Termisk assisterede oprensninger

13 Konklusioner og perspektiver

Hurtig rensning

Denne gennemgang viser, at termisk assisteret oprensning af forureninger med frie faser olie og opløsningsmidler er en lovende teknologi. Ved at opvarme undergrunden til 100 °C opnås der oprensning til meget lave niveauer i løbet af få måneder, hvilket kan føre til afslutning af sager, som det ellers ville vare mange år at rense ved anvendelse af traditionelle in situ afværgeforanstaltninger.

Termodynamikken hjælper til

Den hurtige stoffjernelse skyldes de termodynamiske ændringer som følge af opvarmningen. Når temperaturen stiger til op imod 100 °C, stiger stoffernes flygtighed 1-2 størrelsesordener, og områder med forureningskomponenter på væskeform vil begynde at koge ved temperaturer mellem 70 og 90 °C. Denne kogning fører til dampproduktion og oprensning af de mest forurenede områder, inden temperaturen når 100 °C, dvs. inden fordampning af alt porevandet. Da dampen delvis produceres in situ ved kogning af porevand, gennemskylles alle opvarmede jordlag, selv lavpermeable lag som ler og silt, med damp. Denne mekanisme sikrer, at heterogene sedimenter oprenses på lige fod med homogene.

Gode feltresultater

Fuld skala demonstrationer i USA har vist, at benzin, kreosot og klorerede opløsningsmidler kan oprenses fra mættet og umættet zone, og både fra permeable og lavpermeable lag. Forudsætningen for effektiv oprensning er at opnå tilstrækkelig homogen opvarmning, at overstige kogepunktet i hele behandlingsområdet, samt at undgå forureningsspredning til omkringliggende, koldere områder. Derfor varmes det forurenede område udefra og ind, hvorved stofferne skubbes ind mod midten, hvor de opsamles ved vakuumekstraktion og vandpumpning. Dette er opnået både ved Joule heating (elektrisk opvarmning), ved dampinjektion, og ved kombination af disse (Dynamic Underground Stripping).

Behandling af varmt vand og luft

Termisk oprensning er typisk kombineret med vakuumekstraktion. Behandlingsdelen er kompliceret af strømme af varmt vand, damp og luft. Dette kræver særlig fokus på valg af materialer til anlægget og i særdeleshed anlæggets fleksibilitet, idet sammensætningen af afkastet afhænger af de opnåede temperaturer, forureningens rumlige udbredelse (som oftest ikke er kendt i detaljer) og ændringer i undergrundens permeabilitet som følge af opvarmning og udtørring. Dette stiller krav til fleksibilitet på behandlingssiden. Anlægget skal kunne klare store udsving i stofkoncentrationer og fluxe af damp.

Kontrol og monitering vigtig

Succes med termisk oprensning opnås kun ved detaljeret monitering af temperaturer, tryk og stoffluxe i felten, og deraf afledt optimering af processen ved justering af opvarmningen og de påtrykte undertryk i ekstraktionsboringer. Herved kan strømningsretningen for både vand og luft kontrolleres, unødig stofspredning undgås, og oprensningen optimeres. Automatisk opsamling af temperatur- og trykdata og anvendelse af geofysiske teknikker såsom ERT vil styrke kontrollen med termisk oprensning.

Sikkerhed

Sikkerheden ved termisk oprensning skal varetages ved valg af temperatur-resistente materialer, grundig kontrol og neutralisering af elektriske spændinger, samt speciel træning af personel til omgang med høje temperaturer. Dette er hidtil håndteret meget strengt ved oprensningerne i USA, og der er ikke oplyst om alvorlige uheld.

Geoteknik

Opvarmningen og produktion af damp kan føre til dannelse af sprækker i ler- og siltlag, med heraf følgende nedsat bæreevne af formationen. Elektrisk opvarmning medfører større risiko end dampinjektion, idet den afsatte energi vil tvinge damp ud af jordlagene, hvilket kan føre til tryk, som overstiger lagenes tærskeltryk. Ved dampinjektion er de maksimale trykgradienter givet ved det påtrykte injektionstryk og vakuum i ekstraktionsboringerne. Hvor den forurenede grund er bebygget, eller skal benyttes til bebyggelse, anbefales det, at de geotekniske forhold overvåges nøje.

Økosystemet påvirkes

Det naturlige økosystem på grunde, som oprenses med termiske metoder, vil blive forstyrret kortvarigt. Opvarmning til 100 °C fører til delvis sterilisering af jorden med forskydning af den økologiske balance mod termofile, grampositive bakterier. Amerikanske erfaringer viser dog, at potentialet for aerob naturlig selvrensning ikke fjernes, idet bakteriel nedbrydning er påvist på flere grunde efter oprensning. Termisk oprensning vil potentielt kunne ændre undergrundens redoxforhold enten ved iltning ved dampinjektion, eller ved fjernelse af ilt ved elektrisk opvarmning til kogning. Hvis restforureninger efterlades, bør redoxforholdene og potentialet for naturlig selvrensning derfor overvåges nøje.

Økonomi

Beregningseksempler udført på 5 teoretiske forureningssituationer, og amerikanske erfaringer fra 5 fuld skala oprensninger viser, at termisk oprensning er økonomisk endog meget konkurrencedygtig. Beregningerne viser besparelser på en faktor 1,5-4,5 i sammenligning med den bedste traditionelle teknologi. Dette understøttes af feltdemonstrationer, hvor priser mellem 260 og 1.010 kr./m³ er opgivet ved oprensning af benzin- og kreosotforurenede grunde. Energiforbruget til opvarmning har typisk udgjort under 25 % af de totale sagsomkostninger, hvorfor de 30 % højere danske energipriser ikke er kritiske for overførsel til danske forhold.

Termisk oprensning robust og lovende

Sammenfattende vurderes det, at termisk assisterede oprensningsmetoder kan have en lovende fremtid i Danmark. Der er tale om en innovativ teknologi, som udnytter nogle meget simple termodynamiske fænomener til acceleration af stoffjernelse. Med god kontrol og overvågning af processerne i jorden kan hidtil utilgængelige forureninger, primært i ler- og siltlag, renses i løbet af få måneder. Teknologien sigter specielt mod oprensning af områder med væskeformig forurening, og svækkes ikke i tilfælde af heterogeniteter i undergrunden. På denne baggrund synes termisk assisteret oprensning at være en meget robust løsning på de ellers uovervindelige forureninger med fri fase forurening i lerlag og under grundvandsspejlet.