| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Elektrodialytisk rensning af jord fra træimprægneringsgrunde

4. Erfaringer med elektrokemisk jordrensning

De fleste erfaringer med de elektrokemiske jordrensningsmetoder er opnået ud fra laboratorieeksperimenter. Kun få pilot- og fuldskala anlæg har været testet. Blandt de ca. 60 grupper verden over, som arbejder med elektrokemisk jordrensning er der dannet et netværk, og dette netværk har en fælles litteraturliste (som kan fås ved henvendelse til Lisbeth M. Ottosen på igglo@pop.dtu.dk). Et udpluk af resultater, indenfor først elektrokinetisk jordrensning og derefter elektrodialytisk jordrensning gives i det følgende.

4.1 Erfaringer med elektrokinetisk jordrensning

Hovedparten af de laboratorieresultater, som er blevet publiceret med elektrokinetisk jordrensning, har været rensning af kaolinit, som er blevet forurenet i laboratoriet, umiddelbart før rensningseksperimenterne blev udført. En del resultater er også publiceret med andre typer jorde. For sådanne jorde opnås der næsten altid en rensningsprocent på 95-100% uanset hvilket tungmetal, det drejer sig om. Disse altid gode resultater opnås, dels fordi tungmetallerne er mobile fra starten af eksperimentet, idet de ikke har nået at binde til mineralerne, og dels fordi jorden bestod af meget få eller måske endda kun en mineraltype.

I tabel 4.1 gives der eksempler på resultater for elektrokinetisk rensning af jordprøver, som er taget på forurenede arealer. Resultaterne fra laboratorieforurenede prøver er udeladt, fordi de alligevel kun vanskeligt kan relateres til rigtige rensningsproblematikker.

Tabel 4.1:
Resultater opnået i laboratoriet med elektrokinetisk rensning af jordprøver, som er blevet udtaget på forurenede arealer

I starten af 90erne blev der af Geokinetics, med R. Lageman i spidsen, udført fire in-situ rensningsprojekter. På baggrund af disse projekter blev opstillet nogle tommelfingerregler til, hvornår en on-site løsning er at foretrække frem for in-situ: (I) hvis forureningen ikke kan bringes på opløst form ved pH værdier på 4-5, (II) hvis jorden indeholder større mængder af metalliske eller isolerende dele, eller (III) hvis forureningen ligger i jorden som store udfældninger eller på fast form, som f.eks. malingsrester. I (Lageman, 1993) gives der en oversigt over de fire in-situ rensninger, og resultaterne herfra er sammenfattet i tabel 4.2 sammen med resultater fra andre to pilotanlæg.

Tabel 4.2:
Oversigt over rapporterede elektrokinetiske in-situ projekter samt *on-site pilotanlæg (1) Lageman, 1993; 2) EPA, 1999; 3) Kubal et al. 2000)

Der er p.t. igen ved at blive opført forskellige pilotanlæg. F.eks. er et 2 m³ pilotanlæg ved at blive opført i Spanien (Bonilla et al. 1999), der udføres felttests i Tyskland (Haus et al, 1999) hvor formålet er at stabilisere et Cr forurenet areal ved at reducere Cr(VI) til Cr(III). Yderligere er der i Californien blevet bygget et demonstrationsanlæg, hvor der fokuseres på effektiviteten af den elektrokinetiske proces til fjernelse af tungmetaller fra et tidevandsareal (Wills et al. 1999). En søgning på internettet på elektrokinetisk jordrensning lader ane, at der foregår mere indenfor området, end der kan læses i videnskabelige publikationer, idet der er flere firmaer, som tilbyder at rense tungmetalforurenede arealer med elektrokinetik. Der er dog ingen af disse firmaer, som fremlægger nogen form for dokumentation for effektiviteten.

4.2 Erfaringer med elektrodialytisk jordrensning i laboratorie- og pilotskala

I laboratorieskala er der på DTU opnået gode resultater med elektrodialytisk jordrensning. En oversigt med eksempler på nogle af resultaterne er givet i tabel 4.3.

Tabel 4.3:
Udpluk af rensningsresultater opnået i laboratoriet med elektrodialytisk jordrensning. 1.) Ottosen et al, 2000A, 2) Hansen et al. 1997, 3) Jensen et al. 1993, 4) Ottosen et al. 1997, 5) Ottosen et al. 1998, 6)Ottosen 2000 upublicerede data, 7) Jensen, 2000, ¤) hosliggende rapport

A·S Bioteknisk Jordrens, SoilRem (ABJ) har licens fra DTU til at udnytte den elektrodialytiske jordrensningsmetode kommercielt. I større skala har ABJ arbejdet med pilotanlæg i størrelsen 1 m³, 15m³ og 43 m³ jord, hvor der er arbejdet med to forskellige elektrodekoncepter. Der er udviklet en spydmodel, se figur 4.1, til in-situ løsninger og et princip med plane elektroder til batch løsninger.

Figur 4.1:
Pilotforsøg med elektrodespyd i en 1m³ palletank.

I tabel 4.4 er resultaterne opsillet.

Tabel 4.4:
resultater fra pilotanlæg med elektrodialytisk jordrensning

Ad 1) Spydelektroderne (se figur 4.1) blev udviklet med henblik på in-situ Ad1) Spydelektroderne (se figur 4.1) blev udviklet medhenblik på in-situløsninger, da de er 1 m lange, og man generelt vil forvente at metalforureninger bliver bundet i den øverste meter af jorden. Der er dog undtagelser, f.eks. ved meget sandede og kalkfrie jorde. Kørslen blev stoppet efter 2½ måned, da resultaterne skulle analyseres og benyttes i erhvervsforskerprojekt EF503: Elektrokinetisk Jordrensning af Rune Dyre Jespersen fra 1996.

