Remediación ambiental

Las tecnologías de remediación son muchas y variadas, pero generalmente pueden clasificarse en métodos ex situ e in situ. Los métodos ex situ incluyen la excavación de suelos afectados y el tratamiento posterior en la superficie, así como la extracción de aguas subterráneas contaminadas y el tratamiento en la superficie. Los métodos in situ buscan tratar la contaminación sin eliminar los suelos o las aguas subterráneas. Se han desarrollado diversas tecnologías para la rehabilitación de suelos y sedimentos contaminados con petróleo.

Los enfoques tradicionales de remediación consisten en la excavación del suelo y la eliminación en vertederos y «bombeo y tratamiento»de aguas subterráneas. Las tecnologías in situ incluyen, pero no se limitan a: solidificación y estabilización, extracción de vapor del suelo, barreras reactivas permeables, atenuación natural monitorizada, biorremediación-fitorremediación, oxidación química, extracción mejorada con vapor y desorción térmica in situ, y se han utilizado ampliamente en los Estados Unidos.

Desorción térmicaeditar

La desorción térmica es una tecnología para la remediación de suelos. Durante el proceso, una desorber volatiliza los contaminantes (por ejemplo, aceite, mercurio o hidrocarburos) para separarlos especialmente del suelo o los lodos. Después de eso, los contaminantes pueden recogerse o destruirse en un sistema de tratamiento de gases de escape.

Excavación o dragacióneditar

Los procesos de excavación pueden ser tan simples como transportar el suelo contaminado a un vertedero regulado, pero también pueden implicar airear el material excavado en el caso de compuestos orgánicos volátiles (CoV). Los avances recientes en bioaumentación y bioestimulación del material excavado también han demostrado ser capaces de remediar los compuestos orgánicos semivolátiles (SVOC) en el sitio. Si la contaminación afecta al fondo de un río o una bahía, se puede realizar el dragado de lodo de bahía u otras arcillas limosas que contengan contaminantes (incluidos los lodos de depuradora con microorganismos nocivos).Recientemente, la oxidación química ExSitu también se ha utilizado en la rehabilitación de suelos contaminados. Este proceso consiste en la excavación del área contaminada en grandes áreas de bermas donde se tratan utilizando métodos de oxidación química.

Remediación mejorada de acuíferos con surfactantes Editar

El proceso de remediación mejorada de acuíferos con surfactantes, también conocido como solubilización y recuperación, consiste en la inyección de agentes de mitigación de hidrocarburos o surfactantes especiales en el subsuelo para mejorar la desorción y recuperación de líquidos en fase no acuosa (NAPL)recalcitrantes enlazados.

En formaciones geológicas que permiten la administración de agentes de mitigación de hidrocarburos o surfactantes especiales, este enfoque proporciona una solución rentable y permanente a sitios que anteriormente no habían tenido éxito utilizando otros enfoques correctivos. Esta tecnología también es exitosa cuando se utiliza como el paso inicial en un enfoque correctivo multifacético que utiliza Oxidación IN situ, mejora de la biorremediación o extracción de vapor del suelo (SVE).

Bomba y tratadoeditar

Bomba y tratamiento consiste en bombear aguas subterráneas contaminadas con el uso de una bomba sumergible o de vacío, y permitir que las aguas subterráneas extraídas se purifiquen procediendo lentamente a través de una serie de recipientes que contienen materiales diseñados para adsorber los contaminantes de las aguas subterráneas. Para los sitios contaminados con petróleo, este material suele ser carbón activado en forma granular. También se pueden utilizar reactivos químicos, como floculantes seguidos de filtros de arena, para disminuir la contaminación de las aguas subterráneas. La extracción de aire es un método que puede ser eficaz para los contaminantes volátiles, como los compuestos BTEX que se encuentran en la gasolina.

Para la mayoría de los materiales biodegradables como BTEX, MTBE y la mayoría de los hidrocarburos, los biorreactores se pueden usar para limpiar el agua contaminada a niveles no detectables. Con los biorreactores de lecho fluidizado es posible alcanzar concentraciones de descarga muy bajas que cumplirán o superarán los requisitos de descarga para la mayoría de los contaminantes.

