Proyecto piloto e implantación resultados en tratamiento de biorremediación de suelos contaminados con PAH

Transcripción

1 Proyecto piloto e implantación resultados en tratamiento de biorremediación de suelos contaminados con PAH

2 0.-Introducción y antecedentes Emplazamiento industrial utilizado en varias fases temporales por actividades potencialmente contaminantes de los suelos: Industria química de derivados del alquitrán Cierre de industria / parcelación emplazamiento /utilización instalaciones como almacenamiento residuos Investigación inicial suelos (inclusión en inventario suelos contaminados) Demolición desordenada instalaciones Presencia de al menos tres fuentes distintas de hidrocarburos: de origen productivo con presencia de naftaleno (fabricación de naftalina y ftalatos), una segunda de origen combustible :mayor variedad de PAH (calderas de gasoil y fueloil) y una tercera debido al almacenamiento de residuos en las instalaciones (Tinol, alquitranes, etc.) REINICIO PROCESO: nueva caracterización suelos (y aguas subterráneas asociadas) emplazamiento. Fase 1: Caracterización (ISS) Fase 2: Caracterización adicional ISS

3 0.-Introducción y antecedentes DESARROLLO BÁSICO 1.-Caracterización preliminar de suelos (y aguas subterráneas asociadas) y Caracterización adicional (Informe de situación) m Análisis de riesgos y Estudio de alternativas de descontaminación 3.- Selección de Biorremediación como alternativa de tratamiento 4.-Estudio de viabilidad biorremediación 5.- Estudio escala laboratorio. Microcosmos 6.- Proyecto Piloto 7.-Tratamiento de suelos. Biorremediación a escala Real. > m3 de suelos. Informes de seguimiento y finales de tratamiento. 8.- Limpieza y gestión de residuos > kg

4 1.-Caracterización suelos(iss) Planificación y toma de muestras para caracterización, localización de estructuras, localización de instalaciones enterradas, residuos. Caracterización de suelos y aguas con presencia de afección por hidrocarburos, fundamentalmente hidrocarburos aromáticos policíclicos y específicamente con naftaleno. Dada la utilización de la parcela se realizaron inicialmente análisis completos para todos los posibles parámetros y en segunda fase se centró el análisis sobre aquellos que se consideraron como contaminantes principales bien por su concentración, toxicidad, estado, etc. Realización del desarrollo Modelo conceptual emplazamiento 2.-Informe de análisis cuantitativos de riesgos (ACR) y estudio de alternativas de descontaminación Elaboración de ACR, ACR inverso, y por parámetros. Para obtención de objetivos de remediación válidos y que tuvieran en cuenta la variedad de parámetros existentes. Análisis de alternativas de descontaminación, (sería imprescindible la aplicación de varias alternativas de forma conjunta).

5 Caracterización emplazamiento 24 puntos muestreo superficiales ZNS 29 puntos de muestreo hasta alcanzar ZS

6 Caracterización emplazamiento

7 3.-Biorremediación como alternativa Dentro de las alternativas estudiadas para realizar el tratamiento se analizó la viabilidad de la biorremediación. Ejecución de estudios preliminares(químicos, microbiológicos y edafológicos) y experimentos en laboratorio (microcosmos), en los que se reprodujeron las condiciones que podrían favorecer la biodegradación y elaboración de estudio de viabilidad escala laboratorio. A partir del anterior diseño de un estudio en fase piloto de biorremediación de los suelos del emplazamiento en fase piloto del que pudiesen obtenerse como conclusión los criterios de diseño para la implantación de un tratamiento a escala real en el emplazamiento afectado Estos trabajos fueron desarrollados por el Grupo de Biotecnología y Geoquímica Ambiental, Instituto Univ. de Biotecnología de Asturias (Universidad de Oviedo, continuando posteriormente junto a CONSULNIMA desarrollando el control y seguimiento del tratamiento a escala real hasta la finalización del proyecto. Grupo de Biotecnología y Geoquímica Ambiental, Instituto Univ. de Biotecnología de Asturias (Universidad de Oviedo), José Luis Rodríguez Gallego, Ana Isabel Peláez Andrés, Jesús Sánchez Martín, Ana Sostres y todos aquellos que hicieron que el proyecto saliese adelante

