Remedierea solului și a sedimentelor
Problemele de mediu create de incendiile de pădure, accidentele petroliere și scurgerile de petrol din mașini și camioane, containerele cu scurgeri, accidentele industriale și deșeurile depozitate necorespunzător contribuie la contaminarea solului. Numeroase tone de sol și sedimente din lume au fost contaminate cu dioxine care au nevoie de o metodă de remediere adecvată. Pentru remedierea solului și a sedimentelor se pot utiliza următoarele metode on site sau in situ și off site sau ex situ.
Degradare radiolitică: Radiațiile ionizante sub formă de fascicule de electroni de înaltă energie și raze gamma reprezintă o tehnică potențială de distrugere nontermică. Evaluările teoretice și unele evaluări empirice sugerează că aceste surse de înaltă energie pot fi potrivite pentru a transforma dioxina în produse inofensive. S-a demonstrat că radioliza gamma este eficientă în degradarea PCDD și PCB în solvenți organici și în dezinfectarea apelor reziduale. Studiul subproduselor și calculele teoretice ale teoriei țintei indică faptul că distrugerea TCDD are loc prin declorinare reductivă. S-a constatat, de asemenea, că adăugarea de promotori (de exemplu, carbon activ) la substanțele toxice crește procentul de distrugere sub radiație cu fascicul de electroni.
Declorarea catalizată de baze: Procesul de descompunere catalizată de baze (BCD) este un proces chimic de dezhalogenare. Acesta implică adăugarea unui carbonat, bicarbonat sau hidroxid de metal alcalin sau alcalino-pământos în mediul contaminat. BCD este inițiată într-un desorbitor termic la temperatură medie (MTTD) la temperaturi cuprinse între 315°C și 426°C. În mediul contaminat se adaugă substanțe alcaline în proporții cuprinse între 1% și aproximativ 20% din greutate. În amestec se adaugă un compus donor de hidrogen pentru a furniza ioni de hidrogen pentru reacție, în cazul în care acești ioni nu sunt deja prezenți în materialul contaminat. Procesul BCD detoxifică apoi chimic contaminanții organici clorurați prin eliminarea clorului din contaminanți și înlocuirea acestuia cu hidrogen. De exemplu, uleiurile contaminate cu PCB și dioxină au fost decontaminate cu Na/NH3, la fel ca și solurile și nămolurile contaminate cu PCB din siturile contaminate.
Tratarea subcritică a apei: Apa care este menținută în stare lichidă peste 100°C prin aplicarea unei presiuni se numește apă subcritică. Aceasta are proprietăți similare cu cele ale solvenților organici și poate acționa ca un mediu benign. A fost utilizată pentru a extrage PCB și alți poluanți organici din sol și sedimente. Unii cercetători au studiat utilizarea fierului cu valență zero (ZVI) în declorurarea reductivă a PCDD-urilor și în remedierea solurilor contaminate cu apă subcritică ca mediu de reacție și solvent extractiv. S-a constatat că, prin utilizarea pulberii de fier ca matrice, congenerii clorurați superiori au fost practic complet reduși la mai puțin decât omologul tetra-substituit. Fierul zero-valent a devenit acceptat ca fiind unul dintre cele mai eficiente mijloace de remediere a mediului. Este ieftin, ușor de manevrat și eficient în tratarea unei game largi de compuși clorurați sau metale grele. A fost aplicat pe scară largă in situ, ex situ sau ca parte a unui proces de tratare controlată în apele reziduale, în apă potabilă, în stabilizarea amendamentelor de sol și în aplicațiile cu reziduuri miniere.
Desorbție termică: Desorbția termică este un proces de separare utilizat frecvent pentru remedierea multor situri Superfund. Este o tehnologie de remediere ex situ care utilizează căldura pentru a separa fizic hidrocarburile petroliere din solurile excavate. Dezorberile termice sunt concepute pentru a încălzi solurile la temperaturi suficiente pentru a determina volatilizarea și desorbția (separarea fizică) constituenților din sol. Deși nu sunt concepute pentru a descompune constituenții organici, desorbitorii termici pot, în funcție de substanțele organice specifice prezente și de temperatura sistemului de desorbire, să determine descompunerea completă sau parțială a unora dintre constituenți. Hidrocarburile vaporizate sunt, în general, tratate într-o unitate de tratare secundară (de exemplu, un postcombustie, o cameră de oxidare catalitică, un condensator sau o unitate de adsorbție a carbonului) înainte de a fi evacuate în atmosferă. Postcombustiile și oxidatoarele distrug constituenții organici. Condensatoarele și unitățile de adsorbție a carbonului rețin compușii organici pentru tratarea sau eliminarea ulterioară.
Fotoliză in situ: În această metodă, dioxinele pot fi supuse fotolizei prin lumina solară în condiții adecvate. Este rentabilă și mai puțin distructivă pentru sit. Un amestec de solvenți organici se adaugă la solul contaminat și apoi se lasă timp pentru solubilizarea, transportul și fotodegradarea dioxinelor. În acest scop, suprafața solului este pulverizată cu solventul organic cu toxicitate redusă și se lasă să se fotodegradeze la lumina soarelui. Mai mulți cercetători au utilizat această abordare, constatând că dioxinele de la suprafața solului s-au descompus rapid după ce au fost pulverizate cu diverse substanțe organice, cum ar fi izooctanul, hexanul, ciclohexanul etc. S-a constatat că reacțiile fotolitice induse de soare pot fi un mecanism principal de transformare a acestor substanțe chimice în produse de degradare mai puțin toxice. Mișcarea convectivă ascendentă a dioxinelor pe măsură ce solvenții volatili se evaporau a fost principalul mecanism de transport în aceste studii. Eficacitatea acestui proces depinde de un echilibru între doi factori care controlează viteza: transportul convectiv la suprafață și disponibilitatea luminii solare pentru fotodegradare.