Dependiendo de la geología y el tipo de suelo, la bomba y el tratamiento pueden ser un buen método para reducir rápidamente las altas concentraciones de contaminantes. Es más difícil alcanzar concentraciones suficientemente bajas para satisfacer los estándares de remediación, debido al equilibrio de los procesos de absorción/desorción en el suelo. Sin embargo, bombear y tratar no suele ser la mejor forma de remediación. Es costoso tratar el agua subterránea, y por lo general es un proceso muy lento para limpiar una liberación con bomba y tratamiento. Es el más adecuado para controlar el gradiente hidráulico y evitar que la liberación se extienda aún más. Las mejores opciones de tratamiento in situ a menudo incluyen extracción de vapor de aire / suelo (AS / SVE) o extracción de fase dual/extracción multifásica (DPE/MPE). Otros métodos incluyen tratar de aumentar el contenido de oxígeno disuelto de las aguas subterráneas para soportar la degradación microbiana del compuesto (especialmente el petróleo) mediante la inyección directa de oxígeno en el subsuelo, o la inyección directa de una suspensión que libera lentamente oxígeno con el tiempo (típicamente peróxido de magnesio u oxi-hidróxido de calcio).

Solidificación y estabilizacióneditar

El trabajo de solidificación y estabilización tiene un historial razonablemente bueno, pero también un conjunto de deficiencias graves relacionadas con la durabilidad de las soluciones y los posibles efectos a largo plazo. Además, las emisiones de CO2 debidas al uso de cemento también se están convirtiendo en un obstáculo importante para su uso generalizado en proyectos de solidificación/estabilización.

La estabilización/solidificación (S/S) es una tecnología de remediación y tratamiento que se basa en la reacción entre un aglutinante y el suelo para detener / prevenir o reducir la movilidad de los contaminantes.

• La estabilización implica la adición de reactivos a un material contaminado (por ejemplo, suelo o lodo) para producir componentes químicamente estables; y La solidificación implica la adición de reactivos a un material contaminado para impartir estabilidad física/dimensional para contener contaminantes en un producto sólido y reducir el acceso de agentes externos (por ejemplo, aire, lluvia).

El S/S convencional es una tecnología de remediación establecida para suelos contaminados y tecnología de tratamiento de desechos peligrosos en muchos países del mundo. Sin embargo, la adopción de tecnologías de C/S ha sido relativamente modesta, y se han identificado una serie de obstáculos, entre ellos:

• el costo relativamente bajo y el uso generalizado de la eliminación en vertederos;
• la falta de orientación técnica autorizada sobre C/S;
• incertidumbre sobre la durabilidad y la tasa de liberación de contaminantes del material tratado con C/S;
• experiencias de prácticas deficientes pasadas en la aplicación de procesos de estabilización de cemento utilizados en la eliminación de desechos en los decenios de 1980 y 1990 (FINES DE 1992); y
• responsabilidad residual asociada con contaminantes inmovilizados que permanecen en el sitio, en lugar de su eliminación o destrucción.

Oxidación in situeditar

Las nuevas tecnologías de oxidación in situ se han vuelto populares para la remediación de una amplia gama de contaminantes del suelo y las aguas subterráneas. La rehabilitación por oxidación química implica la inyección de oxidantes fuertes como peróxido de hidrógeno, gas de ozono, permanganato de potasio o persulfatos.

El gas de oxígeno o el aire ambiente también se pueden inyectar para promover el crecimiento de bacterias aeróbicas que aceleran la atenuación natural de contaminantes orgánicos. Una desventaja de este enfoque es la posibilidad de disminuir la destrucción de contaminantes anaeróbicos atenuación natural cuando las condiciones existentes mejoran las bacterias anaeróbicas que normalmente viven en el suelo y prefieren un entorno reductor. En general, sin embargo, la actividad aeróbica es mucho más rápida que la anaeróbica y las tasas de destrucción general suelen ser mayores cuando la actividad aeróbica se puede promover con éxito.

