4 Teknologiudviklingsbehov

Statusprojekt

4.1 Baggrund
4.2 Afværgetekniker
4.3 Udredningsprojekter

4.1 Baggrund

Nærværende afsnit indeholder en overordnet beskrivelse af teknologiudviklingsbehovet for afværgeteknikker inden for jord og grundvandsforureninger. Baggrunden for beskrivelsen er gennemgangen af de mange teknologiafprøvninger der allerede er gennemført samt en lang række ideer, der fremkom på TVV -konferencen (Teknologi- og videndeling på jord- og grundvandsområdet).

TVV- konferencen blev afholdt i november 2007 for alle interessenter på jordforureningsområdet med henblik på at samle og optimere ideer til fremtidig teknologiudvikling. Der deltog ca. 100 personer på konferencen. Formålet med konferencen var dels at gøre status for de teknologiske og metodiske udfordringer der må forventes på jordforureningsområdet de kommende år, dels at samle ideer til udvikling af teknologier og metoder til teknologiudviklingsprogrammet for 2008.

Den overordnede konklusion fra konferencen var, at der generelt er behov for fortsat overførsel, tilpasning, forfining og videreudvikling af nye og gamle afværgeteknikker. Der er behov for at udvikle og afprøve metoder på pilotskala for at vurdere om de er realistiske at arbejde videre med, og der er behov for at vurdere afværgemetoders bæredygtighed.

I de følgende afsnit er på et meget overordnet niveau beskrevet teknologi udviklingsbehovet.

4.2 Afværgetekniker

Der er behov for udvikling af screeningsværktøjer til valg af afværgeteknikker. Et sådant redskab skal understøtte i valget af de tekniske, økonomiske samt miljø- og energimæssige mest optimale løsninger.

I den forbindelse er det vigtigt at fokusere på en bæredygtig udvikling af afværgeteknikker. Vand og el-forbrug til afværgeanlæg kan minimeres, ligesom en højere anvendelse af in situ teknikker kan reducere transport af forurenet jord. Ved en markant reduktion af CO2 på oprensningsprojekter kan der skabes opmærksomhed om bæredygtige afværgeteknikker til klimakonferencen i 2009. Bæredygtighed i forhold til afværgeteknikker skal defineres, herunder skal det besluttes, hvorledes og med hvilken vægt projekternes CO2 regnskab (Carbon Footprint) indregnes. Tidligere erfaringer med miljørigtige oprensninger kan inddrages, herunder projektet ”Miljørigtig oprensning af forurenet jord og grundvand” under EU’s LIFE ordning.

Jernpartikler i nano-eller mikrostørrelse

Udenlandske erfaringer og danske laboratorieforsøg peger på, at jernpartikler i nano- eller mikrostørrelse kan anvendes til afværgeforanstaltninger overfor grundvandsforureninger med klorerede opløsningsmidler og en række andre stoffer. Teknikkernes anvendelighed, design og driftsmæssige samt de miljø- og arbejdsmiljømæssige aspekter bør undersøges. Der vurderes ikke mindst at være behov for vurderinger af nanopartiklers biooptag/-akkumulering og langsigtede effekter på mennesker og miljø.

Mikrobiologiske oprensningsmetoder

Mikrobiologiske oprensningsmetoder vurderes at have et stort potentiale som oprensningsmetoder. En væsentlig del af forureningssagerne i Danmark omfatter biologisk nedbrydelige stoffer, herunder eksempelvis de mange forureninger med aromatiske kulbrinter. Til trods for stoffernes erkendte nedbrydelighed udgør manglende vished om nedbrydningens effekt (opnåeligt oprensningsniveau) og tidsperspektiv ofte en barriere for metodernes anvendelse. Der er således fortsat et behov for erfaringsopsamling og dokumentation af velkendte biologiske processer samt en videreudvikling af metoderne f.eks ved tilsætning af enzymer, næringsstoffer og/eller bakterier.

En del stoffer kan forekomme i jordmiljøet på forskellige former med forskellig tilgængelighed for mikrobiel nedbrydning. Denne biotilgængelighed er en væsentlig parameter i den konkrete risikovurdering for en given lokalitet, og det kunne være meget værdifuldt, hvis der kunne udvikles en standardiseret metode til test af forureningskomponenters biotilgængelighed under lokalitetsspecifikke omstændigheder

I disse år arbejdes der med at udvide anvendelsesområdet for biologiske metoder til også at omfatte stærkt forurenede kildeområder med væsentlige forekomster af residual eller fri fase forurening. I sådanne områder kan oprensningsmulighederne hæmmes af forureningens giftighed, mængde/tilgængelighed (langsommelige opløsnings- og diffusionsprocesser) eller indkapsling/tilklogning af poreskelettet i de forurenede områder som følge af kemiske udfældninger eller biofouling.

