KÖRNYEZETI MIKROBIOLÓGIA ÉS REMEDIÁCIÓ CDT esettanulmány 2016
Molnár Mónika Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék
A KOCKÁZATCSÖKKENTÉS ESZKÖZTÁRA Levegőtisztítás Vízkezelés Talajremediáció
Hulladékkezelés, hasznosítás Zajvédelem
Page 2
Innovációk a talajremediációban •Természetes alapú technológiák (NA, MNA, ENA) •In situ technológiák
•Ökomérnöki technológiák: állapotok hosszútávú fenntartására •Fitoremediáció: főként fitostabilizáció, kémiaival kombinálva is •Kémiai reagensek kombinálása biotechnológiákkal •Speciális adalékok és kezelések: a szennyezőanyag mozgékonyságának vagy stabilitásának növelésére, vagy csökkentésére, a biológiai aktivitás növelésére vagy csökkentésére…
Page 3
Hozzáférhetőség növelése A bioremediáció gyakori korlátozó tényezője a szennyezőanyag korlátozott biológiai hozzáférhetősége.
Hőmérséklet emelése Tenzidek Biotenzidek Ciklodextrinek
Page 4
http://www.mdpi.com/1422-0067/17/3/401/htm
A KUTATÁSTÓL A PIACIG 1 Új technológia / eljárás/ módszer
Laboratóriumi és félüzemi kísérletek
Információ továbbadása
9 Piacra kerülés Page 5
2 Rendeleteknek, előírásoknak való megfelelés
3 Felhasználók igényei Kibocsátás vagy szennyezett terület kockázatának jellemzése
Döntéshozatal: Jelentés a sikeres technológia választás megoldásról, verifikálás Finanszírozás Demonstráció 56 7 8
4
5
A CIKLODEXTRINEK KÖRNYEZETVÉDELMI ALKALMAZÁSAI A légszennyezés csökkentése oldószergőzök megkötése jódgőz megkötése cigaretta füstszűrés Víztisztítás PAH, PCB, fenolok, tenzidek megkötése, mikro-szennyezőanyagok eltávolítása az eleven iszap védelme, iszap szárítása Talajtisztítás talajmosás a biológiai tisztítás hatékonyságának növelése Emisszió csökkentése Page 6
cals.arizona.edu
A CIKLODEXTRIN HATÁSMECHANIZMUSA A BIOLÓGIAI TALAJTISZTÍTÁSBAN
Szennyezőanyag adszorbeálódva a talajszemcséken Mikroorganizmusok a talaj vizes fázisában Oldékonyság és biológiai hozzáférhetőség javítása ciklodextrinekkel Page 7
Ciklodextrinnel intenzifikált bioremediáció NÉPLIGET LABORATÓRIUMTÓL A SZABADFÖLDI ALKALMAZÁSIG
TECHNOLÓGIA FEJLESZTÉS - CÉLKITŰZÉSEK CÉL : Innovatív, környezetbarát, biológiai bontáson alapuló technológia megalapozása és kifejlesztése, szénhidrogénnel szennyezett talaj kezelésére, random metilezett ß-ciklodextrin (RAMEB) adalék alkalmazásával: CikloDextrinnel intenzifikált Talajremediáció (CDT) +
Munkamódszer: • Fokozatos méretnövelés • Integrált metodika a remediáció követésére, az optimális technológiai paraméterek kimérésére. • Eredmények alapján szabadföldi demonstráció tervezése és kivitelezése. • A remediáció verifikálása többelemes értékelési módszerrel. Gazdamolekula
Page 9
Vendégmolekula
Zárványkomplex
CIKLODEXTRINNEL INTENZIFIKÁLT IN SITU BIOREMEDIÁCIÓ (CDT)
Technológia demonstráció 30 m3 , 50 t szennyezett talaj
Technológia tervezés és fejlesztés 40 kg 250 g – 500 g Szabadföldi alkalmazás 50 g – 250 g
Nagylabor méretű technológiai Technológiai kísérletek kísérletek mikrokozmoszban 42 hét 4–10 hét Biodegradációs kísérletek Mikrokozmosz tesztek 1–3 hét Page 10
In situ ciklodextrines biotechnológia – CDT (47 hét)
RAMEB és a technológiai paraméterek hatása a szénhidrogének biodegradációjára talajmikrokozmoszban RAMEB hatása a transzformátorolaj biodegradációjára vályog talajban
3 hét
100
5 hét
60 40 20 0 0
0,1
0,5
0
0,1
0,5
0
0,1
0,5
Szilárd 10 000 mg/kg Szilárd 30 000 mg/kg Iszap 10 000 mg/kg