La inyección de gases en el agua subterránea también puede causar que la contaminación se propague más rápido de lo normal, dependiendo de la hidrogeología del sitio. En estos casos, las inyecciones degradadas del flujo de agua subterránea pueden proporcionar una destrucción microbiana adecuada de los contaminantes antes de la exposición a las aguas superficiales o a los pozos de suministro de agua potable.

La migración de contaminantes metálicos también debe considerarse cuando se modifique el potencial de oxidación-reducción del subsuelo. Ciertos metales son más solubles en ambientes oxidantes, mientras que otros son más móviles en ambientes reductores.

Extracción de vapor de sueloeditar

La extracción de vapor de suelo (SVE) es una tecnología de remediación efectiva para el suelo. La «Extracción en fases múltiples» (EMP) también es una tecnología de remediación eficaz cuando el suelo y las aguas subterráneas se van a remediar casualmente. SVE y MPE utilizan diferentes tecnologías para tratar los compuestos orgánicos volátiles (COV) generados después de la eliminación al vacío del aire y los vapores (y CoV) del subsuelo e incluyen carbón activado granular (más comúnmente utilizado históricamente), oxidación térmica y/o catalítica y condensación de vapor. En general, el carbono se usa para corrientes de vapor de baja concentración de COV (por debajo de 500 ppmV), la oxidación se usa para corrientes de concentración de COV moderadas (hasta 4,000 ppmV) y la condensación de vapor se usa para corrientes de vapor de alta concentración de COV (más de 4,000 ppmV). A continuación se muestra un breve resumen de cada tecnología.

1. El carbón activado granular (GAC) se utiliza como filtro para aire o agua. Se usa comúnmente para filtrar el agua del grifo en fregaderos domésticos. El GAC es un material adsorbente altamente poroso, producido al calentar materia orgánica, como carbón, madera y cáscara de coco, en ausencia de aire, que luego se tritura en gránulos. El carbón activado se carga positivamente y, por lo tanto, es capaz de eliminar iones negativos del agua, como iones orgánicos, ozono, cloro, fluoruros y solutos orgánicos disueltos por adsorción en el carbón activado. El carbón activado debe reemplazarse periódicamente, ya que puede saturarse y no poder absorberse (es decir, reducir la eficiencia de absorción con la carga). El carbón activado no es eficaz para eliminar metales pesados.
2. La oxidación térmica (o incineración) también puede ser una tecnología de remediación eficaz. Este enfoque es un tanto controvertido debido a los riesgos de las dioxinas liberadas en la atmósfera a través de los gases de escape o los gases de salida de los efluentes. Sin embargo, la incineración controlada a alta temperatura con filtrado de los gases de escape no debe plantear ningún riesgo. Se pueden emplear dos tecnologías diferentes para oxidar los contaminantes de una corriente de vapor extraída. La selección de componentes térmicos o catalíticos depende del tipo y la concentración en partes por millón por volumen de constituyentes en la corriente de vapor. La oxidación térmica es más útil para corrientes de vapor influentes de mayor concentración (~4,000 ppmV) (que requieren menos uso de gas natural) que la oxidación catalítica a ~2,000 ppmV.

• Oxidación térmica que utiliza un sistema que actúa como horno y mantiene temperaturas que van de 1,350 a 1,500 °F (730 a 820 °C).
• Oxidación catalítica que utiliza un catalizador sobre un soporte para facilitar una oxidación a menor temperatura. Este sistema generalmente mantiene temperaturas que van de 600 a 800 °F (316 a 427 ° C).