Der er behov for at videreudvikle/forbedre de biologiske metoder til i højere grad at kunne anvendes i kildeområder.

Stimuleret reduktiv deklorering

Stimuleret reduktiv deklorering vinder frem som in situ oprensningsteknik overfor forureninger med klorerede opløsningsmidler både i USA og Europa. Ved denne metode injiceres næringssubstrat og specielt tilpassede bakterier, hvorved forureningen nedbrydes biologisk under anaerobe forhold. Det vurderes at der er et stort potentiale i denne teknik og at der er behov for at arbejde videre med at dokumentere og optimere teknikken. Emner kan eksempelvis være benyttelse af teknikken under og omkring huse, tidshorisonter for oprensning, mulighederne for at anvende metoden i markant forurenede kildeområder (jf. omtale under ’mikrobiologiske oprensningsmetoder’ ovenfor), anvendelse i kombination med f.eks. surfactants, optimal håndtering og injektion af substrat og/eller bakterier samt myndighedsforhold ved injektion af donor og bioaugmentation. Endvidere er der behov for bedre dokumentation af metodens anvendelighed i kalkmagasiner, herunder diffusions- og sorptionsforholdene for bakterier og substrat i kalkmatricer.

Kemisk oxidation

Ved kemisk oxidation tilsættes forureningszonen oxidationsmidler med det formål at nedbrydeforureningskomponenterne. Kemisk oxidation kan benyttes over for forurening med klorerede opløsningsmidler, olieprodukter, PAH’er og mange pesticider. Metoden vinder frem, men der er behov for yderligere afprøvning og dokumentation, herunder vurdering af forskellige oxidationsmidler, yderligere forståelse af afledte geokemiske effekter og optimal håndtering og injektion af kemikalier.

Vurdering af forskellige oxidationsmidler (permanganat, fenton, ozon, persulfat mv.) – i dag anvendes primært permanganat
Evt. kombinationer af oxidationsmidler
Kombination med f.eks. overfladeaktive stoffer for at øge oprensningseffekten overfor fri fase.
Oprensning i formationer med lav permeabilitet (herunder betydningen af udfældning af mangandioxid)
Oprensning i kalkmagasiner
Anvendelse jordtyper med højt indhold af organisk stof
Yderligere forståelse af afledte geokemiske effekter (risikovurderinger)
Optimal håndtering og injektion af kemikalier
Oprensning af markant forurenede kildeområder, hvor udfældninger og utilstrækkelig tildeling af oxidationsmiddel er oplagte begrænsninger for metoderne

Frakturering

Der er behov for udvikling og afprøvning af metoder til oprensning i lavpermeable aflejringer. For eksempel er videre udvikling af frakturering der er en teknik, hvor der laves en kunstig opsprækning af lavpermeable lag ved at injicere enten gas / luft (pneumatisk frakturering) eller vand / boremudder (hydraulisk frakturering) i bunden af en boring. Metoderne vurderes at have et potentiale men der er behov for yderligere afprøvning og dokumentation.

I flere projekter f.eks med kemisk oxidation er det således vist, at der fra højpermeable zoner i moræneler ved diffusion af oxidationsmidler og forureningskompoenter indenfor en 3 – 5 årig periode kan opnås en betydelig oprensningseffekt op til 15 – 20 cm ind i den tilstødende lermatrice. Ved en sprækkeafstand på 30 – 40 cm i hele oprensningsvolumenet og en effektiv fordeling af behandlingsvæsker i sprækkerne vil det således formentlig være muligt indenfor en realistisk tidsperiode at oprense moræneler med f.eks. kemisk oxidation og muligvis reduktiv dechlorering.

Dette forudsætter dog, at fraktureringsmetoderne udvikles, da det pt. ikke med sikkerhed er muligt at etablere et tilstrækkeligt tæt og jævnt fordelt sprækkesystem. En anden væsentlig ulempe ved metoderne pt. er desuden, at det ikke er muligt at forudsige effektiviteten af fraktureringen på baggrund af en geologisk karakterisering af moræneleren. Dette gør det vanskeligt at inddrage metoden hvor der er behov for en garanti for en stor oprensningseffekt.