EPH-tartalom (FT-IR) csökkenése RAMEB hatására transzformátorolajjal szennyezett talajban (H10CS) Page 11
EPH-tartalom (FT-IR) csökkenése RAMEB hatására transzformátorolajjal szennyezett talajban (nincs beoltás)
80
0
0,1
RAMEB konc. [%]
0,5
Iszap 30 000 mg/kg
Transzformátorolaj-eltávolítás [%]
Transzformátorolaj-eltávolítás [%]
120
120 100
3 hét
80
6 hét
60 40 20 0 0
0,1
0,5
0
0,1
0,5
0
0,1
0,5
0
0,1
0,5
Szilárd 10 000 mg/kg Szilárd 30 000 mg/kg Iszap 10 000 mg/kg Iszap 30 000 mg/kg
RAMEB konc. [%]
RAMEB hatása a transzformátorolaj biodegradációjára különböző textúrájú talajokban A transzformátorolaj-eltávolítás (FT-IR) a RAMEB koncentráció függvényében
• Minden esetben nőtt a szennyezőanyag biodegradációjának mértéke a RAMEB hatására függetlenül a talajtól. • Az eredmények statisztikai értékelése (ANOVA) Page 12
Remediációs technológia megalapozása pilot méretben Biológiai vizsgálatok a szennyezett talaj aktivitásának jellemzésére 0,8 0,7
Kontroll Transzformátorolaj RAM EB 0% Transzformátorolaj RAM EB 0,5% Transzformátorolaj RAM EB 1,0 %
A CO2 termelés változása a RAMEB-bel kezelt szennyezett talajokban
CO2 [tf%]
0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 1 hét
1 hónap
4 hónap
8 hónap 10 hónap idő [nap]
6
* 10 [sejt/g talaj]
A transzformátorolaj-bontó sejtszám változása a szennyezett talajokban
Olajbontó s ejtszám
1000 800 600 400 200 0
Page 13
1 hét
1 hónap
4 hónap
8 hónap
10 hónap
Transzf. ol aj RAMEB 0%
150
240
15
98
750
Transzf. ol aj RAMEB 0,5%
430
93
75
240
930
Transzf. ol aj RAMEB 1,0 %
430
24
75
430
930
Remediációs technológia megalapozása pilot méretben Ökotoxikológiai vizsgálatok a szennyezett talaj káros hatásának jellemzésére Cu20 [mg Cu/kg talaj]
1800 1600 1400 1200 1000
A toxicitás változása Aliivibrio fischeri biolumineszcencia-gátlási teszttel a kísérletben
800 600 400 200 0 In dít ás
1 hón ap m úl va
4 hón ap m úl va
8 hón ap m úl va
10 h ón ap mú l va
500
1140
790
340
220
RAMEB 0,5%
417
1600
505
100
76
RAMEB 1,0%
1667
1333
593
100
79
RAMEB 0%
6,00 5,00 ED 50 [g tal aj]
A toxicitás változása a kísérlet során Sinapis alba gyökérnövekedés-gátlási teszttel
4,00 3,00 2,00 1,00 0,00
Page 14
1 hét múl va
1 hónap múl va
4 hónap múlva
8 hónap múlva
10 hónap múl va
Transzf. ol aj RAMEB 0%
1,75
1,40
1,61
2,36
2,68
Transzf. ol aj RAMEB 0,5%
1,54
1,05
1,92
2,58
3,72
Transzf. ol aj RAMEB 1,0%
1,43
1,15
1,88
3,43
5,05
SZABADFÖLDI ALKALMAZÁS
Page 15
A SZENNYEZETT TERÜLET - VESZÉLYFORRÁSOK Az in situ bioremediáció (CDT) demonstrációja:
Népligeti transzformátor állomás. A szennyezőanyag: TO40A transzformátorolaj a talajban és a talajvízben Levegő- és vízbevezető kút
Rendszerellenőrző állomás
Transzformátor
Kombinált kút
Page 16
Levegőelszívó kút
A transzformátorállomás területének előzetes állapotfelmérése (kockázatfelmérés) Talajfúrások: a szennyezés mértékének, összetételének és kiterjedésének meghatározása TalajTesztelő Triád Transzformátorolajjal szennyezett terület (transzformátorállomás) előzetes állapotfelmérésére
Page 17
Kémiai analitikai módszerek A szennyezőanyag jellemzésére talajban A talaj szénhidrogén tartalmának mérése
Kémiai analitikai módszerek A szennyezőanyag jellemzésére talajvízben A talajvíz szénhidrogén tartalmának mérése
Talaj ultrahangos extrakció hexán-aceton (2:1) eleggyel extraktum gravimetriával Talaj összes extrahálható szénhidrogén (EPH) GC alkalmazásával
