Uzavretie tesniacimi stenami a inkapsulácia
Princíp
Metóda uzavretia (geokontajnment) je doplnenie vrchného, povrchového zakrytia (prekrytia) v spoločnom systéme o bočné vertikálne bariéry, ktorými sú vo všeobecnosti tesniace steny, pričom sa využíva aj prirodzená spodná bariéra – horninové podložie (Rumer a Ryan, 1995). V spodnej časti sú vertikálne bariéry vsadené do nepriepustného podložia a vo vrchnej časti sú prepojené so zakrytím kontaminovanej plochy. Vnútri systému sú umiestnené monitorovacie vrty, používané často aj na reguláciu hladiny podzemnej vody.
Inkapsulácia predstavuje vytvorenie umelého súvislého obalu ochrannej bariéry – inžinierskej konštrukcie – okolo oblasti znečistenia v prirodzenom prostredí pomocou geotechnických konštrukcií (Petro et al., 2008). Metóda sa realizuje technológiami zhotovovania špeciálnych geotechnických konštrukcií a špeciálneho zakladania stavieb – injektážou z vrtov, prúdovou injektážou a pod.) (Vaníček, 2002). Špeciálne geotechnické konštrukcie sa navrhujú v súlade s Eurokódom 7 (STN EN 1997-1, 2005) a zhotovujú sa podľa príslušných európskych noriem. Od uzavretia sa inkapsulácia líši tým, že sa nevyžaduje nepriepustné podložie ako jedna zo systému bariér na izoláciu znečistenia a zabránenie jeho šíreniu do ktorejkoľvek zložky životného prostredia.
Použiteľnosť
Uzavretie sa využíva pri uzatváraní menších ložísk znečistenia, prípadne pri rozsiahlych ložiskách znečistenia, ak je celková sanácia drahou alternatívou. Používa sa napríklad pri sanácii (rekultivácii) skládok odpadu.
Inkapsulácia sa používa najmä pri hlboko uložených a ťažko prístupných ložiskách znečistenia (Matějů et al., 2006). Ak v prirodzenom prostredí absentuje nepriepustné podložie alebo je situované vo veľkej hĺbke, táto metóda nahrádza uzavretie.
Základná charakteristika
Inkapsulácia je primárne založená na solidifikačných procesoch vedúcich k redukcii potenciálneho vymývania kontaminantov z pôdy. Inkapsulačné technológie môžu predstavovať aj kombináciu fyzikálnych procesov (solidifikácia) a chemickej stabilizácie pomocou precipitácie, adsorpcie a ďalších interakcií. Nebezpečný materiál (odpad) sa môže inkapsulovať dvoma spôsobmi – mikroinkapsuláciou a makroinkapsuláciou. Mikroinkapsulácia predstavuje miešanie odpadu s chemickými látkami vedúcimi k precipitácii, resp. adsorpcii ešte pred použitím solidifikácie. Makroinkapsulácia predstavuje premiešanie odpadu so solidifikačným materiálom po stranách, spodnej a vrchnej časti celého bloku kontaminovaného materiálu a následnú solidifikáciu a uzavretie celého bloku. V niektorých prípadoch sa môžu tieto prístupy kombinovať (Randalla a Chattopadhyayb, 2004).
Poznáme mnoho druhov materiálov, ktoré sa používajú na inkapsuláciu nebezpečného odpadu. Najčastejšie používané materiály sú zhodné s materiálmi používanými pri solidifikácii a stabilizácii. Typické materiály používané na fixáciu kovov sú portlandský cement a popolček. Tieto materiály produkujú nepriepustný pevný odpad pri vysokom pH. Pomocou materiálov na báze cementu je problematické stabilizovať As a CrVI+ pre vytváranie ich aniónov rozpustných pri vyššom pH. Cement nie je vhodný ani na stabilizáciu Hg, pretože Hg sa nesorbuje na ťažko rozpustné hydroxidy. Preto na ich inkapsuláciu je potrebné používať moderné, v súčasnosti ešte len testované solidifikačno-stabilizačné materiály ako sírne polyméry, chemicky viazanú fosfátovú keramiku a polyetylény. (Randalla a Chattopadhyayb, 2004). Schéma technológie inkapsulácie je uvedená na obr. 4.1.18.
Výhody a limitácie
K výhodám uvedených technológií patrí najmä (Fuentes et al., 2002):
• finančná nenáročnosť a rýchla použiteľnosť na izoláciu nebezpečných lokalít (najmä pri zakrytí),
• inkapsulácia sa môže použiť aj pri hlboko uložených a ťažko prístupných ložiskách kontaminácie,
• pri úspešnej inkapsulácii ide o úplne a relatívne rýchle odstránenie zdroja kontaminácie.
Nevýhody a limitácie uvedených technológií je možné zhrnúť takto:
• vyžaduje sa neustály monitoring miesta realizácie a jeho negatívne výsledky môžu zabrániť potenciálnemu využitiu územia v budúcnosti,
• neznižuje sa toxicita ani množstvo kontaminovanej zeminy (odpadu), iba sa udržuje znečistenie pod kontrolou,
• pri uzavretí môže byť problémom nedostatočná nepriepustnosť podložia (Fuentes et al., 2002),
• pri inkapsulácii sa môže znečistiť podložie kontaminovaného materiálu pri vytváraní spodnej bariéry (Matějů et al., 2006),
• proces inkapsulácie je prakticky nevratný a prípadné odstránenie inkapsulovaného bloku v budúcnosti je finančne náročne.
Obr. 4.1.18. Schéma inkapsulácie ložiska znečistenia pomocou injektáže.
Trvanie čistenia a účinnosť
V prípade použitia sanačných metód uzavretia a inkapsulácie sa neodstráni znečistenie, ale sa zamedzí jeho šíreniu do okolitého prostredia. Čas sanácie je teda obmedzený na samotnú technickú realizáciu geotechnických konštrukcií. V závislosti od veľkosti kontaminovaného územia, geologických a morfologických podmienok a technickej náročnosti zhotovenia samotnej geotechnickej konštrukcie sa technická realizácia môže pohybovať od niekoľko týždňov až do niekoľko mesiacov.
Pri správnom zhotovení príslušných konštrukcií je účinnosť 100 %. Ak sa podzemné tesniace steny zapustia do nepriepustného podložia, je účinnosť rovnako vysoká ako pri inkapsulácii. V mnohých prípadoch sú však nedostatočne preskúmané geologické pomery, v podloží sa vyskytujú priepustnejšie zeminy a dochádza k úniku kontaminácie. Preto je veľmi dôležitý monitoring.
© 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