Extracția solvenților și a gazelor lichefiate: Extracția este un mijloc fizico-chimic de separare a contaminanților organici din sol și sedimente, concentrând și reducând astfel volumul de contaminanți care trebuie să fie distrus. Acesta este un proces ex situ și necesită ca solul sitului contaminat să fie excavat și amestecat cu solventul. În cele din urmă, acesta produce sol și sedimente relativ curate care pot fi reintroduse în sit. Agenția pentru Protecția Mediului din SUA (EPA) a evaluat un proces de extracție cu solvent la scară pilot care utilizează propan lichefiat pentru a extrage contaminanții organici din sol și sedimente. Aproximativ 1 000 de kilograme de sol, cu o concentrație medie de bifenili policlorurați (PCB) de 260 mg/kg, au fost obținute dintr-un sit Superfund îndepărtat. Rezultatele au arătat că eficiența de eliminare a PCB a variat între 91,4% și 99,4%, solurile extrase cu propan păstrând concentrații scăzute de PCB (19,0-1,8 mg/kg). S-a constatat că eficiența generală a extracției depinde de numărul de cicluri de extracție utilizate.
Distilarea cu abur: O distilare în care vaporizarea constituenților volatili ai unui amestec de lichide are loc la o temperatură mai scăzută (decât punctele de fierbere ale oricăruia dintre lichidele pure) prin introducerea de abur direct în încărcătură. Este o modalitate ideală de a separa compușii volatili de contaminanții nevolatili cu un randament ridicat. Distilarea cu abur este eficientă cu ajutorul energiei cu microunde pentru a trata solul și sedimentele contaminate. Tratamentele cu microunde pot fi adaptate la fluxuri individuale de deșeuri: în funcție de sol, de contaminanți și de concentrațiile acestora, tratamentul de remediere poate fi efectuat în mai multe etape până când se atinge nivelul de curățare dorit. Toți contaminanții ar putea fi eliminați până la niveluri nedetectabile sau la urme. S-a constatat că distilarea cu abur a fost eficientă pentru eliminarea 2,7-diclorodibenzo-p-dioxinei (DCDD) din solul aplicat cu DCDD. Concentrația de DCDD (250 μg/50 g de sol) din solul original a scăzut la mai puțin de 5 % după o distilare cu abur timp de numai 20 de minute. Rezultatele sugerează că distilarea cu abur ar putea fi o nouă metodă de remediere pentru solurile contaminate cu dioxine.
Mecanochimie (MC): În această tehnologie, energia mecanică este transferată de la corpurile de frezare la sistemul solid prin eforturi de forfecare sau compresiune, în funcție de dispozitivul utilizat. O parte semnificativă a energiei de frezare este transformată în căldură, iar o mică parte este utilizată pentru a induce rupturi, întinderi și comprimări la nivel micro și macroscopic sau pentru realizarea unei reacții. Degradarea MC poate fi realizată cu ușurință cu ajutorul unor mori cu bile care sunt ușor disponibile în diferite dimensiuni (este posibilă tratarea unor materiale de până la câteva tone) și construcții. Poluanții sunt eliminați direct în interiorul unui material contaminat, indiferent de structura complexă și de natura puternică a poluantului. Această metodă are un potențial ridicat de eliminare a deșeurilor organice în orice locație dorită, cu o funcționare flexibilă, datorită utilizării unei instalații portabile compusă dintr-o moară și un rezervor de spălare cu filtru. Deși această metodă are nevoie de un reactiv de declorinare, cum ar fi CaO, în operația de măcinare, ea nu necesită nicio operațiune de încălzire. Pentru a sprijini utilizarea metodei de declorinare MC, ar fi util să existe o corelație între rata de declorinare a deșeurilor organice și condițiile de măcinare (MC) pentru a determina condițiile optime într-un reactor MC la scară mare. Metoda oferă mai multe avantaje economice și ecologice: măcinarea cu bile necesită doar un aport energetic redus. Datorită condițiilor de reacție izbitor de benigne, compușii toxici pot fi transformați în produse definite și utilizabile. Nu trebuie să ne așteptăm la emisii dăunătoare pentru mediu. Acest lucru a deschis calea dezvoltării unor procese noi și inovatoare de remediere și decontaminare ex situ a dioxinelor.
Proces de biodegradare: Bioremedierea este un proces de tratare care utilizează microorganisme, cum ar fi ciupercile și bacteriile, pentru a degrada substanțele periculoase în substanțe netoxice. Microorganismele descompun contaminanții organici în produse inofensive – în principal dioxid de carbon și apă. Odată ce contaminanții sunt degradați, populația microbiană este redusă, deoarece aceștia și-au folosit întreaga sursă de hrană. Gradul de biodegradare depinde în mare măsură de toxicitatea și concentrațiile inițiale ale contaminanților, de biodegradabilitatea acestora, de proprietățile solului contaminat și de tipul de microorganism selectat. Există, în principal, două tipuri de microorganisme: indigene și exogene. Primele sunt acele microorganisme care se găsesc deja trăind într-un anumit sit. Pentru a stimula dezvoltarea acestor microorganisme indigene, poate fi necesar să se asigure temperatura adecvată a solului, oxigenul și conținutul de nutrienți. În cazul în care activitatea biologică necesară pentru a degrada un anumit contaminant nu este prezentă în solul de la fața locului, microorganismele din alte locații, a căror eficacitate a fost testată, pot fi adăugate în solul contaminat. Acestea se numesc microorganisme exogene.
.