Mariusz Sygnowski
inżynier ekolog
Metody rekultywacji można podzielić według wielu kryteriów. Jednym z nich może być charakter metody – rozróżniamy dwie grupy: metody inżynierskie i procesowe.Metody inżynierskie polegają na usunięciu zanieczyszczonej gleby i składowaniu jej na składowisku oraz zastosowaniu odpowiednich uszczelnień. Druga grupa czyli metody procesowe, obejmuje stabilizację fizyczną, biologiczną i chemiczną lub związanie/zebranie zanieczyszczeń i obróbkę termiczną. Ta grupa uwzględnia także wyodrębnione z metod procesowych – metody fizyczne i biologiczne (procesy in situ, statyczne procesy ex situ, dynamiczne procesy ex situ, a także bioakumulację), metody chemiczne (utlenianie-redukcja, dehalogenacja, ekstrakcja, hydroliza oraz regulacja odczynu), unieruchomienia i stabilizację (cement portlandzki, wapno, krzemiany, glinokrzemiany, polimery i inne) oraz metody termiczne (desorpcja termiczna, spalanie i zeszklenie).
Stosowalność danej metody to także kryterium podziału metod rekultywacji gruntu – wyróżnia się: metody ex situ, polegające na przemieszczeniu zanieczyszczonej gleby poza miejsce, na którym występuje zanieczyszczenie lub skażenie, w celu późniejszego jej oczyszczenia i metody in situ, stosowane w miejscu zanieczyszczenia bądź skażenia, bez przemieszczania gleby zanieczyszczonej.
Metody fizyczne
Fizyczne metody rekultywacji gleby charakteryzują się tym, że nie zmieniają one fizykochemicznych właściwości zanieczyszczeń znajdujących się w oczyszczanej glebie. Wyjątek stanowią metody termiczne, takie jak piroliza, podczas której dochodzi do pełnego rozkładu zanieczyszczeń organicznych do związków prostych. Ta grupa metod jest bardzo zróżnicowana biorąc pod uwagę charakter technik. Oprócz stosunkowo prostych metod inżynieryjnych, takich jak wydobycie i składowanie zanieczyszczonej gleby, do tej grupy zaliczamy również metody procesowe o bardziej skomplikowanym charakterze, jak np. ekstrakcję wspomaganą termicznie, czy elektromigrację. Zalety metod fizycznych to usuwanie bądź unieszkodliwianie dużego spektrum substancji zanieczyszczających i szeroka skala zastosowania, wady to: tworzenie dużych ilości odpadów, wymagających późniejszego zagospodarowania oraz duże koszty metody. Kryterium podziału metod fizycznych to również miejsce ich stosowania. Metody ex situ (wydobycie i gromadzenie, rozdział mechaniczny, usuwanie próżniowe zanieczyszczeń, desorpcja termiczna, spalanie, usuwanie zanieczyszczeń metodą BAG2). Metody in situ: (przykrycie z góry, izolacja powierzchniowa, system ścianek szczelnych, elektrooczyszczanie, usuwanie próżniowe zanieczyszczeń, wspomaganie podgrzewaniem, usuwanie zanieczyszczeń metodą BAG).
Wydobycie i gromadzenie
Ta metoda polega na wydobyciu za pomocą specjalnego sprzętu (spychaczy, koparek) zanieczyszczonej gleby i składowaniu jej w przeznaczonym do tego miejscu. Przed wydobyciem gleby należy ustalić rodzaj i skalę zanieczyszczenia, a następnie umieścić ją pod zadaszeniem i chronić przed wpływem warunków atmosferycznych (wiatr, opady). Wydobycie można uznać za zakończone, gdy pozostała część gleby nie zagraża życiu i zdrowiu ludzi oraz środowisku – należy to poprzeć stosownymi badaniami. Zanieczyszczona gleba może być oczyszczana metodą biodegradacji – chemicznie (mycie gleby, pozbycie się halogenów (fluor, brom, chlor, jod) i poddawana witryfikacji (zeszkleniu). Zalety tej metody to: szybkość usuwania zanieczyszczonej gleby, możliwość zastosowania gdy inne metody są zbyt kosztowne bądź nieskuteczne i użycie prostego sprzętu mechanicznego. Wady to: nieopłacalność przy niewielkim zanieczyszczeniu gleb, brak możliwości wydobycia zanieczyszczonej gleby z głębokości ponad 3 m prostym sprzętem mechanicznym 2,3.
Rozdział mechaniczny
Rozdzielanie mechaniczne jest procesem fizykochemicznym, polegającym na oddzieleniu zanieczyszczonej gleby od części pozbawionej zanieczyszczeń w sposób selektywny. Do najczęściej stosowanych metod zalicza się: analizę sitową i rozdział grawitacyjny. Rozdzielanie grawitacyjne polega na wykorzystaniu różnic frakcji pod względem gęstości, natomiast technika rozdzielania magnetycznego wykorzystuje zjawisko indukcji magnetycznej. Części zanieczyszczone kierowane są do dalszej obróbki, a gleba spełniająca ustalone warunki po procesie oczyszczania kierowana jest do wykorzystania. Do zalet tej metody należą: możliwość dużej redukcji objętości zanieczyszczonej gleby oraz stosowanie metody przez wiele lat w gospodarce odpadami komunalnymi. Główne wady to: nieskuteczność w przypadku homogenicznego rozmieszczenia toksycznego materiału w glebie i konieczność zastosowania innej metody na oddzielonej części gleby2, 3.
