Sommario 1) Attenuazione naturale monitorata (MNA) 2) Incapsulamento 3) Stabilizzazione/solidificazione 4) Barriere idrauliche 5) Processi microbiologici 6) Compostaggio/humificazione 7) Phytoremediation 8) Sistemi biologici in fase semisolida 9) Composti a lento rilascio di ossigeno 10) Processi cometabolici in falda 11) Bioventilazione ed estrazione di vapori 12) Lavaggio fisico e chimico 13) Air sparging 14) Barriere reattive permeabili 15) Desorbimento termico 1 6) Discariche come bioreattori (bioreactor landfills) 17) Elettrocinetica: tecnologie con la corrente elettrica 18) Ricoprimenti evapo-traspiranti 19) Fratturazione ambientale 20) Pozzi per la circolazione delle acque sotterranee 21) Flussaggio in situ 22) Ossidazione in situ 23) Estrazione multifase 24) Estrazione con solvente 25) Bibliografia

1) Attenuazione naturale monitorata (MNA) Progressiva riduzione di uno stato di contaminazione ad opera dei processi chimici, fisici e biologici che naturalmente si verificano nell’ambiente. Fenomeni di trasporto (advezione,dispersione meccanica, diffusione molecolare,ricarica) Fenomeni di ripartizione interfase (assorbimento,volatilizza-zione,partizione) Fenomeni distruttivi (biodegradazione, degradazione abiotica) GW

2) Incapsulamento E’ un contenimento che rientra nelle tecnologie di messa in sicurezza, che sono utilizzate per prevenire la dispersione della contaminazione senza necessariamente giungere alla degradazione e/o trasformazione o all’estrazione dei contaminanti stessi. Ci sono 6 componenti fondamentali nella copertura: Strato superficiale Strato di protezione Strato drenante Strato costituente la barriera a ridotta conducibilità idraulica Strato per la raccolta dei gas Strato di fondazione

3) Stabilizzazione/solidificazione Ha lo scopo di fissare chimicamente e/o isolare strutturalmente i composti nocivi, all’interno di un reticolo cristallino oppure in una matrice polimerica, allo scopo di ridurne la tossicità nell’ambiente Il processo avviene in due fasi: Stabilizzazione: trasformazione dei composti tossici, mediante reazioni chimiche, in composti molto poco solubili; Solidificazione: intrappolamento dei composti tossici, presenti nelle acque sotterranee o sotto forma di materiali liquidi, in un ammasso solido. Questo non necessariamente coinvolge reazioni chimiche tra il materiale e l’agente stabilizzante

4) Barriere idrauliche Il più antico sistema di intervento sulle acque sotterranee contaminate, tuttora il più utilizzato, è costituito dalla creazione di una barriera idraulica mediante trincee, pozzi o dreni. Questo sistema è finalizzato all’interruzione della migrazione a valle del pennacchio inquinante e al prelievo di sostanze contaminanti dal sottosuolo da sottoporre a trattamento prima dello scarico (pump and treat).

5) Processi microbiologici E’ indispensabile che siano verificati due prerequisiti essenziali: La biodegradabilità degli inquinanti, cioè la trasformazione dei composti fino ad anidride carbonica, acqua e sali minerali; La presenza nel sito contaminato di microrganismi capaci di rimuovere gli inquinanti in esame.

6) Compostaggio/humificazione Il compostaggio consiste in una serie di reazioni biochimiche complesse attraverso le quali, in condizioni prevalentemente ossidative (aerobiche), si attua sia una parziale decomposizione (mineralizzazione) di matrici organiche fermentiscibili sia la conversione (biotrasformazione) delle stesse in macromolecole ricondicibili alle diverse frazioni humiche.

7) Phytoremediation Impiega le piante per la bonifica dei vari compartimenti ambientali (suolo, sedimenti, acque profonde e di superficie, atmosfera) affetti da vari tipi di contaminanti e può essere applicata sia in situ che ex situ. I contaminanti organici più tipici sono gli idrocarburi, gas condensati, petrolio greggio, composti clorurati, pesticidi e miscele esplosive. I contaminanti inorganici sono i sali, i metalli pesanti, i metalloidi ed il materiale radioattivo.