Talajvíz extrakció n-pentánnal extraktum gravimetriával Talajvíz összes extrahálható szénhidrogén (EPH) GC alkalmazásával
Az előzetes kockázatfelmérés főbb eredményei A szennyezőanyag: transzformátorolaj TO40 Koncentrációja a talajban:20 000–30 000 mg/kg; talajvízben: ~1 mg/l A kockázati tényező (RQ), a mért koncentráció értékek és a határértékek figyelembe vételével (pesszimista becsléssel): A szennyezőanyag (transzformátorolaj) kockázati tényezője talajvízben PEC RQtalajvíz= PNECtalajvíz =2 NAGY KOCKÁZAT talajvíz
A szennyezőanyag (transzformátorolaj) kockázati tényezője talajban RQtalaj =
PECtalaj PNEC talaj
= 83
IGEN NAGY KOCKÁZAT
A szennyezett terület részletes kockázatfelmérése (A megoszlások, a biológiai hozzáférhetőség, a biodegradáció és a helyszínspecifikus toxicitás figyelembevétele) Page 18
TalajTesztelőTriád Fizikai-kémiai módszerek
Talaj ökoszisztéma jellemzői
3T Környezettoxikológiai tesztelés 100
Együttes értékelés
inhibition (%)
80 60 40 20 without RAMEB 1 % RAMEB
0 1000
10000
transformer oil concentration in soil (mg/kg)
Page 19
Integrált módszeregyüttes a kísérletek követésére és értékeléséreA CDT követésére alkalmazott módszeregyüttes TalajTesztelő Triád - Népliget transzformátor olajjal szennyezett talaj in situ komplex bioremediációjának tervezésére és követésére Kémiai analitikai módszerek A szennyezettség jellemzésére a talajban és a talajvízben
Biológiai vizsgálatok A talajökoszisztéma, talajaktivitás jellemzésére
Környezettoxikológiai tesztek A talaj toxikus hatásának jellemzésére
Talaj ultrahangos extrakciója hexán-aceton (2:1) eleggyel Extraktum gravimetriával
Talajvíz extrakciója n-pentánnal extraktum gravimetriával
Talaj aerob heterotróf telepképző sejt számának meghatározása
Talajból összes extrahálható szénhidrogén (EPH) GC alkalmazásával
Talajvízből összes extrahálható szénhidrogén (EPH) GC alkalmazásával
Talaj szénhidrogén biodegradáló sejtkoncentrációjának mérése
Talajtulajdonságok vizsgálata pH, redox, EC, CaCO3, C, N-, P- és humusz-tartalom Talajban sza. megoszlás és hozzáférhetőség jellemzése Page Kow 20 és biológiailag hozzáférhető frakció mérése
Talajlégzés mérése (CO2 termelés, O2 fogyasztás) Talajgáz analízis
Biolumineszcencia-gátlás vizsgálata Vibrio fischeri bakteriális tesztorganizmussal Gyökér- ill. szárnövekedésgátlási teszt Sinapis alba növényi tesztorganizmussal
Letalitás vizsgálata Folsomia candida állati tesztorganizmussal
A SZENNYEZETT TERÜLET FELMÉRÉSE Földtani felépítés, hidrogeológia:
- Közvetlenül a felszín alatt 0,7-0,8 m vastagságú barna humuszos homok feltöltés. Alatta szürkésbarna durva homok 1,5-3 m vastagságban, mely a talajvíztartó felső részét alkotja. Ezután szürke kavicsos homok, homokos kavics következik 0,9-2,1 m vastagságban. Átlevegőztethető (bioventilláció) - A telephelyen létesített megfigyelő kutakban 2,4-2,7 m mélységben állt be a talajvíz nyugalmi szintje. Page 21
A SZENNYEZETT TERÜLET FELMÉRÉSE Szennyezőanyag – Szennyezőanyag TO40A transzformátorolaj: • koncentrációja a talajban 20000–30000 mg/kg, a talajvízben átlagosan 0,99 mg/l. • illékony frakció nincs. Biológiai aktivitás
– Redoxviszonyok: jellemzőek egy régi szennyeződésű talajra. – A talajgáz oxigéntartalma 20 %-nál kisebb és a nitrátot már elhasználta a mikroflóra, tehát oxigén és tápanyag szükséges a mikroflóra megfelelő működéséhez.