Termiske metoder

De termiske metoder er dokumenteret velegnede til effektiv oprensning af kildeområder i en række jordlag. Der er opnået gode felterfaringer med dampinjektion og In Situ Termisk Desorption, mens elektrisk opvarmning ikke er anvendt i Danmark. Der vurderes blandt andet at være følgende teknologiudviklings- behov for de termiske metoder:

Nedskalering af damp og ISTD anlæg til anvendelse på små lokaliteter (typiske renserier eller mindre olieforurening fra enkelte olietanke mv.)
Dokumentation af anvendelsen af elektrisk opvarmning i Danmark. Metoden kan have særlige fordele på visse lokaliteter.
Udvikling og afprøvning af termiske metoder i opsprækkede medier. Oprensning af opsprækket kalk eller hårde bjergarter udgør en helt speciel udfordring, hvor de termiske metoder har betydelige potentialer.
Dokumentation af forureningsdestruktion in situ samt betydningen af opvarmningen for jordlagenes geotekniske egenskaber.

Oprensning af fri fase chlorerede opløsningsmidler

Der er behov for udvikling og afprøvning af oprensningsmetoder til at håndtere fri fase af chlorerede opløsningsmidler.

Injektionsmetoder

For f.eks. oprensninger ved reduktiv dechlorering og kemisk oxidation er projekternes succes oftest meget nært koblet til i hvor høj grad det lykkes at opnå en præcis og tilstrækkelig og/eller jævn og tilstrækkelig fordeling af de tildelte behandlingsvæsker. Succesfuld tildeling er således en absolut nøgleparameter for mange projekter, hvorfor det vurderes særdeles relevant dels at forbedre eksisterende og udvikle nye metoder hertil og dels at lave en erfaringsopsamling for området, således at der etableres en opdateret ’state og the art’ som grundlag for kommende projekter.

Reaktive vægge – soil mixing

Der vurderes at være et potentiale for at videreudvikle og afprøve af reaktive vægge i første omgang via erfaringsopsamling fra eksisternde projekter. F.eks kan metoden kombineres med brug af strøm. En anden potentiale metode er ”Soil mixing” hvor forurenet jord iblandes f.eks. nulvalent jern. Metoden er under udvikling og afprøvning i USA og Danmark og vurderes at have et potentiale i Danmark.

Ex-site jordbehandling

En stor del af det forurenede jord bliver i dag kørt til rensning på forskellige jordbehandlingsanlæg, de såkaldte til ex-site anlæg. Anlæggene kan primært rense for flygtige stoffer. Det vurderes, at der er behov for udvikling og afprøvning af metoder, der kan rense for f.eks. tungmetaller. F.eks. afprøvning og dokumentation af jordvask i kombination med elektrodialytisk rensning, hvor de fine partikler separeres fra de grove partikler og renses med elektrodialytisk rensning. Som en del af metoden skal indgå behandling af vandet.

In Situ Airsparging, IAS

IAS er en beluftningsmetode som anvendes overfor flygtige eller aerobt nedbrydelige stoffer i den mættede zone. Metoden havde tidligere stor fokus og der blev identificeret en række begrænsninger for metoden. Gennem de seneste 5 – 7 år er udviklingen af metoden dog fortsat i udlandet, og anvendeligheden af metoden er forbedret væsentligt på flere punkter.

Der vurderes at være behov for en erfaringsopsamling for IAS som grundlag for en nærmere vurdering af det fremtidige udviklings- og dokumentationsbehov i Danmark.

Undersøgelsesmetoder

Der er et stort behov for fortsat udvikling af undersøgelsesmetoder, ikke mindst til detektion og kvantifikation af fri fase samt metoder til fastlæggelse af pålidelige gennemsnitlige niveauer i poreluft samt i grundvand/vandløb.

4.3 Udredningsprojekter

Der er et stort antal forureningstrusler der skal håndteres og prioriteres. Det forventes at fremtidens prioriteringer indenfor jord- og grundvandsområdet baseres på risikoscreeninger og risikoanalyser.