Usuwanie próżniowe zanieczyszczeń
To proces fizykochemiczny, polegający na odparowaniu (do próżni) niebezpiecznych związków, które są usuwane w strumieniu powietrza. Metoda jest skuteczna w usuwaniu różnorodnych związków organicznych, które muszą zostać unieszkodliwione w oddzielnym procesie (spalanie, utlenianie katalityczne, destylacja wielopoziomowa). Zanieczyszczoną ziemię umieszcza się w szczelnej komorze podciśnieniowej, pyły i gazy przechodzą przez desorber (zbiornik chłodziarki), gdzie następuje oddzielenie substancji. Następnie zanieczyszczenia trafiają do układu zbierania i oczyszczania spalin gdzie są usuwane. Czysta gleba po przejściu tego procesu kierowana jest do wykorzystania. Zaletami metody są: prostota procesu, oraz możliwość uzyskania produktów użytecznych z substancji zanieczyszczających2, 3.
Desorpcja termiczna
Metoda jest podobna do próżniowego usuwania zanieczyszczeń, jednak różni się od niego wprowadzeniem zewnętrznego źródła ciepła. To fizykochemiczny proces polegający na odparowaniu termicznym zanieczyszczeń w temperaturze 100-550 ºC. Źródło ciepła pozwala przyspieszyć proces. Metoda ta wykazuje wysoką skuteczność w usuwaniu zanieczyszczeń organicznych o wysokiej toksyczności, takich jak: organiczne cyjanki, pestycydy, polichlorowane bifenyle (PCB), dioksyny i furany, lotne i półlotne – chlorowane i nie chlorowane – związki organiczne.
Desorpcja (uwalnianie się cząsteczek substancji) i odparowanie szkodliwych związków następuje w komorze suszarni bądź pieca prażalniczego. Substancje przechodzące przez komorę spalania i dopalania łączą się z tlenem i ulegają rozkładowi. Gazy powstałe w piecu trafiają do komory oczyszczania spalin. Usuwanie zanieczyszczeń odbywa się przy pomocy schładzacza i filtrów workowych. Po zastosowaniu tej metody otrzymuje się glebę oczyszczoną, lecz pozbawioną próchnicy i organizmów żywych, na skutek poddania jej procesowi podgrzewania. Zaletami tej metody są: szeroki zakres zastosowania (oczyszczenie gleby z różnych substancji) oraz oczyszczenie gleby według ściśle określonych wymagań dotyczących emisji gazowych. Wady to: brak zastosowania w usuwaniu np. metali ciężkich, a także możliwość pojawienia się toksycznych produktów ubocznych w trakcie desorpcji termicznej2,3.
Spalanie
Spalanie jako proces fizykochemiczny polega na rozkładzie niebezpiecznych substancji w wysokiej temperaturze (850-1200 ºC). Jest to skuteczna metoda eliminacji różnych związków organicznych, jak np. cięższych frakcji ropy naftowej, czy halogenowanych substancji organicznych, gdzie istotna jest wysoka temperatura, która nie dopuszcza do emisji dioksyn. Zanieczyszczoną glebę umieszcza się w piecu obrotowym (stały kontakt zanieczyszczonego gruntu z palnikami), gdzie w ustalonej temperaturze dochodzi do termicznego rozkładu szkodliwych związków. Produkty spalania trafiają w strefę płomienia (komora dopalania), gdzie z połączenia niedopalonych substancji i tlenu tworzy się dwutlenek węgla i para wodna. Następnie gazy kierowane są do filtracji, gdzie następuje usuwanie metali, cząstek popiołu i kwasów. Odpady zawierające wymienione substancje powinny być składowane i traktowane jako odpady niebezpieczne. Oczyszczona metodą spalania gleba może być wykorzystana na miejscu bądź deponowana na składowisku odpadów. Zalety tej metody to: dopracowanie i znajomość techniki spalania oraz zastosowanie obrotowego pieca, jako gwarancji rozkładu zanieczyszczeń oraz spełnienia norm emisji gazowych. Wady, to: możliwość pozostania metali ciężkich w glebie lub ich ulotnienie się wraz z gazami, a także możliwość wchodzenia niektórych związków zawierających tlen w reakcję z chlorem i tworzenie dioksyn1,2.
- https://www.bosbank.pl/EKO/tresci-ekologiczne/rekultywacja-terenow-zdegradowanych-jako-sposob-na-kompensacje-srodowiskowa
- Bogda A., Szopka K., Karczewska A. 2003. Zawartość i rozpuszczalność wybranych metali ciężkich w osadach poflotacyjnych górnictwa miedzi. W: Gworek B., Misiak J. (red.). Obieg pierwiastków w przyrodzie: bioakumulacja, toksyczność, przeciwdziałanie. Monografia. Wyd. Instytutu Ochrony Środowiska , Warszawa.
- Wood P.A. 1997. Remediation methods for contaminated sites. Issues in Enviromantal Science and Technology, 7: 47-71.
- Zadroga B., Olańczuk-Neyman K. 2001. Ochrona i rekultywacja podłoża gruntowego. Aspekty geotechniczno-budowlane. Wyd. Politechniki Gdańskiej.