Studieopdracht toepasbaarheid van grondstoffen (VLAREMA) bij bodemsaneringen

Studieopdracht toepasbaarheid van grondstoffen (VLAREMA) bij bodemsaneringen

Studieopdracht toepasbaarheid van grondstoffen (VLAREMA) bij bodemsaneringen

Documentbeschrijving

1. Titel publicatie

Studieopdracht toepasbaarheid van grondstoffen (VLAREMA) bij bodemsaneringen 2. Verantwoordelijke Uitgever

3. Wettelijk Depot nummer

Danny Wille, OVAM, Stationsstraat 110, 2800 Mechelen 4. Aantal bladzijden

5. Aantal tabellen en figuren

110 6. Prijs*

7. Datum Publicatie

April 2014 8. Trefwoorden

Primaire grondstoffen, alternatieve grondstoffen, hergebruik, recyclage, bijproducten, bouwstoffen, bodemsanering 9. Samenvatting

De studieopdracht bevat een samenvatting van de huidige mogelijkheden om primaire grondstoffen en materialen die worden toegepast bij (ambtshalve) bodemsaneringen te vervangen door (duurzame) alternatieve grondstoffen (bijproducten en/of afvalstoffen einde afvalfase). De studie is gebaseerd op een literatuurstudie en een marktonderzoek. De meeste informatie werd bekomen uit de bouwsector en de afvalverwerkingssector waarbij het grootste potentieel aan alternatieve grondstoffen zich situeert binnen de groep van bouw(technische)stoffen. De studie bevat ook een aantal interessante referenties die gebruikt kunnen worden binnen de zoektocht naar een geschikt alternatief voor een welbepaalde primaire grondstof. 10. Begeleidingsgroep en/of auteur

Tauw België nv 11. Contactperso(o)n(en)

Sven De Mulder, Luc Debaene, Griet Van Gestel 12. Andere titels over dit onderwerp

Gegevens uit dit document mag u overnemen mits duidelijke bronvermelding. De meeste OVAM-publicaties kunt u raadplegen en/of downloaden op de OVAM-website: http://www.ovam.be

Inhoudstafel Documentbeschrijving I.1 Inleiding I.1.1 Terminologie en beleidskader I.2 Oplijsting saneringstechnieken en -varianten DEEL II: Studie naar grondstoffen (VLAREMA) II.1 Inleiding II.2 Uitgevoerde acties, oplijsting van bronnen II.2.1 Enquêtering II.2.2 Literatuurstudie en raadpleging kennisbronnen II.2.2.1 Screening wetenschappelijke documenten online 13 II.2.2.1.1 Website EPA: Environmental Protection Agency (EPA): 13 II.2.2.1.2 Website VITO: bioplastics maken uit afvalstromen 13 II.2.2.1.3 Website MIP Vlaanderen: GREENASH - Groene technologie voor minerale grondstoffen: valorisatie van materialen en energie uit bodemassen 13 II.2.2.1.4 Website Vereniging Afvalbedrijven: Bodemas als grondstof 13 II.2.2.1.5 Website BBT-kenniscentrum van Emis-Vito: BBT voor de behandeling van bodemas van huisvuilverbranding 13 II.2.2.1.6 Website SURF: The Sustainable Remediation Forum 14 II.2.2.1.7 Website European Phosphorus Platform 14 II.2.2.1.8 Website Snowman Network & Snowman Era 14 II.2.2.1.9 Website OVAM 14 II.2.2.2 Raadpleging interne kennisbronnen 14 II.2.2.3 Raadpleging externe kennisbronnen 14 II.2.2.4 Deelname studiedag IRCOW 15 II.3 Resultaten studie II.3.1 Resultaten enquêtering II.3.2 Resultaten literatuurstudie en raadpleging van kennisbronnen II.3.2.1 Screening wetenschappelijke documenten online 24 II.3.2.1.1 EPA 24 II.3.2.1.2 VITO - Bioplastics maken uit afvalstromen 25 II.3.2.1.3 MIP-project, Vereniging Afvalbedrijven en Emis-Vito BBT_bodemas – Bodemas als grondstof 25 II.3.2.1.4 SURF 26 II.3.2.1.5 European Phosphorus platform 27 II.3.2.1.6 Website Snowman Network & Snowman Era 27 II.3.2.1.7 Website OVAM, studie “Grijs Water” 27 II.3.2.2 Raadpleging interne kennisbronnen 27 II.3.2.3 Raadpleging externe kennisbronnen 29 II.3.2.3.1 Group Machiels: 29 II.3.2.3.2 Essenscia – Symbiose-netwerk: 29 II.3.2.3.3 VITO: 29 II.3.2.3.4 KU Leuven: 30 II.3.2.3.5 Katholieke Hogeschool Brugge – Oostende (KHBO), Afdeling Bouwkunde: 30 II.3.2.4 Deelname studiedag IRCOW 31 II.4 Bespreking resultaten II.4.1 Toepassing van grondstoffen binnen bodemsaneringen II.4.1.1 Bouwmaterialen 33 II.4.1.2 Chemische stoffen 43 II.4.2 Energie II.4.3 Groene saneringstechnieken II.4.3.1 Fytoremediatie 47 II.4.3.2 Bio-augmentatie 48

Studie grondstoffen OVAM

3 6 6 9 11 11 11 11 13

16 16 24

32 32

47 47

4\71

II.4.3.3 Waterstofbubbling II.4.3.4 Ozonproductie uit omgevingslucht DEEL III: Besluit III.1 Algemeen besluit III.2 Mogelijk vervolgtraject DEEL IV: Bijlagen Bijlage 1: Brochure IRCOW Bijlage 2: Technieken en producten IRCOW Bijlage 3: Lijst saneringstechnieken en gekende grondstoffen Bijlage 4: Enquête grondstoffen Bijlage 5: Info fytoremediatie DEEL V: Referentielijst Bijlage 1: Lijst van tabellen

48 49 50 50 51 53 55 57 63 65 67 70 71


5\71

I.1

Inleiding

Op vraag van de OVAM heeft Tauw België nv een studieopdracht uitgevoerd naar de huidige mogelijkheden om primaire grondstoffen gebruikt tijdens bodemsaneringen te vervangen door bijproducten of materialen die het einde van de afvalfase hebben bereikt, verder “grondstoffen” genoemd. De studieopdracht bestond uit een literatuurstudie en een marktonderzoek om per saneringstechniek de opportuniteiten op te lijsten waar grondstoffen bij (ambtshalve) bodemsaneringen kunnen ingezet worden. De studie richt zich in eerste instantie op (duurzame) alternatieven voor primaire grondstoffen. In beperkte mate werden ook duurzame alternatieven voor waterhuishouding en energie en duurzame saneringstechnieken onder de loep genomen. Voorliggend rapport geeft de bevindingen van de uitgevoerde studie weer. Het rapport bespreekt volgende elementen: Oplijsting van de gebruikte primaire grondstoffen per saneringstechniek/- variant Resultaten van de uitgevoerde screening van de huidige markt op alle beschikbare valabele alternatieven onder de vorm van grondstoffen. Rapportage en indeling van de geselecteerde alternatieven. De studieopdracht valt onder het OVAM bestek AH121101.