8) Sistemi biologici in fase semisolida Bioreattori: Sempre ex situ, in sistemi isolati rispetto all’ambiente esterno Lagunaggio: quasi sempre in situ Le attività sono: Escavazione della matrice contaminata; Classificazione del materiale; Miscelazione con acqua fino al 60% per i reattori e fino all’80% per il lagunaggio; Trattamento vero e proprio; Sedimentazione e disidratazione.

9) Composti a lento rilascio di ossigeno Si induce un arricchimento di ossigeno nella zona contaminata, in modo da creare un habitat ottimale per la proliferazione dei microrganismi a metabolismo aerobico naturalmente presenti nel suolo ed in grado di decomporre le sostanze organiche. L’ORC (Oxigen Release Compound) è un prodotto in polvere brevettato, costituito da ossido e perossido di magnesio, intercalati con piccole quantità di fosfati di potassio commestibili, in grado di rilasciare lentamente ossigeno a contatto con l’acqua.

10) Processi cometabolici in falda Sono tecnologie di tipo biologico appllicate a falde contaminate e si basano su processi aerobici di biodegradazione , tra cui l’iniezione diretta di aria in falda (Air sparging), il pompaggio-trattamento e reiniezione di acqua di falda arrichhita, in vari modi, con ossigeno e nutrienti (Pump, Treat and Reinjection) o l’introduzione diretta in falda di composti che rilascino ossigeno (Oxygen Releasing Compounds). Tali tecnologie sono applicate con successo per il trattamento di plume dovute a contaminazioni da vari tipi di idrocarburi, in particolare idrocarburi alifatici, BTEX e IPA. Per gli alifatici clorurati la biodegradazione aerobica è possibile solo per bassi gradi di clorurazione, per gli elevati gradi di clorurazione può andare bene la biodegrdazione anaerobica. La resa dipende molto dal tipo di tipo di idrocarburo e dal substrato primario utilizzato.

11) Bioventilazione ed estrazione di vapori Soil Vapor Extraction (SVE) e Bioventing (BV) sono trattamenti in situ per inquinanti organici, basate entrambe sulla ventilazione della porzione insatura del sottosuolo. La ventilazione viene operata mediante pozzi finestrati nella zona insatura, ai quali viene applicata una differenza di pressione rispetto al valore atmosferico.Il flusso d’aria indotto nel sottosuolo induce fenomeni di trasporto dei contaminanti ed un ricambio dei gas interstiziali che vengono progressivamente sostituiti da aria ambiente con tenore di ossigeno a valore di saturazione. Possono pertanto essere promossi i processi di biodegradazione aerobica eventualmente limitati da condizioni di anaerobiosi. La principale differenza tra le due tecnologie risiede proprio nel potenziamento dei differenti meccanismi di rimozione degli inquinanti, essenzialmente di tipo fisico nel caso di SVE e di tipo biologico per BV. Per l’applicabilità del trattamento si deve valutare la permeabilità della matrice solida e la volatilità dei contaminanti.

12) Lavaggio fisico e chimico Il lavaggio (soil washing) è un sistema di trattamento ex situ di residui solidi basato su meccanismi fisici e/o chimici. Il meccanismo basato esclusivamente su meccanismi fisici (lavaggio fisico) utilizza tecniche di classificazione a secco o a umido (con acqua) per isolare la contaminazione in un volume limitato di materiale fine, consentendo il recupero del materiale grossolano non contaminato. Nel caso di un processo basato anche su meccanismi chimici (lavaggio chimico), il trattamento prevede il trasferimento in una soluzione di lavaggio delle sostanze contaminanti presenti nei solidi. Questo sistema prevede l’applicazione di specifici agenti chimici nell’acqua di lavaggio, col fine di potenziare la capacità di trasferimento degli inquinanti alla soluzione. Con questa tecnologia i contaminanti ideali da trattare sono i metalli pesanti e gli elementi radioattivi, i composti organici semivolatili (idrocarburi policiclici aromatici IPA, policlorobifenili PCB, pesticidi) e i combustibili. L’efficienza di questo processo dipende da: Caratteristiche fisico-chimiche del terreno, risulta idoneo per i terreni sabbiosi Caratteristiche fisico-chimiche degli inquinanti, un metallo in forma di minerale può essere con successo separato dai costituenti del terreno sulla base della diversa densità . Quantità di eventuali additivi chimici