1. La condensación de vapor es la tecnología de tratamiento de gases residuales más eficaz para corrientes de vapor de alta concentración de VOC (más de 4000 ppmV). El proceso consiste en enfriar criogénicamente la corriente de vapor a menos de 40 grados C, de modo que los CoV se condensan fuera de la corriente de vapor y en forma líquida, donde se recogen en recipientes de acero. La forma líquida de los COV se conoce como líquidos en fase no acuosa densa (DNAPL) cuando la fuente del líquido consiste principalmente en disolventes o líquidos en fase no acuosa ligera (LNAPL) cuando la fuente del líquido consiste principalmente en petróleo o productos combustibles. Este producto químico recuperado puede reutilizarse o reciclarse de una manera más ecológica o ambientalmente sostenible que las alternativas descritas anteriormente. Esta tecnología también se conoce como enfriamiento y compresión criogénicos (Tecnología C3).

Nanorremediacióneditar

El uso de agentes reactivos de tamaño nano para degradar o inmovilizar contaminantes se denomina nanorremediación. En la nanorremediación del suelo o de las aguas subterráneas, las nanopartículas entran en contacto con el contaminante mediante inyección in situ o mediante un proceso de bombeo y tratamiento. Los nanomateriales degradan los contaminantes orgánicos a través de reacciones redox o se adsorben e inmovilizan metales como el plomo o el arsénico. En entornos comerciales, esta tecnología se ha aplicado predominantemente a la remediación de aguas subterráneas, con investigaciones sobre el tratamiento de aguas residuales. La investigación también está investigando cómo se pueden aplicar las nanopartículas para limpiar el suelo y los gases.

Los nanomateriales son altamente reactivos debido a su alta superficie por unidad de masa, y debido a esta reactividad los nanomateriales pueden reaccionar con contaminantes objetivo a una velocidad más rápida que las partículas más grandes. La mayoría de las aplicaciones de campo de nanorremediación han utilizado nano hierro de valor cero (nZVI), que puede emulsionarse o mezclarse con otro metal para mejorar la dispersión.

Que las nanopartículas sean altamente reactivas puede significar que se agrupan rápidamente o reaccionan con partículas de suelo u otro material en el medio ambiente, limitando su dispersión a los contaminantes objetivo. Algunos de los desafíos importantes que actualmente limitan las tecnologías de nanorremediación incluyen la identificación de recubrimientos u otras formulaciones que aumentan la dispersión de los agentes de nanopartículas para alcanzar mejor los contaminantes objetivo, al tiempo que limitan cualquier toxicidad potencial para los agentes de biorremediación, la vida silvestre o las personas.

Biorremediacióneditar

La biorremediación es un proceso que trata un área contaminada, ya sea alterando las condiciones ambientales para estimular el crecimiento de microorganismos o a través de la actividad de microorganismos naturales, lo que resulta en la degradación de los contaminantes objetivo. Las categorías amplias de biorremediación incluyen bioestimulación, bioaumentación y recuperación natural (atenuación natural). La biorremediación se realiza en el sitio contaminado (in situ) o después de la eliminación de suelos contaminados en otro sitio más controlado (ex situ).

En el pasado, ha sido difícil recurrir a la biorremediación como una solución de política implementada, ya que la falta de producción adecuada de microbios remediadores condujo a pocas opciones de implementación. Aquellos que fabrican microbios para la biorremediación deben ser aprobados por la EPA; sin embargo, la EPA tradicionalmente ha sido más cautelosa sobre las externalidades negativas que pueden o no surgir de la introducción de estas especies. Una de sus preocupaciones es que los productos químicos tóxicos conducirían a la degradación genética del microbio, que luego se transmitiría a otras bacterias dañinas, creando más problemas, si los patógenos evolucionan la capacidad de alimentarse de contaminantes.

Microburbujas de aire colapsanteditar

La limpieza de sedimentos contaminados con aceite con microburbujas de aire auto colapsantes se ha explorado recientemente como una tecnología libre de químicos. Las microburbujas de aire generadas en el agua sin agregar ningún surfactante podrían usarse para limpiar sedimentos contaminados con aceite. Esta tecnología es prometedora sobre el uso de productos químicos (principalmente surfactantes) para el lavado tradicional de sedimentos contaminados con aceite.