– A biológiai vizsgálatok eredményei jól működő, aktív mikroflórára utaltak. Toxicitás – A toxicitási tesztek eredményei (bakteriális, növényi, állati) nagymértékű toxicitást mutattak. Page 22
SZABADFÖLDI DEMONSTRÁCIÓ – TECHNOLÓGIA A szennyezett környezeti elemek kezelésére technológia-együttes:
A telítetlen zóna in situ kezelése bioventillációval A talajvíz ex situ fizikai-kémiai kezelése A telítetlen zóna nedvesítése és
enyhe in situ mosása a felszínen kezelt vízzel A remediáció intenzitásának növelése:
Levegőztetés Tápanyagpótlás: N, P adagolása Adalékanyag: RAMEB (biológiai hozzáférhetőség-javító hatás a három fázisú talajban, és szolubilizáló képesség a talaj-talajvíz kölcsönhatás befolyásolására) Page 23
SZABADFÖLDI DEMONSTRÁCIÓ – TECHNOLÓGIA A hozzáadott tápanyagok: 3 x 40 kg kerti műtrágya 15 % P2O5, 15 % N és 15 % K2O. A mikrobiológiai lebontás gyorsítására hozzáférhetőséget javító adalékként 3 x 10 kg RAMEB-et adagoltunk a 10., 13. és 21. héten a tápanyagokkal azonos időben. Technikai minőségű 50 %-os RAMEB oldatot (CAVASOL W7 M TL, Wacker Chemie) használtunk. Az adalékokat 2 m3 vízben feloldva juttattuk be a passzív kutakon és a kavicságyon keresztül. A nedvesség pótlása (a kezelt víz lassú visszaszivárogtatása) is itt történt. Page 24
SZABADFÖLDI DEMONSTRÁCIÓ – TECHNOLÓGIA
A kísérlet kezdetétől eltelt Technológiai esemény napok száma 1 levegő, víz indul 71 1. RAMEB + tápanyag adagolás, a vízkitermelés leállítása 74 A vízkitermelés és visszaszivárogtatás megindítása 90 2. RAMEB + tápanyag adagolás, a vízkitermelés leállítása 91 A vízkitermelés és visszaszivárogtatás megindítása 145 3. RAMEB + tápanyag adagolás, a vízkitermelés leállítása 148 a vízkitermelés és visszaszivárogtatás megindítása 162 Trafó eltávolítása 173 Téliesítés 257–330 Levegőztetés és víz-visszaszivárogtatás
Page 25
CDT- komplex bioremediáció ciklodextrin alkalmazásával Levegő Tápanyagok és RAMEB
Szivattyú Kezelt víz Víz
Levegő bevezetés
Passzív kutak Page 26
Aktív kutak
Fázis szétválasztás
Homok szűrő
Aktív szén
CDT - NÉPLIGET 2
3
4 1
2
3
3m
A passzív kutak és a köztük lévő kavicságy. A fekete perforált csövön juttatjuk be a tápanyagot és RAMEB-et tartalmazó oldatot, itt csepegtetjük vissza a tisztított talajvizet.