I.1.1 Terminologie en beleidskader Volgende artikels uit het VLAREMA omvatten de wettelijke basis van de studieopdracht: Artikel 2.2.4: Materialen kunnen beschouwd worden als grondstoffen die bestemd zijn voor gebruik in bodemsaneringswerken of voor risicobeheersmaatregelen, als ze voldoen aan de voorwaarden van samenstelling of gebruik, vastgesteld in het conformiteitsattest van het bodemsaneringsproject, het beperkte bodemsaneringsproject of het risicobeheersplan, afgeleverd door de OVAM conform het bodemdecreet. Een “grondstof” wordt als volgt gedefinieerd: Artikel 1.2.1 §2 35° grondstoffen: Bijproducten of materialen die het einde van de afvalfase hebben bereikt, overeenkomstig artikel 36, 37 of 39 van het Materialendecreet;


6\71

Zowel gerecycleerde materialen en alternatieve grondstoffen vallen dus onder de termdefinitie “grondstoffen”. Een “primaire” grondstof wordt als volgt gedefinieerd: Een primaire grondstof is een grondstof rechtstreeks gewonnen (mining) of geproduceerd met hoofdzakelijk niet-gerecycleerde grondstoffen en materialen. Voor de volledigheid worden hieronder nog artikels 36, 37 en 39 van het Materialendecreet weergegeven: Artikel 36. Sommige specifieke afvalstoffen zijn niet langer afvalstoffen als ze een behandeling voor nuttige toepassing, waaronder recyclage, hebben ondergaan, en als ze voldoen aan specifieke criteria die opgesteld moeten worden onder de volgende voorwaarden: 1°. de stof of het voorwerp wordt gebruikelijk toeg epast voor specifieke doelen 2°. er is een markt voor of vraag naar de stof of h et voorwerp 3°. de stof of het voorwerp voldoet aan de technisc he voorschriften voor de specifieke doelen en aan de voor producten geldende wetgeving en normen °4. het gebruik van de stof of het voorwerp heeft o ver het geheel genomen geen ongunstige effecten op het milieu of de menselijke gezondheid Artikel 37. Een stof die of een voorwerp dat het resultaat is van een productieproces dat niet in de eerste plaats bedoeld is voor de productie van die stof of dat voorwerp, kan alleen als een bijproduct en niet als een afvalstof worden aangemerkt, als wordt voldaan aan de volgende voorwaarden: 1°. het is zeker dat de stof of het voorwerp zal wo rden gebruikt 2°. de stof of het voorwerp kan rechtstreeks worden gebruikt zonder verdere andere behandeling dan die welke bij de normale productie gangbaar is 3°. de stof of het voorwerp wordt geproduceerd als een integraal onderdeel van een productieproces 4°. verder gebruik is rechtmatig, met andere woorde n de stof of het voorwerp voldoet aan alle voorschriften voor producten, milieu en gezondheidsbescherming voor het specifieke gebruik en zal niet leiden tot over het geheel genomen ongunstige effecten op het milieu of de menselijke gezondheid Artikel 39. § 1. De Vlaamse Regering wijst indien nodig, overeenkomstig Europese voorschriften, de materialen aan en legt specifieke criteria op om aan te geven of het betreffende materiaal kan worden beschouwd als een bijproduct of als een materiaal dat de einde-afvalfase heeft bereikt.


7\71

§ 2. Als er voor een specifiek materiaal geen Europese criteria zijn vastgelegd, kan de Vlaamse Regering voor dat materiaal specifieke criteria uitwerken die moeten garanderen dat de voorwaarden, vermeld in artikel 36 en 37, zijn vervuld. De criteria, vermeld in het eerste lid, kunnen onder meer betrekking hebben op de herkomst van het materiaal, de manier waarop het is ingezameld, geproduceerd of verwerkt, de aard en samenstelling van het materiaal, grenswaarden voor verontreinigende stoffen, het toegelaten gebruiksgebied, de toegelaten wijze van aanwending en de aanwezigheid van een kwaliteitsborgingssysteem dat waakt over input, procesvoering en eindkwaliteit. Bij de evaluatie van de over het geheel genomen ongunstige effecten op het milieu en de menselijke gezondheid, vermeld in artikel 36, 4°, e n artikel 37, 4°, wordt rekening gehouden met de doelstellingen, vermeld in artikel 4, §3. § 3. De Vlaamse Regering stelt nadere regels vast voor de wijze waarop materialen worden aangewezen, en voor de wijze waarop daarvoor criteria worden uitgewerkt, overeenkomstig paragraaf 1 en 2. § 4. Afvalstoffen die overeenkomstig de criteria, vermeld in paragraaf 1 en 2, niet langer als afvalstoffen gelden, gelden ook als gerecycleerd of nuttig toegepast in het kader van het halen van eventuele doelstellingen voor recyclage of nuttige toepassing.


8\71

I.2

Oplijsting saneringstechnieken en -varianten

De voornaamste saneringstechnieken en hun belangrijkste primaire grondstoffen werden op basis van ervaring en literatuurstudie opgelijst. De primaire grondstoffen kunnen mogelijks vervangen worden door grondstoffen (bijproducten of materialen einde afvalfase). Waar mogelijk werden eveneens de relevante andere verbruiksmaterialen en nietverbruiksmaterialen opgelijst. De lijst van saneringstechnieken en –varianten en de materiaallijst per techniek werd opgesteld op basis van volgende bronnen en referenties: Ervaring van Tauw België en Tauw Nederland BodemsaneringsSelectieSysteem (BOSS) ( http://www.emis.vito.be/bossbodemsaneringsselectiesysteem) WaterzuiveringsSelectieSysteem (WaSS) (http://www.emis.vito.be/wasswaterzuiveringsselectiesysteem) Codes van goede praktijk beschikbaar op de website van de OVAM Online informatie op www.sikb.nl & www.bodemrichtlijn.nl Op basis van informatie uit bovenvermelde bronnen en referenties werd volgende lijst opgebouwd: Tabel 1: Saneringstechnieken en variant Klasse van saneringstechnieken Actief/ Ex Situ

Actief/ In Situ (In-situ saneringstechnieken)

Passief / Beheers (Isolatie en immobilisatie)

Saneringstechniek Ontgraving

Saneringssubtechniek Ontgraving met bemaling en/ of stabiliteitsmaatregelen Uitboren of verbuisd ontgraven Extractieve in-situ technieken Bodemluchtextractie en persluchtinjectie (& biosparging, bioventing) Pump & treat Surfactant/ co-solvent flushing Chemische in-situ technieken ISCO (In Situ Chemische Oxidatie) ISCR (In Situ Chemische Reductie) Gestimuleerde biologische Gestimuleerde aerobe afbraak afbraak Gestimuleerde anaerobe afbraak Reactieve schermen Electroreclamatie van zware metalen Thermische technieken Injectie van stoom of warme lucht Electromagnetische opwarming Opwarming door conductie Ex-situ & in-situ immobilisatie, Cementatie, chemische immobilisatie bioprecipitatie Vitrificatie Horizontale bovenafdichting Horizontale onderafdichting Waterkerende verticale afdichtingen

Fytoremediatie Zuiveringsmethodes en deponie


9\71

Klasse van saneringstechnieken Ex-situ grondwaterzuivering

Ex-situ (bodem)luchtzuivering

Ex-situ grondreinigingsmethoden

Deponie

Saneringstechniek Saneringssubtechniek Actieve koolfiltratie Zandfiltratie Precipitatie, coagulatie, flocculatie Chemische oxidatietechnieken Luchtstrippen Biologische waterzuivering Membraanfiltratie Ionenwisseling Actieve koolfiltratie Biofilter Katalytische verbranding Thermische verbranding Fysico-chemische reiniging Biologische reiniging Thermische reiniging In situ – Ex situ Bovengronds – (Gedeeltelijk) Ondergronds

In bijlage 3 bevindt zich het document “Lijst saneringstechnieken en (primaire) grondstoffen”. In deze lijst wordt voor elk van bovenstaande technieken een korte toelichting en beschrijving gegeven en wordt telkens een lijst van primaire grondstoffen en nietverbruiksgoederen weergegeven en –indien van toepassing- een lijst van reeds gekende grondstoffen. Wat niet in de lijst wordt weergegeven, maar waar toch aandacht zal worden aan besteed in het vervolg van deze studie zijn water en energie. Water, en meer specifiek leidingwater is een primaire grondstof. Hemelwater, proceswater of gezuiverd water kunnen als alternatief dienen voor leidingwater en dus kunnen ze beschouwd worden als grondstoffen. De focus van voorliggende studie ligt niet op energie, maar gezien het grote verbruik van energie tijdens saneringen en de vele opties tot duurzame alternatieven, wordt er in voorliggende studie beperkt op ingegaan.


