A talaj és az üledék helyreállítása
A talaj szennyezéséhez hozzájárulnak az erdőtüzek, az olajszállító tartálykocsi balesetek, a személy- és teherautókból kiömlő olaj, a szivárgó tartályok, az ipari balesetek és a rosszul elhelyezett hulladékok által okozott környezeti problémák. A világon számos tonna talaj és üledék szennyeződött dioxinnal, amelyek megfelelő helyreállítási módszert igényelnek. A talaj és az üledék kármentesítésére a következő on site vagy in situ és off site vagy ex situ módszerek alkalmazhatók.
Radiolitikus lebontás: Az ionizáló sugárzás nagyenergiájú elektronsugarak és gammasugarak formájában egy lehetséges nem termikus megsemmisítési technika. Elméleti és néhány empirikus értékelés azt sugallja, hogy ezek a nagyenergiájú források alkalmasak lehetnek a dioxin ártalmatlan termékekké történő átalakítására. A gamma-radiolízis hatásosnak bizonyult a szerves oldószerekben lévő PCDD-k és PCB-k lebontásában és a szennyvizek fertőtlenítésében. A melléktermékek vizsgálata és az elméleti célelméleti számítások azt mutatják, hogy a TCDD megsemmisítése reduktív deklorálással történik. Azt is megállapították, hogy promóterek (pl. aktív szén) hozzáadása a mérgező anyagokhoz növeli a pusztulás százalékos arányát elektronsugaras sugárzás hatására.
Báziskatalizált de-klórozás: A báziskatalizált lebontás (BCD) egy kémiai dehalogénezési folyamat. Ez magában foglalja egy alkáli- vagy alkáliföldfém-karbonát, bikarbonát vagy hidroxid hozzáadását a szennyezett közeghez. A BCD egy közepes hőmérsékletű termikus deszorberben (MTTD) 315°C és 426°C közötti hőmérsékleten indul. A szennyezett közeghez lúgot adnak 1-20 tömegszázalékos arányban. Hidrogéndonor vegyületet adnak a keverékhez, hogy hidrogénionokat biztosítsanak a reakcióhoz, ha ezek az ionok még nincsenek jelen a szennyezett anyagban. A BCD-eljárás ezután kémiailag méregteleníti a klórozott szerves szennyeződéseket azáltal, hogy a klórt eltávolítja a szennyeződésekből és hidrogénnel helyettesíti. Például a PCB-vel és dioxinnal szennyezett olajokat Na/NH3 segítségével remediálták, csakúgy, mint a PCB-vel szennyezett talajokat és a szennyezett területekről származó iszapokat.
Subkritikus vízkezelés: Az olyan vizet, amelyet nyomás alkalmazásával 100°C felett folyékony állapotban tartanak, szubkritikus víznek nevezzük. A szerves oldószerekhez hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, és jótékony közegként viselkedhet. A PCB-k és más szerves szennyező anyagok talajból és üledékből történő kivonására használták. Néhány kutató tanulmányozta a nulla értékű vas (ZVI) felhasználását a PCDD-k reduktív klórmentesítésében és a szennyezett talajok remediációjában, reakcióközegként és extrakciós oldószerként szubkritikus vizet használva. Megállapították, hogy vasport mátrixként használva a magasabb klórtartalmú rokonvegyületek gyakorlatilag teljesen redukálódtak a tetra-szubsztituált homológnál kevesebbre. A nullaértékű vas a környezeti kármentesítés egyik leghatékonyabb eszközeként vált elfogadottá. Olcsó, könnyen kezelhető és hatékony a klórozott vegyületek vagy nehézfémek széles körének kezelésében. Széles körben alkalmazzák in situ, ex situ vagy egy ellenőrzött kezelési folyamat részeként a szennyvíz, az ivóvíz talajmódosítás stabilizálásában és a bányatavak stabilizálásában.