A kombinált (talajvíznyerő és levegőszívó) kút Page 27
A transzformátor (1) két oldalán kialakított bioventillációs szívó- (2) és bevezető (3) kútrendszer elrendezése (4 – szivattyú)
Integrált módszeregyüttes a kísérletek követésére és értékeléséreA CDT követésére alkalmazott módszeregyüttes TalajTesztelő Triád - Népliget transzformátor olajjal szennyezett talaj in situ komplex bioremediációjának tervezésére és követésére Kémiai analitikai módszerek A szennyezettség jellemzésére a talajban és a talajvízben
Biológiai vizsgálatok A talajökoszisztéma, talajaktivitás jellemzésére
Környezettoxikológiai tesztek A talaj toxikus hatásának jellemzésére
Talaj ultrahangos extrakciója hexán-aceton (2:1) eleggyel Extraktum gravimetriával
Talajvíz extrakciója n-pentánnal extraktum gravimetriával
Talaj aerob heterotróf telepképző sejt számának meghatározása
Talajból összes extrahálható szénhidrogén (EPH) GC alkalmazásával
Talajvízből összes extrahálható szénhidrogén (EPH) GC alkalmazásával
Talaj szénhidrogén biodegradáló sejtkoncentrációjának mérése
Talajtulajdonságok vizsgálata pH, redox, EC, CaCO3, C, N-, P- és humusz-tartalom Talajban sza. megoszlás és hozzáférhetőség jellemzése Page Kow 28 és biológiailag hozzáférhető frakció mérése
Talajlégzés mérése (CO2 termelés, O2 fogyasztás) Talajgáz analízis
Biolumineszcencia-gátlás vizsgálata Vibrio fischeri bakteriális tesztorganizmussal Gyökér- ill. szárnövekedésgátlási teszt Sinapis alba növényi tesztorganizmussal
Letalitás vizsgálata Folsomia candida állati tesztorganizmussal
In situ komplex ciklodextrines biotechnológia (CDT) transzformátorállomás szennyezett talajának kezelésére Mozgékony talajfázisok analízisének eredményei CO2 [% ]
O2 [% ]
5
21,5
4,5
21
4
20,5 20
3
19,5
2. adagolás
2,5 2
1. adagolás
19 3. adagolás
1,5
18
1
17,5
0,5
17
0
16,5 58
73
82
93
114
145
A talajvíz EPH-tartalma téliesítés előtt
155 Idő [nap]
1. adagolás
EPH [mg/l]
0
Page 29
18,5
A széndioxid- és oxigéntartalom a talajból kiszívott levegőben a téliesítés előtt
O2 [%]
CO2 [%]
3,5
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
3. adagolás 2. adagolás
0
50
Idő [nap]
100
150
In situ komplex ciklodextrines biotechnológia (CDT) transzformátorállomás szennyezett talajának kezelésére A talajminták transzformátorolaj-tartalma a kezelés indításakor, a 24. és a 47. héten Talajmintavétel helye a felszíntől 10–30 cm 80–90 cm
Transzformátorolaj-tartalom [mg/kg] Indítás (kísérlet kezdete) 24. hét 47. hét (kísérlet vége) 25 000 1 600 210 25 000 800 260
A szennyezett talaj toxicitása és jellemzése a kísérlet kezdetén és végén Tesztorganizmusok és végpontok
Vibrio fischeri biolumineszcencia-gátlás ED50 [mg] Cu20 [mg Cu/kg talaj] Jellemzés Sinapis alba gyökérnövekedés-gátlás
Page 30
Mintavétel helye a felszíntől 10–30 cm 80–90 cm Vizsgálat a kísérlet előtt és után Előtte Utána Előtte Utána 22 320 toxikus
50 <80 nem toxikus
8 450 nagyon toxikus
65 <80 nem toxikus
ED50 [g] Jellemzés Folsomia candida mortalitás
4 toxikus
>5 nem toxikus
2 toxikus
>5 nem toxikus
LD50 [g] Jellemzés
12 toxikus
>20 nem toxikus
5 toxikus
>20 nem toxikus
In situ komplex ciklodextrines biotechnológia (CDT) transzformátorállomás szennyezett talajának kezelésére Főbb eredmények összefoglalása A kombinált technológia: levegőztetés, tápanyagok és RAMEB együttes adagolása, a felszíni vízkezelés és a kezelt vízzel történő időszakos talajmosás következtében gyorsan csökkent a talajvízben mérhető olajtartalom. A talajgáz analízis: az aktiválódott mikroflóra tevékenységének köszönhető.