8 4.-Estudio de viabilidad Caracterización edafológica (suelo) valoración de texturas, presencia de nutrientes y otros parámetros necesarios para conocer las condiciones en las que podría darse la biorremediación Parámetro Valor promedio Unidades Textura Arcillosa(+limos y gravas) % P/P ph 8,2 uph Conductividad 0,13 ds/m Materia Orgánica Oxidable 0,20 % P/P Nitrógeno total 0,03 % P/P Relación C/N 3,9 - Carbonatos totales 0,72 % P/P 2.-Caracterización química (contaminantes): estado y evolución de los contaminantes presencia de fracciones biodegradables y procesos de atenuación natural. Presencia de PAH, gama completa desde el naftaleno (dos anillos) hasta el benzo(a)pireno (cinco anillos). Presencia de contenidos reseñables de hidrocarburos alifáticos (lineales C12 a C24y cíclicos). La proporción C18/fitano superior a 1, indicaba baja degradación, por la falta de oxigenación de los materiales arcillosos.

9 4.-Estudio de viabilidad 2 Otros compuestos detectados: heterocíclicos de azufre (benzotiofenos, dibenzotiofenos), de oxígeno (dibenzofurano) y de nitrógeno (carbazoles, piridinas, etc.), trazas de fenoles e hidrocarburos clorados (PCBs) en puntos concretos del emplazamiento, o tinol que fue almacenado en los antiguos tanques. Presencia de DEHP (di(2- etilexil) ftalato), uno de los ftalatos más comunes, fácilmente biodegradable. 3.- Caracterización microbiológica: definición y potencial degradador de los microorganismos presentes en el medio afectado. Análisis numérico y fenotípico de las poblaciones cultivables, potencial biodegradador de los microorganismos del suelo. Realización de cultivos en diferentes medios y con objetivos de realizar recuentos de heterótrofos totales y, con naftaleno como única fuente de carbono, contar/aislar microorganismos degradadores. Los resultados reflejaron que todas las muestras presentaban un número de microorganismos suficiente para llevar a cabo un proceso de biorremediación. Ensayos naftaleno o fluoreno como única fuente de carbono se permitieron procesar un total de quince bacterias con capacidades biodegradativas además de varios hongos y levaduras con el mismo potencial

10 5.-Ensayo Microcosmos 1 Con el fin de obtener resultados de referencia y optimizar una futura estrategia de biorremediación en el suelo sometido a estudio, se aplicaron diferentes tratamientos en el laboratorio a una muestra compleja de suelo en bandejas(microcosmos). Posibilidad de tratar conjuntamente el suelo contaminado y el agua superficial contaminada, empleando ésta como agua de riego de los microcosmos. I: Control A: 650 g suelo + 10 ml agua destilada + surfactante II: Control B: 650 g suelo + 10 ml agua superficial + surfactante. III: 650 g suelo + Nutrientes + 10 ml agua destilada + surfactante. IV: 650 g suelo + Nutrientes + 10 ml agua superficial surfactante. V: Agua superficial previamente estimulada con extracto de levadura 0,3 %. El seguimiento consistió en análisis químicos y microbiológicos hasta transcurridos 21 días.

11 5.-Ensayo Microcosmos 2 RESUMEN DE RESULTADOS En cuanto al crecimiento microbiano se observó: aumento en el número de microorganismos cultivables hasta los 14 días después del inicio del experimento. Durante los 7 primeros días, esta tendencia fue más evidente en los microcosmos a los que se ha suplementado con nutrientes. La diversidad de microorganismos observada mediante el análisis morfológico de las colonias se incrementó también en los primeros 7 días. Al final del experimento, la mayor diversidad se observó en la bandeja que se suplementó con nutrientes y se regó con agua superficial (IV)(no así con agua esteril) se usó la suma de la concentración de los 16 HAPs prioritarios de la EPA como parámetro de control. Como complemento se midió también la concentración de TPH (hidrocarburos totales del petróleo). En cualquier caso se observó una reducción importante

12 Resultados. 5.-Ensayo Microcosmos 3 Parámetro Suelo Microcosmos inicial I II III IV V TPH HAP % Reducción TPH % Reducción HAP Todos los tratamientos muestran una reducción apreciable de los contaminantes. El riego y la aireación son suficientes para estimular la biodegradación lo que sugiere que se están utilizando algunos de los contaminantes como fuente de nitrógeno. No obstante, la adición de nutrientes favorece la cinética de degradación, como se muestra en los resultados de III y IV. Independientemente de otros aditivos, el riego con agua contaminada puede ser una buena opción para llevar a cabo el tratamiento de biorremediacion (ver resultados de II y IV). En cuanto a la posibilidad de estimular el crecimiento microbiano en el agua de la balsa antes de su utilización (microcosmos V) no proporciona grandes ventajas.