Thermikus deszorpció: A termikus deszorpció egy olyan elválasztási eljárás, amelyet gyakran alkalmaznak számos Superfund telephely kármentesítésére. Ez egy ex situ kármentesítési technológia, amely hő segítségével fizikailag választja el a kőolajszénhidrogéneket a kitermelt talajból. A termikus deszorpciós berendezéseket úgy tervezték, hogy a talajt olyan hőmérsékletre melegítik, amely elegendő ahhoz, hogy az összetevők elpárologjanak és desorbálódjanak (fizikailag elváljanak) a talajból. Bár nem a szerves összetevők bomlására tervezték őket, a termikus deszorpciós berendezések a jelen lévő specifikus szerves anyagoktól és a deszorpciós rendszer hőmérsékletétől függően az összetevők egy részének teljes vagy részleges bomlását idézhetik elő. Az elgőzölt szénhidrogéneket általában egy másodlagos kezelőegységben (pl. utóégető, katalitikus oxidációs kamra, kondenzátor vagy szénadszorpciós egység) kezelik a légkörbe történő kibocsátást megelőzően. Az utóégetők és oxidátorok elpusztítják a szerves összetevőket. A kondenzátorok és a szénadszorpciós egységek visszatartják a szerves vegyületeket a későbbi kezelés vagy ártalmatlanítás céljából.
In situ fotolízis: Ennél a módszernél a dioxinok megfelelő körülmények között napfény hatására fotolízisnek vethetők alá. Költséghatékony és kevésbé pusztítja a helyszínt. A szennyezett talajhoz szerves oldószer-keveréket adnak, majd időt hagynak a dioxinok oldódására, szállítására és fotodegradációjára. Ehhez a talaj felszínét az alacsony toxicitású szerves oldószerrel permetezik be, és hagyják, hogy a napfény hatására fotodegradálódjon. Több kutató is alkalmazta ezt a megközelítést, és azt tapasztalták, hogy a talaj felszínén lévő dioxinok gyorsan lebomlanak, miután különböző szerves anyagokkal, például izooktánnal, hexánnal, ciklohexánnal stb. permetezték be őket. Megállapították, hogy a nap által indukált fotolitikus reakciók lehetnek az egyik fő mechanizmusa e vegyi anyagok kevésbé mérgező bomlástermékekké való átalakulásának. A dioxinok konvektív felfelé irányuló mozgása az illékony oldószerek elpárolgása során a fő transzportmechanizmus volt ezekben a vizsgálatokban. Ennek a folyamatnak a hatékonysága két sebességszabályozó tényező egyensúlyától függ: a konvektív transzport a felszínre és a napfény elérhetősége a fotodegradációhoz.
Az oldószerek és a cseppfolyósított gázok kinyerése: Az extrakció a szerves szennyezőanyagok talajból és üledékből történő leválasztásának fizikai-kémiai eszköze, ezáltal koncentrálva és csökkentve a megsemmisítendő szennyezőanyagok mennyiségét. Ez egy ex situ eljárás, és megköveteli, hogy a szennyezett terület talaját kiássák és összekeverjék az oldószerrel. Végül viszonylag tiszta talaj és üledék keletkezik, amelyet vissza lehet juttatni a helyszínre. Az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége (EPA) egy kísérleti méretű oldószeres extrakciós eljárást értékelt, amely cseppfolyósított propánt használ a szerves szennyező anyagok talajból és üledékekből történő kivonására. Körülbelül 1000 font talajt nyertek egy távoli Superfund telephelyről, amelynek átlagos poliklórozott bifenil (PCB) koncentrációja 260 mg/kg volt. Az eredmények azt mutatták, hogy a PCB-k eltávolításának hatékonysága 91,4% és 99,4% között változott, a propánnal extrahált talajok alacsony PCB-koncentrációt tartottak vissza (19,0-1,8 mg/kg). A teljes extrakciós hatékonyság az alkalmazott extrakciós ciklusok számától függött.