Ad 2) Denne kørsel benytter 36 spydelektroder. Den meget lange rensningstid her er et udtryk for en vanskelig geometri i det elektriske felt, som elektroderne danner, når de placeres i en matrix med skiftevis anoder og katoder med en meters afstand. Betingelserne for kørslen har været revideret undervejs for at øge effektiviteten. Systemet er stadig i drift, og der forventes en afslutning inden for et år. Den fjernede mængde kan ansættes til omkring et par hundrede kilo.

Ad 3) Denne kørsel blev lavet som et dokumentationsprojekt i Stockholm (Naturvårdsverket, 1999). Dette projekt blev gennemført med fjernkontrol af anlægget, hvilket vil sige at alt andet en opfyldning af kemikalier på anlægget foregik fra Danmark. Den samme teknik kunne benyttes til on-site eller in-situ sager.

Ad 4) Dette pilotanlæg benytter plane elektroder, hvis formål er at sikre en kort rensningstid og en simpel geometri. Disse elektroder er udviklet til batch-vis kørsel i kar og containere og vil kunne bruges ex-situ. Primært vil de blive benyttet på egentlige behandlingspladser rundt om i landet. Anlægget er i skrivende stund stadig i drift og forventes at komme under 500 mg/kg kobber.

4.3 Diskussion af den praktiske anvendelse af elektrodialytisk jordrensning

Indtil i dag har man i Danmark typisk deponeret metalforurenet jord. Ligeledes er deponier i udlandet blevet benyttet. Elektrodialytisk jordrensning er udviklet med henblik at jorden kan genanvendes og at metallerne i jorden kan bringes i anvendelse igen.

Teknisk kan jorden renses til fri anvendelse, men da rensningshastigheden falder med lavere koncentration i jorden med deraf følgende stigende omkostninger per kg oprenset metal, vil det nok være samfundsøkonomisk mere rimeligt at rense jorden til et niveau, hvor den kan anvendes under en eller anden form. F.eks til anlægsprojekter.

4.3.1 Hvad kan elektrodialytisk jordrensning

Tabel 4.5:
De højest testede koncentrationer for de metaller, som der for nærværende er fundet løsning til at rense

Andre metaller har været afprøvet i laboratorium med fornuftige resultater, men de ovenstående metaller er de mest forekommende forureningskomponenter, der for nærværende har skullet behandles med elektrodialytisk jordrensning.

4.3.2 Opdeling af den forurenede jord

Mange forurenede jorde har ofte i større eller mindre grad et indhold af affald. Det kan være betonbrokker, aske, slagger og metalskrot eller lign.

Betonbrokker, metalskrot og andet affald kan i mange tilfælde kunne frasorteres, men aske og slagge vil der ofte ikke være mulighed for at frasortere mekanisk. Dersom jorden indeholder aske eller slagge skal der i hvert tilfælde tages stilling til om jorden er rensningsegnet, hvilket kan gøres med simple laboratorietests. Man kunne forvente at opskummede porøse slagger typisk er mulige at rense mens sintrede glasagtige slagger typisk ikke kan renses. Erfaringerne i forbindelse med rensning af aske og slagge er begrænsede og der kan ikke for nærværende tages generelt stilling til muligheden for at fjerne tungmetallerne fra dem.

Har jorden et højt indhold af andre mobile ioner, kan det også være nødvendigt at lave en forundersøgelse af jordens rensningsegnethed. Det kunne være saltvandssedimenter eller f.eks. jordlag med højt indhold af kalk eller jern.

Kviksølv optræder overvejende på metallisk form eller som uladede forbindelser i jorden hvorfor det elektriske felt har begrænset effekt. Der må findes andre løsninger, der er mere oplagte til håndtering af kviksølv. Et princip, hvor hypochlorit med god virkning bringes i anvendelse, er som tidligere nævnt været afprøvet i laboratoriet. Det er dog ikke et kemikalie der arbejdsmiljømæssigt er forenelig med en åbenkars batch-løsning.

Blykromat kan optræde i forbindelse med f.eks. farve- og lakfabrikker. Blykromat er en yderst stabil forbindelse, der ikke lader sig mobilisere med simple midler, hvilket også vil gøre en elektrodialytisk rensning tvivlsom.

4.3.4 Rensning in-situ eller ex-situ

Ved behandling af jorden på centrale behandlingsanlæg vil typisk kunne opnås den største sikkerhed imod udsivning, idet sådanne ofte er kontrollerede pladser med perkolatopsamling. Jorden bliver i forbindelse med opgravning, forbehandling og efterbehandling homogeniseret, således at slutdokumentationen med stor sikkerhed vil være repræsentativ for jordpartiet.

On-site kunne man løse opgave batch-vis i kar eller containere. I dette tilfælde vil det blot kræve mobilt udstyr, evt. fjern-overvågning og tilstrækkelig plads på området. Man har samme høje sikkerhed for slutdokumentation og mulighed for efterbehandling. Skal man alligevel grave jorden op, er det tvivlsomt om der er noget økonomisk at spare ved at rense on-site i stedet for off-site på jordrensnings anlæg. Det miljø tilsyn og jævnlig behov for maskinkraft der vil være til on-site opgaver skal vejes mod prisen til at transportere jorden til et off-site anlæg.