10\71

DEEL II: Studie naar grondstoffen (VLAREMA) II.1 Inleiding Een literatuurstudie en marktbevraging werden parallel uitgevoerd. Onder de vorm van een enquête werd een aantal relevante vertegenwoordigers in de bodemsaneringswereld (aannemers, leveranciers van grondstoffen, afvalverwerkers) bevraagd over hun kennis en gebruik van grondstoffen. Een literatuurstudie werd uitgevoerd op basis van eigen (internationale) ervaring van Tauw, wetenschappelijke documenten en bevraging van onderzoeksinstellingen.

II.2 Uitgevoerde acties, oplijsting van bronnen II.2.1 Enquêtering Een enquête werd opgesteld en verzonden aan een aantal relevante vertegenwoordigers in de bodemsaneringswereld (aannemers, leveranciers). De enquête werd opgebouwd rond saneringstoepassingen, waar telkens de primaire grondstof voor werd weergegeven. Hierna werd de geënquêteerde gevraagd naar zijn/ haar bevindingen over volgende zaken: 1. Is er een duurzaam alternatief (grondstof)? 2. Werd of wordt het alternatief al toegepast in de praktijk door de geënquêteerde? 3. Betreft het een kwalitatief volwaardig alternatief? 4. Welke voor- en nadelen ziet de geënquêteerde voor het alternatief? 5. Wat is de kostprijs van het alternatief? 6. Wat is de inzetbaarheid van het alternatief? (verschillende opties werden weergegeven met cijfercodes) 7. Heeft de geënquêteerde hier nog opmerkingen bij? De enquête werd met een begeleidende mail naar een aantal aannemers, leveranciers van grondstoffen en afvalverwerkers verzonden. De enquête bevindt zich in bijlage. De tekst van de begeleidende mail werd aangepast in functie van de geadresseerde.


11\71

Wanneer er geen reactie kwam van de geënquêteerden, werd er nogmaals een mail verzonden en nagebeld. De aangeschreven bedrijven/instellingen worden in onderstaande tabel weergegeven. In het kader van de literatuurstudie werd de enquête ook bezorgd aan een aantal personen uit andere domeinen. Dit betreft de KU Leuven, KHBO (Katholieke Hogeschool Brugge Oostende, het VITO, het Symbiose-netwerk, Febem, MDO (Monitoringsysteem duurzaam oppervlaktedelfstoffenbeleid) en Machiels Group. Tabel 2: Aangeschreven bedrijven Firma Van Gansewinkel Groep SITA Desotec Actieve Kool Eijkelkamp Aclagro Mourik Verhoeve milieu & water DC Onsite Remediation Wegrosan

Instelling KU Leuven KHBO, Afdeling Bouwkunde OVAM, Afdeling bodembeheer Machiels Group Symbiose-netwerk Febem MDO VITO

Van Gansewinkel Groep is zowel afvaldienstverlener als grondstoffen- en energieleverancier. Het bedrijf zamelt afval in en bewerkt of verwerkt afval tot grondstoffen en energie en is actief in de Benelux, Duitsland, Frankrijk, Portugal, Tsjechië, Polen en Hongarije. SITA valt onder SITA/Suez environment en is een specialist in afvalbeheer en ook bezig met de valorisatie van afval tot grondstoffen. Desotec Actieve Kool is gespecialiseerd in zuiveringstechnieken op basis van actieve kool. De dienstverlening omvat productie en levering van actieve kool; ontwerp, verkoop en verhuur van filters op basis van actieve kool en terugname en reactivering van gebruikte actieve kool. Eijkelkamp Agrisearch Equipment B.V. is een internationale specialist in bodem- en wateronderzoek en levert materialen en toebehoren voor bodem- en wateronderzoek. Aclagro is een aannemer in de domeinen infrastructuur, bodemsanering en waterzuivering. Verhoeve milieu & water, Mourik, Wegrosan & DC Onsite Remediation zijn aannemers gericht op het uitvoeren van bodem- en watersaneringen die, naast de klassieke saneringstechnieken, eveneens ervaring hebben met innovatieve in-situ technieken.


12\71

II.2.2 Literatuurstudie en raadpleging kennisbronnen II.2.2.1 Screening wetenschappelijke documenten online II.2.2.1.1 Website EPA: Environmental Protection Agency (EPA): De EPA is het federale agentschap van de Verenigde Staten dat zich bezig houdt met de bescherming van de volksgezondheid en de bescherming van het milieu. EPA is verantwoordelijk voor onderzoek en het opstellen van nationale standaarden op het gebied van milieu. EPA beschikt over een database met “best management practices (BMP’s)” die EPA voorstelt binnen groene saneringen. Op deze manier biedt EPA een platform voor projectmanagers en belanghebbenden om duurzame principes op te nemen tijdens saneringen. Via de website van EPA zijn verschillende links ter beschikking naar interessante websites/documenten. II.2.2.1.2 Website VITO: bioplastics maken uit afvalstromen Het Vito (Vlaams instituut voor technologisch onderzoek) houdt zich als onderzoeksinstelling voornamelijk bezig met onderzoek omtrent duurzame chemie, energie, gezondheid, materiaalbeheer en landgebruik. II.2.2.1.3 Website MIP Vlaanderen: GREENASH - Groene technologie voor minerale grondstoffen: valorisatie van materialen en energie uit bodemassen MIP (Milieu- en energietechnologie Innovatie Platform) heeft als hoofddoel het ‘vergroenen’ van de economie. Dit doen ze aan de hand van 2 programma’s. Enerzijds het opzetten en uitvoeren van onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten en anderzijds het opzetten van duurzame producten procescycli. II.2.2.1.4 Website Vereniging Afvalbedrijven: Bodemas als grondstof De Vereniging Afvalbedrijven focust zich op doelmatig en duurzaam afvalbeheer. Ze streven naar een gezond en evenwichtig ondernemingsklimaat in Nederland en Europa. Dit doen ze door de belangen van bedrijven die actief zijn in de totale afvalketen te behartigen op nationaal en internationaal niveau. II.2.2.1.5 Website BBT-kenniscentrum van Emis-Vito: BBT voor de behandeling van bodemas van huisvuilverbranding Het BBT-kenniscentrum van Emis-Vito (Emis = Energie- en milieu-informatiesysteem voor het Vlaamse Gewest) inventariseert informatie in verband met milieuvriendelijke technieken, evalueert per bedrijfstak de Beste Beschikbare Technieken (BBT) en formuleert BBTaanbevelingen naar de Vlaamse overheid en bedrijven. Tevens ondersteunt het kenniscentrum de overheid rond ecologiepremies.


13\71

II.2.2.1.6 Website SURF: The Sustainable Remediation Forum SURF stimuleert het gebruik van duurzame praktijken bij saneringen. Hun doel is een evenwicht vinden tussen de economische haalbaarheid, behoud van natuurlijke rijkdommen en biodiversiteit en de verbetering van de levenskwaliteit in omliggende gemeenschappen. Via deze website werden verschillende links gevonden naar interessante onderzoeken, case-study’s gebruikt in huidige studieopdracht. II.2.2.1.7 Website European Phosphorus Platform Het Europees Fosforplatform is opgestart door verschillende partners met als doel de fosforbevoorrading voor de toekomstige generaties te verzekeren, door actie te nemen op vlak van recyclage, minder en slimmer verbruik van fosfor. II.2.2.1.8 Website Snowman Network & Snowman Era Het Snowman Network is een grensoverschrijdend netwerk van onderzoeksinstellingen en administraties in de wereld van het bodem- en grondwateronderzoek in Europa.