A mozgékony talajfázisok, a talajgáz és talajvíz analízise megfelelő információt szolgáltat alkalmazható technológia-monitoringra. Az integrált módszergyüttessel kapott eredmények bizonyították, hogy, megfelelő technológiát alkalmaztunk, megfelelően működtetve.
A CDT-vel egy év alatt sikerült a kiválasztott szennyezett területen az erősen szennyezett talajok szennyezőanyag-tartalmát határérték alá csökkenteni. A kezelés végén a három trófikus szint tesztorganizmusainak alkalmazásával végzett toxicitási vizsgálatok is igazolták a CDT hatékonyságát: a vizsgált talajok egyike sem mutatott már toxikus hatást. Page 31
Technológia verifikálás TECHNOLÓGIA VERIFIKÁCIÓ
Technológiahatékonyság
Anyagmérleg Multikritériumos értékelés
Page 32
Környezethatékonyság
Maradék kockázat Technológia-alkalmazás kockázata Regionális és globális kockázatok
Gazdaságitársadalmi hatékonyság
Időigény Költség-hatékonyság v. költség-haszon felmérés
SWOT analízis
Összefoglaló jellemzés Erősségek, gyengeségek lehetőségek, veszélyek
Verifikáció - A CDT anyagmérlege A talajgáz és talajvíz-monitoring eredményei alapján közelítő számításokkal meghatároztuk a vízben és a talajban lévő összes szénhidrogénből, a fogyott szennyezőanyag mennyiségét. mikroorganizmusok, víztisztítás
S
T
S: szubsztrát (szennyezőanyag) A szubsztrát oldal (S) meghatározása Kezelt talaj: 50 t Szénhidrogén koncentráció: 25 000 mg/kg Szénhidrogén mennyiség: 1 250 kg / 50 t talaj Kezelt talajvíztérfogat: Olajtartalom a vízben: Vízben oldott CH:
1 000 m3 1 mg/dm3 1 000 g /1000 m3 talajvíz
T: termék (sejttömeg, CO2, eltáv. CH) A termék oldal (T) meghatározása eltávolított szennyezőanyag mennyiség C7H12 + 5 O2 + NH3 = C5H7N + 2CO2 + 4 H2O Mólsúlyok
96
160
14
113 (sejttömeg)
Talajból biodegradációval fogyott: 1 149 kg Talajvízkezeléssel fogyott: 2 kg
Eltávolítandó összes szénhidrogén: 1 251 kg Összes fogyott szénhidrogén: 1 151 kg Remediáció befejezése után vett magmintákból: talajban visszamérhető maradék: 12 kg
Page 33
Verifikáció – A szennyezett talaj és talajvíz kezdeti és végső kockázata A talajvíz lokális kockázata a transzformátor állomásnál: RQ kezdeti = 1,0 mg/dm3 / 0,5 mg/dm3 = 2 RQ végső = 0,3 mg/dm3 / 0,5 mg/dm3 = 0,6 A talajvíz lokális kockázata a transzformátor állomás területén kívül, Népliget: konzervatív becslés; hígulást, szorpciót és biodegradációt nem figyelembe véve: RQ kezdeti = 1,0 mg/dm3 / 0,2 mg/dm3 = 5 RQ végső = 0,3 mg/dm3 / 0,2 mg/dm3 = 1,5
A talajvíz lokális kockázata a transzformátor állomás területén kívül, Népliget: hígulás, szorpció és biodegradáció figyelembe vételével: RQ kezdeti = 1,0 mg/dm3 / 0,2 mg/dm3 = 5 RQ végső = 0,1 mg/dm3 / 0,2 mg/dm3 = 0,5 A talaj lokális kockázata a transzformátor állomásnál: RQ kezdeti = 25 000 mg/kg / 300 mg/kg = 83 RQ végső = 250 mg/kg / 300 mg/kg = 0,8 Page 34