13) Air sparging Rappresenta una tecnologia ormai consolidata di bonifica in situ del sottosuolo (acqua sotterranea e terreno saturo). Il sistema consiste nell’iniettare aria al di sotto del livello piezometrico per rimuovere, tramite processi di strippaggio e/o biodegradazione i contaminanti dissolti in fase acquosa nella zona satura del sottosuolo. I contaminati volatilizzati migrano verso la zona insatura dalla quale vengono generalmente rimossi mediante un sistema di Soil Vapour Extraction (SVE); c’è anche un aumento della concentrazione di ossigeno disciolto nell’acqua sotterranea. E’ molto efficace per i solventi organo-alogenati e gli idrocarburi aromatici in terreni poco coesivi uniformi (sabbie, ghiaie) ed in terreni uniformi dove il contaminante si trova in fase dissolta nella parte superficiale dell’acquifero e per pennacchi piccoli.

14) Barriere reattive permeabili Del materiale reattivo permeabile viene posto all’interno del sistema acquifero in modo da essere attraversato dall’acqua contaminata che si muove per effetto del gradiente naturale. I processi chimico-fisici che avvengono all’interno della barriera consentono di degradare, immobilizzare od adsorbire il contaminante nella fase di attraversamento. La tecnologia si configura come un trattamento di bonifica di tipo passivo, realizzato in situ, di una contaminazione a carico del sistema acquifero. I meccanismi che possono svilupparsi all’interno di una barriera reattiva sono: Precipitazione Scambio ionico Adsorbimento Ossido-riduzione Biodegradazione Il ferro metallico granulare o ferro zero-valente, è il mezzo reattivo più utilizzato. I contaminanti a cui viene applicato il ferro zero-valente sono i solventi clorurati e i contaminanti inorganici

15) Desorbimento termico Processo ex situ che consentono di bonificare matrici solide (terreni, fanghi, sedimenti) contaminate da sostanze vaporizzabili, generalmente di natura organica. Si sottopone la matrice solida contaminata ad un riscaldamento in modo da provocare la migrazione dell’inquinante verso la fase gassosa; quest’ultima deve essere successivamente sottoposta ad idonei trattamenti di decontaminazione. Le temperature di trattamento impiegate sono molto variabili, ma generalmente comprese tra 90 e 650 °C; in queste condizioni è possibile avere parziale decomposizione (pirolisi/ossidazione) della sostanza organica desorbita. A seconda della matrice e del tipo di inquinante si può determinare l’efficacia del metodo: è applicabile ad una vasta gamma di matrici e contaminanti organici, compresi quelli più resistenti e recalcitranti. Necessita di pre-trattamenti e post-trattamenti dei diversi flussi di residui derivanti dal processo.

16) Discariche come bioreattori (bioreactor landfills) Usate per trasformare rapidamente e degradare i rifiuti organici. L’aumento della degradazione del rifiuto e della sua stabilizzazione sono ottenuti con l’aggiunta di liquido ed aria per aumentare i processi microbici. Ci sono tre differenti tipi di reattore biologico: Aerobico: il percolato viene ricircolato nella discarica e viene iniettata aria; Anaerobico: viene ricircolato il percolato in assenza di aria e si forma biogas (CH4 principalmente) utilizzato per scopi energetici; ibrido: accelerano la degradazione del rifiuto impiegando un trattamento sequenziale aerobico-anaerobico per degradare rapidamente gli organici nella parte superiore e ricavare biogas dalla parte inferiore (aerobico ed anaerobico).

17) Elettrocinetica: tecnologie con la corrente elettrica Viene applicata una corrente elettrica diretta di bassa intensità al terreno per mezzo di due elettrodi ceramici. Questo fa sì che si verifichi una migrazione delle specie nel terreno:ioni metallici, ioni ammonio ed i composti organici caricati positivamente si spostano verso il catodo; gli ioni cloruro, cianuro, floruro, nitrato e tutti quelli caricati negativamente si muovono verso l’anodo. La rimozione dei contaminanti può essere ottenuta in diversi modi: elettrodeposizione sull’elettrodo, precipitazione o co-precipitazione sull’elettrodo; pompaggio di acqua vicino all’elettrodo; complessazione con resine scambiatrici.

