006):

•      správnej identifikácie kontaminovaného materiálu,

•      výberu najvhodnejšej tmeliacej prímesi,

•      efektívneho kontaktu medzi kontaminantom a sanačným činidlom,

•      použitia vhodných zmiešavacích postupov,

•      vysokého stupňa chemickej a fyzikálnej konzistencie materiálu,

•      kontroly externých faktorov, ako sú vlhkosť a teplota,

•      prítomnosti látok spomaľujúcich stabilizačné/solidifikačné procesy, ako aj výsledný produkt.

Solidifikácia/stabilizácia ex situ bola v rokoch 1982 – 2002 podľa agentúry EPA najpoužívanejšia sanačná metóda v USA. Pripadlo na ňu 157 projektov z celkového počtu 499, pričom priemerná dĺžka trvania bola 4 roky (Fuentes et al., 2002).

 

© Atlas sanačných metód environmentálnych záťaží

Autori: Jana Frankovská, Jozef Kordík, Igor Slaninka, Ľubomír Jurkovič, Vladimír Greif,

Peter Šottník, Ivan Dananaj, Slavomír Mikita, Katarína Dercová a Vlasta Jánová

Štátny geologický ústav Dionýza Štúra, Bratislava 2010, 360 s,

ISBN    978-80-89343-39-3