II.2.2.1.9 Website OVAM Op de website van OVAM werd de studie “Grijs water”: gebruik van verontreinigd grondwater als proceswater geconsulteerd. Op de website van de OVAM kan men eveneens relevante studies en documenten terugvinden met betrekking tot groene en/of duurzame saneringstechnieken1.

II.2.2.2 Raadpleging interne kennisbronnen De interne en internationale kennisdatabase van Tauw werd geraadpleegd en experts van Tauw in binnen- en buitenland werden geconsulteerd. Hiernaast werd er ook gepolst naar de kennis van grondstoffen die nog niet in de praktijk werden toegepast. II.2.2.3 Raadpleging externe kennisbronnen Volgende bronnen werden geraadpleegd, vaak op basis van contacten die Tauw heeft binnen deze afdelingen, diensten en bedrijven: • Departement of Chemical Engineering van de KU Leuven. Hier werd een link gelegd naar het SIM2 consortium: het consortium van onderzoekers van onder andere de KU Leuven actief in het domein van Sustainable Inorganic Materials Management. SIM² maakt deel uit van het Leuven Materials Research Center. • De Katholieke Hogeschool Brugge – Oostende (KHBO), Afdeling Bouwkunde werd gecontacteerd • De Manager Science & Technology van Group Machiels werd aangeschreven • Het Symbiose-netwerk werd aangeschreven via Essenscia • Een adviseur van het FEBEM (Federatie van Bedrijven voor Milieubeheer) kreeg de enquête toegestuurd

1

Groene en duurzame saneringstechnieken OVAM: http://www.ovam.be/jahia/Jahia/pid/2676


14\71

• •

De werkgroep MDO (Monitoringsysteem Duurzaam Oppervlaktedelfstoffenbeleid) werd gecontacteerd. De projectverantwoordelijke “Sustainable Materials Management” van de VITO werd gecontacteerd

Sommige contactpersonen leverden informatie aan onder de vorm van de ingevulde enquête, andere contactpersonen leverden schriftelijk informatie aan. Vanwege de werkgroep MDO werd geen reactie bekomen. II.2.2.4 Deelname studiedag IRCOW IRCOW (Innovative Strategies for High-Grade Material Recovery from Construction and Demolition Waste) is een samenwerking binnen het 7th Framework Programme van de Europese Unie. Het hoofddoel van IRCOW is om nieuwe technologische oplossingen te ontwikkelen en te valideren om efficiënt materiaal van bouw- en sloopafval te herwinnen. Dit willen ze realiseren door de levenscyclus van de materialen te doorgronden. De 2 hoofddoelen van het project zijn: Onderzoek en ontwikkeling van nieuwe functionele manieren om puin- en sloopafval te recycleren waaruit hoogwaardige (samengestelde) materialen ontwikkeld zouden kunnen worden. Het ontwerpen, testen en ontwikkelen van deze nieuwe hoogwaardige bouwproducten (beton, gipsborden, hout-polymeer-composieten en meerlagige panelen). De workshop werd gehouden op 14/06/2013 bij OVAM. Het was tevens de 3de workshop die gegeven werd door IRCOW. Een brochure met extra informatie over IRCOW (partners, doelen en uitdagingen, case-study’s,…) is opgenomen in bijlage. Aangezien bouw- en sloopafval de grootste afvalstroom vertegenwoordigt binnen Europa, werd door Tauw deze IRCOW workshop bijgewoond.


15\71

II.3 Resultaten studie II.3.1 Resultaten enquêtering Onderstaande tekst lijst per primaire grondstof de in de enquêtes voorgestelde grondstoffen op. Tussen haakjes wordt de bron vermeld. De antwoorden uit de enquêtes zijn letterlijk overgenomen in onderstaande paragrafen. De nummers komen overeen met volgende vragen in de enquête: 1. Werd of wordt het alternatief al toegepast in de praktijk door de geënquêteerde? 2. Betreft het een kwalitatief volwaardig alternatief? 3. Welke voor- en nadelen ziet de geënquêteerde voor het alternatief? 4. Wat is de kostprijs? 5. Wat is de inzetbaarheid van het alternatief? (verschillende opties werden weergegeven met cijfercodes 1: onmiddellijk toepasbaar en beschikbaar; 2: Onmiddellijk toepasbaar maar beperkt beschikbaar; 3: Bijkomend onderzoek noodzakelijk/ toepasbaar op lange termijn) 6. Heeft de geënquêteerde hier nog opmerkingen bij? Onderfundering en of filtermateriaal: Rolgrind COPRO puingranulaat (Aclagro) 1. Ja, full scale 2. Ja 3. Geen 4. 5 – 10 €/ton 5. 1 COPRO puingranulaat (DC Onsite) 1. Ja, full scale 2. Ja 5. 1 Non-ferroslakken (OVAM) 2. Milieuhygiënisch: rekening houden met mogelijke uitloging van zware metalen. De technische eigenschappen van de slak moeten getoetst worden aan de technische vereisten voor de toepassing.


16\71

3. Voordelen: hergebruik afvalstoffen = duurzaam materialen gebruik; nadelen: misschien technische nadelen? 5. 1: indien toepassing goedgekeurd ikv bodemsaneringsproject Betonpuin/ mengpuin (VITO) 1. Ja, IRCOW project met Jacobs beton 2. Ja 3. Goedkoper 5. 1 Onderfundering en of filtermateriaal: Stabilisé ®2

EcoStabo

(Aclagro)

1. Ja, full scale 2. Ja 3. Geen 5. 1 Gereinigde of speciaal geproduceerde slakken uit de metallurgie (Group Machiels) 1. Wordt toegepast voor verschillende slakken 2. Uitloging en zwelling moeten worden bekeken, maar technisch is het een perfect product 3. Potentieel nadeel uitloging en zwelling 5. 1. Onmiddellijk toepasbaar Puingranulaten, al dan niet met cellenbetonpuin (VITO) 1. Zelf niet nee, maar Jacobs beton wel (IRCOW project) 2. Ja 2

EcoStabo® is een verdichtbaar vervangingsmiddel voor traditionele groevezanden, bestaande uit aangevoerde grond en toegevoegde kalk. Meer info op: http://www.aclagro.be/BENL/site/AGRCTOP-ecostabo.aspx


17/71

3. Goedkoper 5. 1 Filter (omstorting filters/drains, zandfiltratie) + aanvulmateriaal: zand Geen alternatief voor filterzand! (Eijkelkamp) 6. Gebonden door een aantal kwaliteitslabels zijn wij verplicht filterzand te leveren bestaande uit 99,5% SiO2 met ETU kenmerk (Hallmark uitloogtest, vrij van natuurlijke metalen). Op dit ogenblik hebben wij geen alternatief voorhanden dat voldoet aan de kwaliteitseisen. Aanvulgrond (hergebruik) (Aclagro) 1. Ja, full scale 2. Ja 3. Geen 5. 1 Gewassen zand van grondreiniging, kleine fractie van slakken en gereinigde bodemassen (Group Machiels) 1. Wordt toegepast voor verschillende slakken 2. Uitloging en zwelling moet worden bekeken, maar technisch is het een perfect product 3. Potentieel nadeel is de verhoogde samenstelling aan metalen en uitloging Zeefzand, breekzand (VITO) 1. Gekend vanuit andere toepassingen 3. Goedkoper 5. 3 Filter-, drainage-, scheidingsmateriaal; vb geotextiel Glas restfractie, recyclage glas (Group Machiels) 1. Wordt toegepast