Gőzgőz-desztilláció: Olyan desztilláció, amely során egy folyadékkeverék illékony összetevőinek elgőzölgése alacsonyabb hőmérsékleten (mint bármelyik tiszta folyadék forráspontja) történik gőznek közvetlenül a töltetbe történő bevezetésével. Ideális módszer az illékony vegyületek nagy hozamú elválasztására a nem illékony szennyező anyagoktól. A gőzdesztilláció mikrohullámú energiával hatékonyan alkalmazható a szennyezett talaj és üledékek kezelésére. A mikrohullámú kezelések az egyes hulladékáramokhoz igazíthatók: a talajtól, a szennyező anyagoktól és azok koncentrációjától függően a kármentesítési kezelés több lépésben végezhető el a kívánt tisztítási szint eléréséig. Minden szennyező anyagot kimutathatatlan vagy nyomokban kimutatható szintre lehet eltávolítani. A gőzdesztilláció hatásosnak bizonyult a 2,7-diklór-dibenzo-p-dioxin (DCDD) eltávolítására a DCDD-vel kezelt talajból. A DCDD koncentrációja (250 μg/50 g talaj) az eredeti talajban mindössze 20 percig tartó vízgőzdesztillációt követően 5% alá csökkent. Az eredmények azt sugallják, hogy a gőzdesztilláció új kármentesítési módszer lehet a dioxinnal szennyezett talajok esetében.
Mechanokémiai (MC): Ennél a technológiánál a mechanikai energiát az alkalmazott eszköztől függően nyírófeszültségek vagy kompresszió révén viszik át az őrlőtestekből a szilárd rendszerbe. A marási energia jelentős része hővé alakul át, kisebb része pedig a mikro- és makroszkopikus szintű törések, nyúlások és tömörítések előidézésére vagy reakció végrehajtására szolgál. Az MC-bontás könnyen elvégezhető golyósmalmokkal, amelyek különböző méretekben (akár több tonnás anyagok kezelése is lehetséges) és konstrukciókban könnyen hozzáférhetőek. A szennyező anyagok közvetlenül a szennyezett anyag belsejében kerülnek eltávolításra, függetlenül a szennyező anyag összetett szerkezetétől és erős természetétől. Ez a módszer a malomból és egy szűrővel ellátott mosótartályból álló hordozható berendezés használata miatt nagy lehetőséget kínál a szerves hulladékok bármely kívánt helyen történő ártalmatlanítására, rugalmas működés mellett. Bár ez a módszer az őrlési művelethez klórmentesítő reagensre, például CaO-ra van szükség, nem igényel fűtési műveletet. Az MC-klórmentesítési módszer alkalmazásának támogatásához hasznos lenne a szerves hulladék klórmentesítési sebessége és az őrlési (MC) feltételek közötti összefüggés, hogy meghatározható legyen az optimális állapot egy méretre szabott MC-reaktorban. A módszer számos gazdasági és ökológiai előnnyel jár: a golyós őrlés csak alacsony energiabefektetést igényel. A feltűnően jótékony reakciókörülmények miatt a mérgező vegyületek meghatározott és felhasználható termékekké alakíthatók. A környezetbe nem kell káros kibocsátásokkal számolni. Ez új, innovatív ex situ dioxin remediációs és dekontaminációs eljárások kifejlesztését nyitotta meg.
Biodegradációs eljárás: A bioremediáció olyan kezelési folyamat, amely mikroorganizmusokat, például gombákat és baktériumokat használ a veszélyes anyagok nem mérgező anyagokká történő lebontására. A mikroorganizmusok a szerves szennyező anyagokat ártalmatlan termékekre – főként szén-dioxidra és vízre – bontják le. Miután a szennyező anyagok lebomlanak, a mikrobapopuláció csökken, mivel a mikrobák felhasználták a teljes táplálékforrásukat. A biológiai lebomlás mértéke nagymértékben függ a szennyező anyagok toxicitásától és kezdeti koncentrációjától, biológiai lebonthatóságától, a szennyezett talaj tulajdonságaitól és a kiválasztott mikroorganizmus típusától. Elsősorban kétféle mikroorganizmus létezik: őshonos és exogén. Az előbbiek azok a mikroorganizmusok, amelyek már megtalálhatóak egy adott helyszínen. Ezen őshonos mikroorganizmusok növekedésének serkentéséhez a talaj megfelelő hőmérsékletét, oxigén- és tápanyagtartalmát kell biztosítani. Ha egy adott szennyező anyag lebontásához szükséges biológiai aktivitás nincs jelen a helyszín talajában, akkor a szennyezett talajhoz más helyekről származó mikroorganizmusokat lehet hozzáadni, amelyek hatékonyságát tesztelték. Ezeket exogén mikroorganizmusoknak nevezzük.