A CDT környezeti kockázata 1. A szennyezett terület maradék kockázata (célkockázat 2. A technológia-alkalmazás kockázatai
2.1. Lokális kockázatok: a technológia kibocsátásai és más potenciális káros hatásai: pl. zaj, szállítás, szennyezőanyag-transzport talajvízzel, levegővel, talajban, toxikus intermedier, talajélet veszélyeztetés, stb. - Az in situ kezelt talajtérfogat- nincs izolálva (nyitott reaktor): korlátozni kell az esetleg mobilizálódó szennyezőanyag terjedését . - Illó szennyezőanyag esetén, a kiszívott gáz összegyűjtése és kezelése (nincs) - Vízoldható szennyezőanyag esetén a vízzel való terjedés korlátozása – a talajnedvesítés a vízmegkötő-képesség határáig
– talajvízszint süllyesztés (CDT). - Az adalékanyagok (tápanyagok, RAMEB) kockázatának megismerése és csökkentése - Az eredetileg nem vízoldható szennyezőanyag mobilizálódás: a talajvíz kiszivattyúzása és felszínen kezelése. 2.2. Globális kockázatok: a technológia energiafelhasználása, időigénye Page 35
Verifikáció - A technológia gazdasági értékelése Költség-haszon felmérés: kvantitatív döntéstámogató rendszer, amely pénzértékben fejezi ki a döntési változatok költségeit és hasznait. A technológián kívül a jövőbeni területhasználat, a terület értéke és haszna is befolyásolják. Költség-hatékonyság felmérés: technológia-alternatívák használható, konkrét jövőbeni területhasználatot feltételezve
értékelésére
– Azonos célértékhez és jövőbeni használathoz tartozó alternatívák összehasonlítására – Fajlagos költségek alapján választunk a technológiai alternatívák között
– A fajlagos mutatók vonatkozhatnak a szennyezett terület nagyságára, a szennyezett talajtérfogatra vagy a kezelt talajmennyiségre.
A technológia időigénye kiemelt fontosságú és meghatározó
Page 36
Verifikáció A CDT időigénye és gazdasági értékelése Nehezen biodegradálódó talajszennyező anyag bioremediációja: 25 év A CDT technológia időigénye: 11,5 év
Nehezen bomló szennyezőanyagok esetén az időnyereség: 13,5 év Költség-hatékonyság felmérés: transzformátorállomás remediációs alternatívái MNA: monitorozott természetes szennyezőanyag csökkenés (15 év) Talajcsere: kitermelés, talajkezelő telepen kezelés + talajvíz kezelése (0) Ex situ: on site talajkezelés + tavas vízkezelés (2,5 év) „Pump and treat”: in situ talajmosás + ex situ vízkezelés (10 év) – *„Pump and treat” alternatívája ciklodextrines mosással (USA példa) (5 év) In situ bioventilláció (2,5 év) In situ bioventilláció + RAMEB (1,5 év)
Page 37
A CDT költség-hatékonysága A kockázatcsökkentési alternatívák becsült fajlagos költsége "0" MNA
Talajcsere ex situ off site
Ex situ on site
In situ talajmosás+ ex situ vízkez.