18/71

2. Ja 3. Moet bepaalde zuiverheid hebben 5. 2 Gebroken glas (DC Onsite) 1. Ja, full scale 2. Ja 5. 1

Extractiefilters, peilbuizen: Kunststoffilters (HDPE; PVC) Afbreekbare biopeilbuizen (Eijkelkamp) 1. Nee, niet officieel in gamma 2. Nee, beperkte toepasbaarheid 3. Kortstondig gebruik 5. 1 6. Zeer weinig vraag naar. VRM/ Kiwa hebben ze wel in de etalage sinds mei 2013. Grout, vloeistofdichte afdichting: Bentoniet Geen alternatief voor! (Eijkelkamp) 1. Slechts 1 soort bentoniet beschikbaar 6. Alle Eijkelkamp bentonietproducten zijn van het type QSE. Ze bestaan uit een geheel natuurlijke onversneden en zuivere bentonietklei, met een zeer hoog percentage montmorilloniet. De korreldoorsnede is 6 tot 7 mm en het zwelvermogen (uitgedrukt als Enslin-waarde) na 24 uur is minimaal 700%. Met KIWA productcertificaat K64405/01 Grout, vloeistofdichte afdichting: Cement Geopolymeer, alkali activated binders (Group Machiels)


19/71

1. Wordt toegepast op basis van kaoliniet en bepaalde slakken, momenteel veel onderzoek lopende Surfactant flushing: Bio-tensiden, niet-ionogene surfactanten Specifieke organische rijke afvalstromen (Group Machiels) 1. Wordt onderzocht Solventen (co-solvent flushing): Alcoholen Diverse “propere” oplosmiddelen die momenteel ingezet worden ifv destillatie/regeneratie (SITA)

Oxidantia tbv ISCO: Fentons reagens, Natriumpercarbonaat, Kaliumpermanganaat, Natriumpersulfaat, Ozon Ozon, ter plekke geproduceerd met zuurstof uit buitenlucht (Oxymat), op basis van groene stroom (Verhoeve) 1. Veelvuldig toegepast 2. Ja 3. Iets minder bedrijfszeker dan vloeibare zuurstof 4. Gelijk aan vloeibare zuurstof 5. 1 Reductantia tbv ISCR: Nulwaardig metaal (Ijzer (0), Zink (0)) Granul-X, verhoging efficiëntie nulwaardig ijzer waardoor minder nulwaardig ijzer nodig is (Verhoeve) 1. Ja, lab en full-scale 2. Ja 3. Voordeel: verwachte langere levensduur 5. 1 Zuurstofafgevende componenten: Waterstofperoxide, Magnesiumperoxide (ORC®), Calciumperoxide, Magnesium(hydr)oxide, Magnesiumcarbonaat


20/71

Bepaalde detergenten bevatten tot 50% waterstofperoxiden: worden momenteel verwerkt via waterzuiveringsinstallatie (SITA)

Perslucht, al dan niet verrijkt met zuurstof uit buitenlucht (Oxymat) op basis van groene stroom (Verhoeve) 1. Perslucht tbv biosparging veelvuldig, verrijking met zuurstof alleen tbv ozonaanmaak 2. Ja 3. Voordeel: goedkoop bij grote bodemvolumes. Nadeel: niet geschikt voor elke bodem 5. 1 Nutriënten (gestimuleerde biologische afbraak): stikstof en fosfor Nutriënten in afvalstof protamylasse bij anaërobe afbraak VOCl 1. Ja, lab, pilot en full-scale 2. Ja, soms te weinig N-bron 3. Voordeel: minder aparte aanschaf en dosering nutriënten 4. geen extra kosten 5. 1 Elektrondonoren (substraat gestimuleerde afbraak): Alcoholen (methanol, ethanol), geëmulgeerde eetbare oliën, waterstofgas Hier zullen een aantal stromen in aanmerking komen die momenteel naar vergisting gaan. (SITA) Vb. Glycerol, melkwei, melasse, protamylasse (Aclagro) 1. Ja, full-scale 2. Ja, in specifieke omstandigheden 3. Evenveel als andere 5. 1


21/71

Protamylasse (Verhoeve) 1. Ja, lab, pilot en full-scale 2. Ja 3. Nadeel: zwevende delen bij dosering op filters kunnen een probleem zijn. Voordeel: bevat nutriënten 5. 1 Elektronacceptoren: Nitraat, sulfaat Zuren, zoals zwavelzuur? (SITA) Reactieve wanden: granulair Fe(0), pillared clays, granulair actief kool, Aluminosilicaten, zeolieten Pyrolyse char (Group Machiels) 1. Onderzoek Ijzerslib van drinkwaterproducties (VITO) 1. Studie Reststoffenunie (NL) 3. Goedkoper 5. 3 Electroreclamatie zware metalen: zuren Er bestaan diverse zwavelzuurstromen waarvoor alternatieve afzet welgekomen zou zijn. (SITA) Verschillende processen produceren een afvalzuur (Group Machiels) Immobilisatie- en isolatietechnieken: Bitumen, Thermoharders, Cement, ongebluste kalk. Er zijn diverse vliegassen van “propere” verbrandingsprocessen die momenteel ook hun toepassing vinden in de cement. (SITA) Vliegas, gips, papieras (Aclagro) 1. Ja, full scale


22/71

2. Ja in specifieke omstandigheden 3. Geen 4. Afhankelijk 5. 1 Waterzuivering: Actief Kool Actief kool op basis van kokosschalen (Desotec) 1. Ja, full scale. Heel vaak, wijd verbreid. 2. Ja, voor veel toepassingen, nee voor andere (bvb. voor adsorptie van grotere moleculen is dit minder geschikt) 4. Duurder dan actieve kool op basis van bvb. hout of steenkool (doordat beschikbaarheid van kokosschalen veel kleiner is) 5. 1 6. Actieve kool (ook op basis van kokosschaal) kan ikv bodemsaneringen ook gebruikt worden (bvb. bij MPE of SVE saneringstechnieken) om onttrokken verontreinigde bodemlucht of striplucht van een waterzuivering te zuiveren. Coagulanten: Ijzerchloride, ijzerchloridesulfaat, aluminiumsulfaat, polyaluminiumchloride, polyamiden en polytannines Ijzerchlorideoplossing van afbeitsen van metaal en Na-aluminaat van het afbeitsen van ALprofielen. (SITA) FeCl2 en FeCl3 als afvalstof van waterzuivering. (Group Machiels) Flocculanten: Polyelektrolieten (vb. polyacrylzuur), polyacrylamide,… Ijzerchlorideoplossing van afbeitsen van metaal en Na-aluminaat van het afbeitsen van ALprofielen. (SITA) Chemische oxidanten: Chloorgas, chloordioxide, chloorbleekloog, ozon, peroxyazijnzuur Een toepassing voor out of live detergenten.(SITA) Ozon, ter plekke geproduceerd met zuurstof uit buitenlucht (oxymat) op basis van groene stroom (Verhoeve).