Oprensningsniveau

Ved in situ oprensninger og lignende skal der som regel ske en eftervisning af, at det ønskede oprensningsniveau er nået. Tit vil der være en tilbageslagseffekt, når afværgeforanstaltningen stoppes, og der savnes viden om, hvordan og i hvor lang tid forureningsniveauet i fx grundvandet efterfølgende skal moniteres, for at der er rimelig sikkerhed for, at det ønskede oprensningsniveau er nået. Dette kan belyses ved litteraturgennemgang og benchmarking af forskellige moniteringsformer i forhold til det sikkerhedsniveau, der opnås med jordprøver efter en oprensning ved hjælp af afgravning af forurenet jord.

Risikovurdering

Risikovurdering er et vigtigt redskab til at bestemme, hvornår en forurening skal ryddes op og til hvilket niveau. Risikovurdering kan desuden bruges til at prioritere imellem forureninger. Det er vigtigt med en videreudvikling af risikovurdering, herunder bestemmelse af forureningsflux og håndtering af nedbrydning i mættet og umættet zone.

Forureningsflux

Forureningsflux er ved at vinde indpas som et supplement til de traditionelle kvalitetskriterier i risikovurdering, men der er stadig en række uafklarede punkter omkring de forskellige fluxbestemmelsesmetoders anvendelighed og de tilknyttede usikkerheder. Der er brug for et modelværktøj til beregning af flux, evt. som en videreudvikling af JAGG, og der er brug for at forbedre de eksisterende metoder til prøvetagning og måling af flux. I første omgang er der behov for at tilvejebringe et fagligt overblik på området.

Naturlig nedbrydning

Forurenende stoffer bliver nedbrudt i jorden ved naturlig nedbrydning. Der er behov for at eftervise den naturlige nedbrydning, således at den kan indarbejdes i risikovurderinger. Der er desuden behov for yderligere at dokumentere og kvantificere den naturlige nedbrydning, herunder tilvejebringelse af dokumentation for, hvad stofferne nedbrydes til.

Biologiske sensorer og dataopsamling

På en række andre områder (narkobekæmpelse, detektion af sprængstoffer mv.) sker der i disse år en markant udvikling indenfor biologiske sensorer og trådløs dataoverførsel fra sensorer til centrale enheder. Det vurderes særdeles relevant at foretage en udredning af muligheder og perspektiver for anvendelse af biologiske sensorer samt trådløs datakommunikation på miljøområdet.

Vandrammedirektivet og habitatdirektivet

Implementering af vandrammedirektiv og habitatdirektiv medfører et større behov for viden om jordforureningers påvirkning af overfladevand og naturområder. I Danmark har man hovedsageligt beskæftiget sig med jordforurening i forhold til grundvand og menneskers sundhed, så der er pt. kun et sparsomt datagrundlag at arbejde ud fra. Der er behov for større viden om interaktion mellem grundvand og overfladevand samt transport og udvaskning af forurenede stoffer til overfladevand. Der er yderligere brug for at udvikle prøvetagningsredskaber/ prøvetagningsprogrammer til overfladevand, der kan give et repræsentativt billede af påvirkning af overfladevand fra jordforurening. Desuden er der brug for en udbygning af tværfaglighed mellem jordområdet og naturområdet. Opbygning af modeller til at beskrive stoftransport og udvaskning af miljøfremmede stoffer fra forskellige jorde kan være relevant, evt. suppleret med en udbygning af JAGG med risikovurdering af overfladevand og naturområder. Inden dette arbejde udføres, er der behov for en erfaringsindsamling fra ind- og udland.

Sikring af indeklimaet

Det er vigtig at sikre indeklimaet ved jordforurening under og tæt ved huse. Der kan være problemer med sikring af indeklima mod flygtige forbindelser, blandt andet fordi spredningsvejene for de flygtige forbindelser ind og op gennem bygninger ikke er tilstrækkeligt belyst. Der er behov for udvikling og dokumentation af metoder til fastlæggelse af spredningsveje ind i bygninger (f.eks. tracer- eller røgtest, termografi mv.). Endvidere er der behov for projekter til styrkelse af forståelsen af sammenhængen mellem forureningsniveauer målt under og i bygninger.

Tænketank på jordområdet

Der er udtrykt interesse for en tænketank på jordområdet, hvor et ekspertpanel på jordområdet kan vejlede omkring teknologi. Herved kan der ske målretning og udnyttelse af forskningsresultater til gavn for oprensning i Danmark og til støtte for eksport på området. Der ønskes en udredning af, hvordan sådan et samarbejde kan etableres, og hvad behovet er.