18) Ricoprimenti evapo-traspiranti Le tecnologie moderne delle discariche vengono provviste di isolamento idrologico con vari sistemi di foderamento e ricoprimento superficiale usando argilla compatta, membrane di plastica oltre che un ricoprimento di 18 pollici di terra ed alla fine 6 pollici di terra per far crescere delle piante e controllare l’erosione.

19) Fratturazione ambientale Sono tecniche per aumentare o creare aperture nei terreni o negli strati rocciosi del sottosuolo che hanno porosità effettive basse in modo che i metodi di bonifica del terreno e delle acque sotterranee siano più efficaci. La fratturazione ambientale può essere utilizzata per rendere più efficaci le tecnologie di trattamento primario come pump and treat, l’ossidazione e la riduzione chimica in situ, rimedi biologici in situ o lo SVE.

20) Pozzi per la circolazione delle acque sotterranee E’ una tecnica che permette la bonifica del sottosuolo creando una circolazione tridimensionale dell’acqua sotterranea. L’acqua sotterranea è incanalata in un pozzo attraverso una sezione schermata ed è pompata attraverso il pozzo in una seconda sezione schermata dove è reintrodotta nell’acquifero. Poiché l’acqua sotterranea non è pompata in superficie, i costi di pompaggio sono eliminati.

21) Flussaggio in situ Si allaga una zona contaminata con una soluzione appropriata per rimuovere il contaminante dal suolo. I contaminanti sono spostati per solubilizzazione, formazione di emulsioni, o reazioni chimiche con le soluzioni riscaldate. Dopo essere passato attraverso la zona contaminata, il fluido che ha asportato il contaminante è raccolto e riportato in superficie per essere smaltito, ricircolato o trattato e reintrodotto in suolo. L’eterogeneità del sottosuolo può limitare l’efficienza del metodo.

22) Ossidazione in situ E’ una tecnologia di bonifica aggressiva che è stata applicata ad una vasta gamma di contaminanti pericolosi volatili e semivolatili. L’ossidazione chimica generalmente implica reazioni di ossido-riduzione che convertono chimicamente composti pericolosi in composti non pericolosi o meno tossici che sono più stabili, meno mobili o inerti. Gli agenti ossidanti più comunemente utilizzati nel suolo e nelle acque sotterranee sono l’acqua ossigenata, acqua ossigenata catalizzata, il permanganato di potassio, il permanganato di sodio, il persolfato di sodio e l’ozono.

23) Estrazione multifase Usa un sistema a vuoto, che può essere combinato con una pompa a fondo pozzo, per rimuovere varie combinazioni di acqua sotterranea contaminata, prodotto petrolifero in fase separata, e vapore dalla superficie. Il sistema abbassa la falda attorno al pozzo, ed espone i contaminanti in una zona più alta accessibile al vapor extraction. Una volta portati in superficie i vapori estratti o o gli organici in fase liquida e l’acqua di falda vengono separati e trattati.

24) Estrazione con solvente Usa un solvente organico per estrarre i contaminanti organici e metallici dal suolo. Il solvente organico è miscelato con il terreno contaminato in un’unità di estrazione. La soluzione estratta viene fatta passare attraverso un separatore dove il separatore ed il contaminante vengono estratti dal terreno. I metalli legati agli organici possono essere estratti insieme ai contaminanti organici.

25) BIBLIOGRAFIA L. Bonomo (2005) ‘Bonifica di siti contaminati’ McGraw-Hill http://www.epa.gov/ L. Bonomo (2003) ‘Siti contaminati: tecnologie di risanamento’ Politecnico di Milano ‘Tecnologia per la bonifica in situ delle acque sotterranee’ - Seminario di aggiornamento professionale - Roma, 13-14 ottobre 2003 M. Hyman, R.R. Dupont (2001) ‘Groundwater and soil remediation’ ASCE PRESS A. Di Molfetta, R. Sethi ‘Ingegneria degli acquiferi’ Springer