23/71

1. Veelvuldig toegepast 2. Ja 3. Iets minder bedrijfszeker dan vloeibare zuurstof 4. Gelijk aan vloeibare zuurstof 5. 1 Luchtstrippen: Kunststof pakkingsmateriaal (vb dragermateriaal van polyurethaan) Gereinigde PVC-packing van koeltorens. (SITA) Biologische waterzuivering: Kunststof pakkingsmateriaal (vb dragermateriaal van polyurethaan) Gereinigde PVC-packing van koeltorens. (SITA) Biologische waterzuivering: nutriënten (fosfor en stikstof) Struviet van waterzuivering (Group Machiels) 1. Wordt geproduceerd Chemicaliën: zuren, basen Afvalzuren en –basen van verschillende processen (Group Machiels) Chemicaliën: complexvormers Concentraten van RO (membraanfiltratie, reversed osmosis) (Group Machiels) 1. Onderzoek

II.3.2 Resultaten literatuurstudie en raadpleging van kennisbronnen II.3.2.1 Screening wetenschappelijke documenten online II.3.2.1.1 EPA 3 In het kader van groene saneringen zijn er volgens EPA 5 basisprincipes waarmee rekening gehouden moet worden:

3 Bron: Pachon, C. (2009). Green Remediation Best Management Practices: Site Investigation [on line]. Environmental Protection Agency (EPA). Beschikbaar op http://www.cluin.org/greenremediation/ [datum van opzoeking: 13/06/2013]


24/71

• • • • •

Energie: Het reduceren van totaal energiegebruik en het vaker gebruiken van hernieuwbare energie. Lucht: Het reduceren van luchtpollutie en de uitstoot van broeikasgassen. Water: Het watergebruik reduceren en de negatieve op waterbronnen verminderen. Materialen en afval: Verbeteren van materiaalgebruik en de hoeveelheid afval reduceren. Land & ecosysteem: Landmanagement bevorderen en ecosystemen beschermen.

Met materiaalmanagement en afvalvermindering doelt EPA voornamelijk op: • Het gebruik van gerecycleerde producten en biogebaseerde producten. bv. het gebruik van afval uit de land- en bosbouw in plaats van petroleum. • Het gebruik van producten, verpakkingsmateriaal en wegwerpmateriaal verminderen en vervangen door herbruikbaar of recycleerbaar materiaal. • Het gebruik van producten die gefabriceerd worden door processen met niet-toxische chemische alternatieven. Hiernaast promoot EPA tevens het gebruik van onsite analyses en real-time metingen om zo het aantal verplaatsingen naar een site te doen dalen. Specifieke voorbeelden van gebruik van grondstoffen bij saneringen, werden via deze site niet teruggevonden. 4

II.3.2.1.2 VITO - Bioplastics maken uit afvalstromen Momenteel worden bioplastics voornamelijk gemaakt uit natuurlijke producten (bv. zetmeel uit aardappels of maïs). De term ‘bioplastics’ wordt gebruikt om 3 grote groepen van plastics aan te duiden: - Plastics gebaseerd op biologisch materiaal en biodegradeerbaar - Plastics gebaseerd op biologisch materiaal maar niet biodegradeerbaar - Plastics op basis van petroleumkoolwaterstoffen en biodegradeerbaar Vito voert momenteel een studie uit om afvalstromen te gebruiken voor de vervaardiging van bioplastics. Concreet produceren ze bioplastics vanuit een fermentatieproces van industriële afvalstromen. Zo wordt er bijvoorbeeld gebruik gemaakt van CO2, glycerol (uit de biodieselindustrie). De moeilijkheid bestaat erin om onder explosieniveau te blijven. Uit de studie van Vito zal blijken of het haalbaar is bioplastics uit afvalstromen te produceren. Verwacht wordt dat deze studie eind 2013 afgerond wordt. Plastics worden momenteel in saneringen gebruikt voor kunstofleidingwerk en kunststoffilters van peilbuizen en in het pakkingsmateriaal (bv. dragermateriaal van polyurethaan) van luchtstrippen. Het gebruik van bioplastics in saneringen wordt momenteel nog niet toegepast in de praktijk. 5

6

7

II.3.2.1.3 MIP-project , Vereniging Afvalbedrijven en Emis-Vito BBT_bodemas – 4

Bron: Garcia-Gonzales, L. (2013). Bioplastics maken uit afvalstromen [on line]. Vito. Beschikbaar op http://www.vitoduurzaamheidsverslag2012.be/bioplastics-maken-uit-afvalstromen/ [datum van opzoeking: 17/06/2013] 5 Bron: Nguyen, E. (2012). GREENASH – Groene technologie voor minerale grondstoffen [on line]. MIP Vlaanderen.


25/71

Bodemas als grondstof Bodemas is de grootste afvalstof uit afvalenergiecentrales. Momenteel wordt bodemas reeds gebruikt als grondstof ter vervanging van zand en grind in grond-, weg-, en waterbouw (bv. onderfundering van wegen, tussenafdek, steunlagen, dijken, eindafdek op stortplaatsen, …). Er bestaan echter regels op het gebruik van bodemas om te voorkomen dat bepaalde verontreinigingen in het grondwater zouden kunnen terechtkomen. Zo zijn er isolatiemaatregelen in de wegenbouw in Nederland bij gebruik van bodemas vereist (bv. klei of kunststoffolie vereist). In België dient bodemas voor gebruik als bouwstof te voldoen aan de VLAREMA-normen (het Vlaams Reglement voor het duurzaam beheer van materiaalkringlopen en afvalstoffen, hierin zijn normen opgenomen voor de uitloging van zware metalen). Het is echter interessant om de kwaliteit van bodemassen te verbeteren zodat deze ‘grondstof’ meerdere toepassingen krijgt en een hogere valorisatie. MIP doet momenteel een studie omtrent de valorisatie van materialen en energie uit bodemassen (GREENASH). Dit project heeft verschillende doelen: het verbeteren van de bodemaskwaliteit in functie van hoogwaardig gebruik als grind- en cementvervanger in beton, het nuttig aanwenden van 8 restenergie , bekomen van optimale non-ferro verwijdering. In Nederland heeft de Rijksoverheid een ‘Green deal’ afgesproken waardoor op 1/01/2017 minstens de helft van de bodemas toegepast wordt als schone bouwstof. Leden van de Vereniging Afvalbedrijven investeren dan ook fors om deze kwaliteitsverbetering te bereiken. Non-ferro-metalen (koper, aluminium, zink) kunnen via geavanceerde scheidingsinstallaties (m.b.v. magneten, brekers, eddy current-installatie en zeven) uit de bodemas gehaald worden. Bepaalde non-ferro-metalen zouden binnen saneringen aangewend kunnen worden als reductantia ten behoeve van ISCR. Er worden steeds nieuwe technieken ontwikkeld om bovenstaande processen te verbeteren. II.3.2.1.4 SURF Via de website van SURF werden verschillende case-study’s gevonden waarin biowanden 9 werden geïnstalleerd. 1 van de case-study’s werd uitgevoerd in McGregor . Deze site werd tot in 1995 gebruikt om aandrijfsystemen van raketmotoren te vervaardigen en testen. Op de site werden concentraties van perchloraat gevonden van 91.000 µg/L. De pluim van de verontreiniging bevond zich in de bovenste laag van een kalksteen aquifer van 1,5 – 10,5 m dik. De grondwatertafel varieert seizoenaal van 0,6 to 3 m-mv. De biowanden geïnstalleerd op deze site waren opgebouwd uit compost en soja-olie. Dit is een elektrondonor voor bacteriën. De bacteriën zorgen er op hun beurt voor dat perchloraat wordt gereduceerd Beschikbaar op http://www.mipvlaanderen.be/nl/webpage/153/greenash.aspx [datum van opzoeking: 16/05/2013]. 6 Bron: Verbunt, E.-J. (2013). Bodemas als grondstof [on-line]. Vereniging afvalbedrijven. Beschikbaar op http://www.mipvlaanderen.be/nl/webpage/153/greenash.aspx [datum van opzoeking: 13/05/2013]. 7 Bron: Nielsen, P., Kenis, C., Vanassche, S., Vrancken, K. (2007). Beste beschikbare technieken (BBT) voor behandeling van bodemas van huisvuilverbranding [on line]. Emis-Vito. Beschikbaar op http://www.emis.vito.be/sites/default/files/pages/migrated/bbt_bodemas.pdf [datum van opzoeking: 14/05/2013]. 8 Restenergie zou bekomen kunnen worden uit de waterstof die gevormd wordt bij de alkalische rijping van de assen. 9