In situ bioventilláció
In situ bioventilláció +RAMEB
15 év 300 300 -
0 1 000 300 300 100 3 000 5 000 10 000 -
2,5 év 1 000 300 300 1 000 3 000 1 500 5 000
2,5 év 1 000 300 300 1 000 2 500 3 000
1,5 év 1 000 300 300 1 000 2 500 1 800
-
5 000
-
10 év 1 000 300 300 1 000 1 500 20 000 *10 000 -
-
-
15 év mon. 4 500
-
750
450
750
450
-
300 3 000 3 000
300 -
3 000 - (*2 000) 3 000 20 000 *10 000
900 3 000 5 000
900 5 400 3 000 3 000
Tavas vízkezelés beruházás Tavas vízkezelés működés Összes költség (eFt)
5 100
30 000
1 000 2 500 15 650
16 750
18 650
Fajlagos költség 1 tonna vonatkoztatva
5,10
30,00
15,65
49 550 27 550 49,55 27,55*
16,75
18,65
Kezelés ideje Talajmennyiség (t ) Állapotfelmérés Kockázatfelmérés Technológia tervezés Kitermelés Szállítás Póttalaj Beruházás Működtetés Talajmosás alternatíva* Telepre befogadás Technológiamonitoring
Utómonitoring CD/ (egyéb adalék) Kutas vízkezelés beruházás Kutas vízkezelés működés
Page 38
(eFt/t) talajra
ERŐSSÉGEK Az általunk alkalmazott adalékok az alkalmazott technológiai paraméterek mellett a környezetre nem kockázatosak. Technológiai paraméterek optimumon működtetése megoldható. Ciklodextrinek alkalmazása szerves szennyezőanyaggal szennyezett talajoknál újszerű, hatékony. A RAMEB biodegradálhatóságának mértéke ideális, nagyságrendben azonos a technológiaalkalmazás időtartamával, tehát az alkalmazás során hat, annak végeztével eltűnik. A ciklodextrinek növelik a biológiai hozzáférhetőséget, alkalmazásukkal a lassan bomló szennyezőanyagok biodegradálhatósága számottevően meggyorsítható, veszélyes anyagok toxikus hatása csökkenthető.
LEHETŐSÉGEK
Page 39
A bioremediáció hatékonyságának növelésével versenyképes technológia lehet. A biotechnológiák fejlődésével a technológia alkalmazás költsége is csökkenhet, egyes adalékok (RAMEB) ára szintén csökkenő tendenciát mutat. Versenyképes alternatívává válik a jövőbeni használatokból eredő hasznok, és a kockázatcsökkenés figyelembevételével. A talajvédelem felerősödésével, komolyabb szabályozásával a „tiszta” környezetvédelmi technológiák nagyobb szerepet kaphatnak.
GYENGESÉGEK
A ciklodextrinek viszonylag magas ára rontja költséghaszon mérleget. Az adalékanyagok engedélyeztetése problémát jelenthet, Magyarországon nem szabályozott. A technológiából történő kibocsátás kontrollját technológiailag meg kell oldani és monitorozni kell. A területen hosszú időn keresztül utómonitoringot kell folytatni, ennek többletköltsége rontja a költség-haszon mérleget.
VESZÉLYEK
A természetes folyamatokra alapozó biotechnológia nagyon elhúzódhat. A szennyezőanyag mobilizálásán alapuló in situ technológiák veszélyeztethetik a környezetet. A megfelelő monitoring-rendszerrel azonban az in situ technológiák kibocsátása is jól kontrollálható. A bontás során toxikus, kockázatot jelentő termékek keletkezhetnek. Ez a probléma elkerülhető a biodegradáció mechanizmusának ismeretében.
IRODALOM, REFERENCIÁK Molnár, M., Leitgib, L., Gruiz, K., Fenyvesi, É., Szaniszló, N., Szejtli, J., Fava, F. (2005) Enhanced biodegradation of transformer oil in soils with cyclodextrin – from the laboratory to the field, Biodegradation, 16, 159–168 Fenyvesi, E., Csabai, K., Molnár, M., Gruiz, K., Murányi, A., Szejtli, J. (2002) Quantitative and Qualitative Analysis of RAMEB in Soil, Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry, 44, 413–416
Molnár, M., Fenyvesi, É., Gruiz, K., Leitgib, L., Balogh, G., Murányi, A., Szejtli, J. (2002) Effects of RAMEB on Bioremediation of Different Soils Contaminated with Hydrocarbons, Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry, 44, 447–452 Fenyvesi, É., Balogh, K., Oláh, E., Bátai, B., Varga, E., Molnár, M., Gruiz, K. (2011) Cyclodextrins for Remediation of Soils Contaminated with Chlorinated Organics. Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry 70:(3-4) pp. 291-297. DOI: 10.1007/s10847-010-9839-8 Gruiz, K., Molnár, M., Fenyvesi, É., Hajdú, Cs., Atkari, Á., Barkács, K. (2011) Cyclodextrins in Innovative Engineering Tools for Risk-based Environmental Management. Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry (ISSN: 1388-3127) 70:(3-4) pp. 299-306. DOI: 10.1007/s10847-010-9909
Page 40
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