13 5.-Ensayo Microcosmos 4 CONCLUSIONES el tratamiento de biorremediación on site del emplazamiento contaminado eraviable: Número suficiente de microorganismos en las muestras de suelo y de agua analizadas capaces de degradar hidrocarburos Existencia de poblaciones bacterianas degradadoras muy variadas, incluyendo bacterias, levaduras y hongos. Poblaciones además adaptadas debido al tiempo transcurrido desde la afección inicial No apreciación inhibidores Eficacia de las técnicas de bioestimulación en la degradación de los contaminantes. Posibilidad de utilizar la propia agua afectada del emplazamiento como agua de riego, que aporta además nutrientes Respuesta positiva, a la bioestimulación se explica por la gran escasez de nutrientes y oxígeno en el medio original Tratamiento mas adecuado: combinación de agua contaminada para el riego, un complemento nutricional y un surfactante para hacer más biodisponibles los contaminantes Se recomendó realizar una prueba piloto antes de abordar el proceso de biorremediación en todo el emplazamiento, con el fin de asegurar la optimización de los parámetros de actuación y rentabilizar al máximo los costes

14 6.-Ensayo Piloto 1 Ensayo a escala piloto: una zona impermeable en la que se construyeron seis celdas contiguas y aisladas. Se practicaron calicatas en diversas zonas de suelos con afección procurando una homogeneidad en cuanto a textura y contenido en contaminantes (4.000 ppm de naftaleno). De este acopio general se constituyeron un total seis biopilas (una por celda), de tamaño 2 x 2 metros y una altura aproximada de 50 cm. lo que suponía un volumen de unos 2 m3 cada una (12 en total) y un peso aproximado de unas 3 toneladas ( densidad estimada del suelo de 1,45-1,65 t/m3).

15 6.-Ensayo Piloto 2 Las biopilas se etiquetaron consecutivamente desde B1 a B6, con diferentes características de tratamiento: B1: Únicamente riego con 35 l de agua. B2: 5,5 kg del fertilizante granulado de liberación lenta 31:5:7 (FLL). Riego posterior con 35 l de agua. B3: 5,5 kg de FLL y riego con 10 l del surfactante tipo1 diluido en 25 l de agua. B4: 5,5 kg de FLL y riego con 10 l del surfactante tipo2diluido en 25 l de agua. B5: mezcla de fertilizantes de liberación inmediata (NO3: 5 kg/1 kg de KH2PO4) y riego posterior con 10 l del surfactante tipo1 diluidos en 25 l de agua. B6: con surfactante tipo 2. Todas las dosificaciones tanto de agua como de nutrientes se hicieron en aras de respetar al máximo los niveles considerados óptimos para la biorremediación (ratios C:N:P de 100:10:1 y humedad de un 15-20%)

16 6.-Ensayo Piloto 3 Lostrabajosdeseguimientoteníanunplazoinicialdeunmes,dadoelinterés de los resultados se prologó el seguimiento a 60 días para los parámetros químicos y hasta 100 días para la realización de ensayos microbiológicos Cualquiera de los procedimientos redujo las concentraciones de PAH (de forma concreta Naftaleno), siendo destacables los avances conseguidos en las parcelas B3 a B6 El riego y aireación (B2) permite ya un avance importante, pero éste es mejorado en casi quince puntos porcentuales por la adición de nutrientes y en, al menos, otros quince cuando se complementa con un surfactante. Parece por tanto que la mezcla de surfactante y nutrientes es el tratamiento más adecuado.

17 6.-Ensayo Piloto 3 Nutrientes: utilizando el mismo surfactante, no se observaron diferencias significativas entre usar fertilizante de liberación lenta y sales de liberación inmediata Surfactantes: con cualquiera de los utilizados se mejoran los resultados.