Bron: NAVFAC (2006). Permeable Mulch Biowalls [on line]. NAVFAC. Beschikbaar op https://ert2.navfac.navy.mil/template.aspx#tool=PermeableMulchBiowalls&page=McGregor1 [datum van opzoeking: 27/05/2013]


26/71

wanneer het grondwater passief door de wand stroomt. Gezien de ondiepe aquifer, was deze site erg bruikbaar voor de pilootproef. II.3.2.1.5 European Phosphorus platform Fosforerts komt niet voor in België en hangt af van de invoer uit het buitenland, uit voorraden die wereldwijd aan het verminderen zijn. Langs de andere kant komt fosfor in Vlaanderen voor in grote hoeveelheden in bijvoorbeeld dierlijke mest, organo-biologisch afval en afvalwater, waardoor het milieu te kampen krijgt met een teveel aan fosfor. Momenteel voeren OVAM en Vlakwa testen uit om fosfor uit mest en afvalwater te recuperen en opnieuw te kunnen inzetten. 1 van de toepassingen zou dan de grondstof in bodemsaneringen kunnen zijn (nutriënt voor gestimuleerde natuurlijke afbraak). 10

Op de website van het European Phosphorus Platform staan tal van voorbeelden van projecten waar reeds fosfor werd gerecupereerd. Hier wordt niet in detail op ingegaan in voorliggende studie. II.3.2.1.6 Website Snowman Network & Snowman Era Het Snowman Network is een grensoverschrijdend netwerk van onderzoeksinstellingen en administraties in de wereld van het bodem- en grondwateronderzoek in Europa. Volgende studies in verband met fytoremediatie en fytoextractie werden via de website bekomen: -

SUMATECS: Sustainable management of trace element contaminated soils – Development of a decision tool system and its evaluation REJUVENATE: Crop Based Systems for Sustainable Risk Based Land Management for Economically Marginal Degraded Land

II.3.2.1.7 Website OVAM, studie “Grijs Water” Op de website van OVAM werd de studie “Grijs water”: gebruik van verontreinigd grondwater als proceswater geconsulteerd. In deze studie wordt het hergebruik van grondwater na sanering als proceswater besproken. Dit kan echter ook worden hergebruikt binnen de sanering in specifieke gevallen.

II.3.2.2 Raadpleging interne kennisbronnen De interne en internationale database van Tauw en experts van Tauw werden geconsulteerd in verband met ervaring en kennis van grondstoffen. Volgende technieken en ervaringen kwamen naar voor wat betreft grondstoffen: • Gebruik van aanvulgrond (hergebruik) in plaats van aanvulzand bij ontgravingen • Puinmateriaal (gecertificeerd cfr. eenheidsregelement) terug in gebruik brengen door gebruik als onderfundering na aanvulling van ontgravingsvakken • Gebruik van snelwerkende substraten melasse, protamylasse, melkwei en glycerol (allemaal bijproducten of afvalstoffen van productiecycli) in het kader van gestimuleerde anaerobe afbraak 10

http://www.phosphorusplatform.org/p-solutions.html


27/71

• • • • • • • • • • • • • • • • •

• • • •

Houtschors- of houtkrulbarrière als alternatief voor granulair actief kool voor reactieve wanden. Gebruik van pozzolanen, vliegas en gips in het kader van vitrificatie Biofilters, gemaakt van organische materialen zoals compost, boomschors, heidemateriaal, turf, wortelhout of kokosmateriaal Gebruik van compost als leverancier van nutriënten in het kader van grondreiniging Drainagebuizen met verfiltering van kokosvezel Papiersludge kan worden gebruikt als afdeklaag tijdens het transport van stankveroorzakende gronden. Actief kool gebruikt in drinkwatersaneringen kan direct worden herbruikt bij grondwatersaneringen. Hydrostab is een waterdichte (afdek)laag gemaakt op basis van verschillende afvalstoffen11 Licht vervuilde butylglycol kan direct worden herbruikt als koolstofbron in (grond)waterzuiveringen Licht vervuild zwavelzuur kan direct worden herbruikt voor de pH sturing in (grond)waterzuiveringen Koffiedik kan worden aangewend als nutriëntenbron in biologische grondreiniging12 Gewassen zand van extractieve grondreiniging kan worden hergebruikt als drainagezand. Kalk afkomstig van drinkwaterwinningen kan worden gebruikt als kalkbron in saneringen C-fix is een eindproduct van de olieraffinaderij (Shell) en waarvan de materiaaleigenschappen tussen cementbeton en asfalt inliggen13. Ijzerwater kan als grondstof worden aangewend uit ontijzeringsslib van drinkwater. Reststroom van actief koolfabricage kan als adsorberende laag gebruikt worden onder bijvoorbeeld een gronddepot (reeds toegepast met baggerspecie depot) Verwijdering van zware metalen door spoeling met zoutoplossing die via een filter werd gerecirculeerd naar drinkwaterslib. Via het ijzerhydroxide aanwezig in het drinkwaterslib werden de zware metalen hieraan geadsorbeerd en vervolgens neergeslagen door sulfideprecipitatie. Gemaaid bermgras werd aangewend als koolstofbron. Drinkwaterslib en gemaaid bermgras zijn bijgevolg de grondstoffen. Deze techniek werd al aangewend in een pilot voor de reiniging van baggerspecie. Gebruik van baggerspecie in funderingen/ verhardingen.14 Gebruik van mulch en compost als reactieve wand Gebruik van Glasweg® voor verhardingen15: Glasweg® is de geregistreerde merknaam voor het asfaltmengsel waarvan een bepaald percentage steenslag is vervangen door gerecycled glas. Dithioniet (S2O4) wordt gebruikt in waterzuivering en zou eventueel kunnen gebruikt worden na zuivering als reductans in saneringen.

Groene saneringen werden aangehaald: • Fytoremediatie • Bioaugmentatie als techniek om het bacterieel leven op gang te trekken: transport van opgepompt grondwater met de juiste bacteriën van één site naar een andere • Waterstofbubbling: opwekken en injecteren van waterstofgas; hierdoor is geen koolstofbron nodig. Door de injectie van H2 zal biologische afbraak van de verontreiniging met gechloreerde solventen worden gestimuleerd of zullen zware metalen worden vastgelegd als 11

Boels, D., Bril, J. (2006) Onderbouwing kwaliteitsboring HYDROSTAB; aanvullend veld-, laboratorium- en modelonderzoek, beschikbaar via http://www2.alterra.wur.nl/Webdocs/PDFFiles/Alterrarapporten/AlterraRapport1374.pdf 12 In Nederland wordt koffie uit nespresso capsules gerecycleerd: http://www.dusseldorp.nl/nieuws/nespressoopent-recylecenter-in-nederland.html 13 Meer info: http://www.therightenvironment.net/C-Fix.htm 14 Bos, S., Tauw Nederland BV (2004). Wegfunderingen uit baggerspecie. Milieutechnologie 8, jaargang 11: 1-4 15 Dijkema, R. (2012). Milieuvoordeel met Glasweg®. Ingenieus Tauw Corporate Magazine 2, 22.


28/71

metaalsulfides. Het waterstof wordt via elektrolyse geproduceerd uit zonne-energie (geen CO2-uitstoot).

