KIBO-case In situ bio-coagulatie & precipitatie (In situ “Bio-Cop”): Innovatieve technologie ontwikkeling voor beheersen van de permeabiliteit van de ondergrond Samenvatting Deze KIBO business case richt zich op het verder ontwikkelen van in situ biotechnologie ten behoeve van het beheersen van de doorlatendheid van de bodem via stimuleren van natuurlijke biogeochemische processen in de ondergrond, ofwel In situ Biotechnologische Coagulatie & (co)Precipitatie, kortweg In situ Bio-Cop. Door het minder doorlatend maken van de ondergrond kunnen in situ ondoorlatende lagen gemaakt worden. Dit kan gebruikt worden in het kader van bodembeschermende maatregelen, het tegengaan van ongewenste kwel en de reparatie van lekke bodems van bassins, ondergrondse infrastructuur en natuurlijke waterpartijen. Ook kan de technologie mogelijk een rol spelen bij voorkomen van ‘piping’ bij dijken, het vergroten van de natuurlijke stabiliteit van veenkades en het stabiliseren van grondlichamen. De technologie richt zich op het stimuleren van natuurlijke bodemvormende processen vergelijkbaar met de vorming van de slecht doorlatende inspoelingshorizonten van de podzolgronden en de oerbanken. Het gaat hierbij om co-precipitatie van humuszuren en kationen als aluminium tot chemische complexe organische stof – ijzer en aluminium complexen. Een kenmerk van deze natuurlijke processen is dat er verschillende bio-geochemische processen parallel optreden. Zowel anorganische als organische chemische processen, fysische colloïdale processen en vorming van biomassa. Met state of the art monitoringstechnieken kan via een combinatie van veld-, lab- en modelleringsonderzoek vastgesteld worden wat de condities zijn die in de desbetreffende bodem of ondergrond gecreëerd moeten worden om de gewenste doorlatendheid te realiseren. De verdere haalbaarheid wordt bepaald door lokale micro-heterogeniteit en het vermogen om via infiltratie technieken ook daadwerkelijk op kosteneffectieve wijze de gewenste condities te creëren. Dit valt niet in een lab of pilot opstelling te testen, dit moet op (semi)praktijkschaal in het natuurlijk systeem onderzocht worden. Het grote voordeel van deze technieken is dat ze uitgevoerd kunnen worden zonder verdere
-1-
KIBO Business Case In situ Bio-coagulatie & (Co-)precipitatie (In Situ Bio-Cop)
overlast voor bovengrondse activiteiten en bebouwing. Het ruimtebeslag is beperkt en de technieken kunnen zelfs onder bebouwing en in gebruik zijnde infrastructuur toegepast worden. Het creëren van de gewenste condities vindt plaats via toevoer van natuurlijke voedings- en toeslagstoffen die over het algemeen goedkoop en goed voorhanden zijn. Dit maakt de technologie in potentie ook een goedkope en duurzame technologie. Het belangrijkste nadeel van de technologie is dat ze nog niet bewezen is. Daar de technologie alleen maar bewezen kan worden door onderzoek uit te voeren gekoppeld aan de praktijkschaal lopen we het risico in een catch-22 situatie te komen: omdat de technologie nog onzeker is, gaan we ze niet op praktijkschaal toepassen, waardoor je de engineering niet voldoende in de vingers kan krijgen en dus de technologie onbewezen blijft. Via deze Business Case willen we deze situatie opheffen. De in situ biotechnologie kan beschouwd worden als een jonge, relatief nieuwe loot van de civiele techniek. Het is een vorm van geo-engineering waarin gebruikt gemaakt wordt van het stimuleren van natuurlijke processen (“building with nature”). Tot nu toe is de meeste ervaring met stimuleren van de biotechnologie in de ondergrond opgedaan in het kader van de bodemsanering. De in situ bodemtechnologie heeft ervoor gezorgd dat de bodemsaneringsoperatie betaalbaar en daardoor uitvoerbaar is geworden. Tevens is het Nederlandse bedrijfsleven mede hierdoor koploper op het gebied van bodemsanering geworden en is de Nederlandse aanpak inspiratiebron voor veel andere landen waaronder China. De KIBO business case In Situ Biotechnologische Coagulatie en Precipitatie (In Situ Bio-Cop) streeft erna om de kennis en uitgangspositie op het gebied van in situ bodemsaneringskennis bij overheid, kennisinstellingen en bedrijfsleven te mobiliseren en een koploperpositie op dit nieuwe werkveld van de civiele techniek te creëren. We beperken ons hierbij tot oplossingen voor (maatschappelijke) problemen die samenhangen met de natuurlijke doorlatendheid van de ondergrond zoals de stabiliteit van dijken, water lekkage vanuit oppervlakte water systemen of ondergrondse infrastructuur en het isoleren van bodembedreigende activiteiten. In dit onderzoek willen we de kennisbasis stapsgewijs vergroten door een combinatie (a) fundamenteel onderzoek over de processen en (b) toegepast onderzoek, beide zoveel mogelijk gekoppeld aan specifieke praktijkcases. Dit is schematisch weergegeven in figuur 3. In de KIBO business case is het STW onderzoeksvoorstel SoSeal geïntegreerd. SoSeal richt zich vooral op de vorming van ondoorlatende lagen waarmee kwel tegengegaan kan worden en lekke waterbodems gedicht kunnen worden. Het PhD onderzoek van het SoSeal start reeds medio 2015 en maakt dat de KIBO business case een vliegende start kent.
-2-
KIBO Business Case In situ Bio-coagulatie & (Co-)precipitatie (In Situ Bio-Cop)
Figuur 1 Overzicht In Siu Bio-Cop technologie
-3-
KIBO Business Case In situ Bio-coagulatie & (Co-)precipitatie (In Situ Bio-Cop)
Figuur 2 Overzicht In Situ Bio-Cop toepassingen
-4-
KIBO Business Case In situ Bio-coagulatie & (Co-)precipitatie (In Situ Bio-Cop)
Figuur 3 Overzicht onderzoekslijnen
-5-