18 7.-Tratamiento de Remediación 1 Proyecto de descontaminación Construcción de dos celdas de tratamiento cerradas e impermeabilizadas, con sistema de recogida de lixiviados y recirculación parcial de los mismos. Ejecución sistema de riego y adicción de nutrientes y surfactantes Procesos de riego, aireación por volteo y arado Programa de control y seguimiento del tratamiento

19 7.-Tratamiento de Remediación 2 Proyecto de descontaminación Plan excavación, procedimientos de caracterización de material excavado y paredes y suelos de excavación. División emplazamiento por zonas de excavación, en función tipos contaminantes, texturas suelos, rellenos, etc Excavación selectiva y posterior preparación material previa formación biopilas.

20 7.-Tratamiento de Remediación 3 Control y seguimiento proceso biorremediación Planificación y ejecución de controles de caracterización final e utilización de los materiales Cumplimiento de objetivos de tratamiento con reducción de concentraciones de PAH (especialmente Naftaleno, <90%) y otros parámetros

21 7.-Tratamiento de Remediación 2 Zonas de excavación Superficie parcial (m 2 ) Volumen parcial (m 3 ) Superficie excavada (m 2 ) Volumen excavado (m 3 ) Porcentaje retirada Vol.terreno cont. (m 3 ) ZE 1 750, ,44 80 % 1.788,35 ZE ,98 83, % 83,06 ZE ,57 538, % 538,18 TOTAL ZE , , ,59 ZE 2a 823, , % 2.433,15 ZE 2b 339,98 313, % 313,40 ZE 2c 522,31 985, % 985,16 ZE 2d 126,69 124, % 124,43 ZE 2e 14,84 27, % 27,43 ZE ,09 13,48 80 % 10,78 ZE ,48 73, % 73,02 TOTAL ZE , , ,37 ZE 3a 865, ,11 90 % 2.699,20 ZE 3b 226,87 671,10 90 % 603,99 ZE ,16 46,91 70 % 32,84 ZE ,13 318,01 80 % 254,41 TOTAL ZE , , ,43 ZE 4 590, , % 1.706,31 ZE ,90 367,07 80 % 293,66 ZE ,89 275,35 90 % 247,82 ZE ,33 595,55 90 % 536,00 ZE ,28 382,57 30 % 114,77 TOTAL ZE , , ,55 ZE 5a 387,08 726, % 726,81 ZE 5b 105,37 75,53 80 % 60,42 ZE 5c 211,76 724, % 724,33 TOTAL ZE 5 704, , ,56 TOTAL 6.944,05 m ,40 m ,51 m3 NOTA: Los sufijos "a, b, c " corresponden a diferentes profundidades de excavación.

22 7.-Tratamiento Biorremediación 3 NAFTALENO (ppm) 7.000, ,00 Mes , , , , ,00 0,00 Mes 18

23 7.-Tratamiento Biorremediación 4

24 8.-Gestión externa Residuos Peligrosos TIPO RESIDUO PELIGROSO GRASAS BIDONES RESINAS ENVASES CONTAMINADOS PRODUCTOS QUÍMICOS DE LABORATORIO; RP MEZCLAS AGUAS Y ACEITES RESIDUO DE NAFTALINA MEZCLAS DE ESCOMBROS CONTAMINADOS CON RP TOTAL RESIDUOS PELIGROSOS GESTIONADOS CANTIDAD ,00 kg 282,00 kg 2.923,00 kg 616,00 kg 2.122,00 kg 9.342,00 kg ,00 kg ,00 kg

25 Oficina Central Madrid C/ Antonio López, º C-D Madrid Tel.: +34 (91) / 01 Fax: +34 (91) consulnima@consulnima.com Delegaciones Andalucía (Oficina y Laboratorio) C/Herradores Carrión de los Céspedes (Sevilla) Tel.: +34 (954) Fax: +34 (954) sevilla@consulnima.com Asturias Parque Tecnológico de Asturias Edificio Centro Elena II, Parcela 45 Oficina SC Llanera-Oviedo Tel.: +34 (98) Fax: +34 (98) asturias@consulnima.com Ecuador Edif. Trade Building, oficina 746. Av. Joaquín Orrantia y Leopoldo Benítez Vinueza Guayaquil, Ecuador Celular: Teléfono: jmcampo@consulnima.com

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