Ook alternatieven in het kader van het duurzamer gebruik van water en energie werden aangehaald: • Verwarming van de bodem ten behoeve van een sanering met zonne-energie (PV-cellen en – collectoren) • Persluchtinjectie op energie opgewekt door een windmolen • Warmte – Koudeopslag • Recuperatie van “verloren” bedrijfswarmte voor de stimulatie van de natuurlijke afbraak II.3.2.3 Raadpleging externe kennisbronnen Via de verschillende kennisbronnen kwam volgende informatie aan het licht: II.3.2.3.1 Group Machiels: Group Machiels is op heden niet meer zelf actief in de bodemsanering, maar is wel actief bezig met het uitwerken van toepassingen voor valorisatie van afvalstromen. De contactpersoon van Group Machiels wijst op de verschillende fora waar afvalstromen die potentieel kunnen worden ingezet in andere toepassingen waaronder bodemsanering worden bekeken. Als voorbeeld wordt het Symbiose netwerk aangehaald. De enquête werd verder aangevuld door Group Machiels, de resultaten hiervan zijn mee verwerkt in de enquêteresultaten onder paragraaf 3.3.1. II.3.2.3.2 Essenscia – Symbiose-netwerk: Via Essenscia werd het Symbiose-netwerk aangeschreven. Het Symbiose netwerk is gebaseerd: op een databank bestaande uit 100 bedrijven en 400 resources. In de databank worden vraag, aanbod en technologie per bedrijf opgelijst. Bedrijven die resources zoeken komen naar gratis workshops die op geregelde tijdstippen en verschillende locaties worden georganiseerd, waar ze hun vragen naar grondstoffen kunnen formuleren en misschien reeds bedrijven (of organisaties) aantreffen die de gezochte resource in de 1 of andere vorm hebben. Wanneer deze bedrijven (of organisaties) daarna (betalende) klant of partner van SYMBIOSE worden, gaat SYMBIOSE voor hen op zoek naar (nog betere) oplossingen. Op de vraag om op basis van de enquête mogelijke grondstoffen op te zoeken in de databank kwam een negatief antwoord. De match met de grote tabel bleek een (te) grote inspanning. II.3.2.3.3 VITO: In een reactie van het team Afval en Recyclagetechnieken van de VITO werd aangegeven dat er door hun team vooral op minerale afvalstromen werd gewerkt. Op de uitnodiging voor de workshop in het kader van het IRCOW project werd ingegaan door Tauw (zie verder). De enquête werd aangevuld door de VITO, de resultaten zijn mee opgenomen in de oplijsting onder paragraaf 3.1.1.


29/71

II.3.2.3.4 KU Leuven: Het “Departement of Chemical Engineering” van de KU Leuven gaf aan geen ervaring te hebben met de specifieke saneringstoepassingen. Aangeraden werd om contact op te nemen met de KHBO, dienst bouwkunde. Eveneens werd een link gelegd naar het SIM2 consortium: een consortium van onderzoekers van oa de KU Leuven die actief zijn in het domein van Sustainable Inorganic Materials Management. SIM² maakt deel uit van het Leuven Materials Research Center en is oa bezig met het hergebruik van grondstoffen. De website van het consortium werd geraadpleegd: www.set.kuleuven.be/mrc/sim2. Het blijkt echter om zeer gedetailleerde toepassingen van (voornamelijk) metalen te gaan, die nog geen praktische toepassingen hebben in bodemsaneringen. De toepassingen bevinden zich nog in onderzoeksfase. II.3.2.3.5 Katholieke Hogeschool Brugge – Oostende (KHBO), Afdeling Bouwkunde: De KHBO voerde een aantal onderzoeksprojecten uit met als doel het onderzoek naar een potentiële aanwending in een hoogwaardig(er) gebruik voor puingranulaten die doorgaans in laagwaardige toepassingen verdwijnen. De projecten waren: RecyMblok: het gebruik van de fijne fractie mengpuingranulaten in de productie van betonmetselblokken ReCycle: het gebruik van fijne en grove mengpuingranulaten in vrijliggende recreatieve fietspaden ( in landschappelijk waardevol gebied) RecyScreed: het gebruik van fijne gerecycleerde granulaten in traditionele handgesmeerde zand-cement dekvloeren RecyFlowScreed: het gebruik van fijne gerecycleerde granulaten in cementgebonden vloeidekvloeren ValReCon20: valorisatie van grove betongranulaten in beton C25/30 Verder werd erop gewezen dat de toegelaten toepassingen van gerecycleerde granulaten in de wegenbouw (publieke werken) beschreven zijn in het standaardbestek 250. Het gebruik van gerecycleerde betongranulaten staat beschreven in de normen NBN EN 206-1, NBN EN 12620 en NBN B15-001. In BENOR-gecertificeerd beton is het gebruik nog beperkt tot 20% in beton van sterkteklasse C25/30 en milieublootstellingsklasse EO & EI. Andere beschrijvingen kunnen worden nagelezen in de verschillende gerelateerde TRA’s(zie website van COPRO). Over het gebruik van gerecycleerde granulaten in diverse toepassingen werd door het WTCB in opdracht van OVAM in 2008 volgende studie uitgevoerd: “Een hoogwaardige gebruik van puingranulaten stimuleren” (J.Vrijders)


30/71

II.3.2.4 Deelname studiedag IRCOW Tijdens de studiedag werden verschillende presentaties gegeven. In wat volgt zullen de relevante zaken in het kader van de huidige studieopdracht toegelicht worden. Extra informatie is te vinden via volgende website: http://www.ircow.eu/. Op deze website staan tevens de gebrachte presentaties ter beschikking. In bijlage werden enkele figuren opgenomen ter illustratie van de technieken en producten. Naast duurzaam materiaalgebruik werden onder andere nieuwe sorteertechnieken voor de scheiding van bouwafval toegelicht. Door een combinatie van verschillende sensoren is het mogelijk fracties pure beton (zonder ongewenste fracties zoals o.a. gips) uit puinafval te halen. Uit onderzoek kan geconcludeerd worden dat met behulp van deze geavanceerde sorteertechnieken de kwaliteit van gerecycleerde aggregaten duidelijk verbeterd, zowel op technisch vlak als op vlak van milieu. De gerecycleerde beton zou vele toepassingen kennen en zou binnen saneringen bv. aangewend kunnen worden voor de constructie van o.a. secanspalenwanden, herstel van opgebroken verhardingen of afdichting. Op de studiedag werden eveneens enkele gerecycleerde producten besproken. Zo werd er door Tecnalia beton ontworpen die voor 100% bestaat uit gerecycleerde aggregaten. In de beton ontworpen door Tecnalia wordt de zandfractie deels vervangen door gerecycleerde keramische fracties. Gerecycleerde aggregaten worden momenteel voornamelijk gebruikt in laagwaardige toepassingen en bevatten slechts 20% betonnen aggregaten uit recyclage. Tecnalia ontwierp soorten gerecycleerde beton met verschillende samenstellingen. Zo ontwikkelden ze beton met een voldoende druksterkte om gebruikt te worden in constructies. Door Conenor worden er geëxtrudeerde composieten gemaakt uit gerecycleerde houtpellets, 16 plastiek, gerecycleerd gips en behandeld mineraal wol, textiel en papier . Deze composieten vormen een alternatief voor (chemisch behandeld tropisch) hout. De composieten werden uitvoerig getest en zijn reeds beschikbaar op de markt (Bijlage 2, figuur 4). Ze worden o.a. gebruikt als vloerbedekking, dakpaneel, muren,… In het kader van saneringen, zouden er bv. berlinerwanden mee gemaakt kunnen worden. VITO doet momenteel onderzoek naar het ontwikkelen van hoogwaardig gerecycleerd cellenbeton. Cellenbeton wordt momenteel vaak nog gestort als afval. Dit is deels te wijten aan problemen met sulfaatuitloging, waardoor er een hoge milieu-impact is. Tot voor kort waren er geen mogelijkheden bekend om dat materiaal na afbraak opnieuw in te zetten als grondstof. Vito ontwikkelde 3 hoogwaardige producten uit cellenbeton: dekvloer (screed), isolerende beton en stabilisé. Vooral dit laatste kan een toepassing hebben binnen saneringen. Stabilisé wordt courant gebruikt als onderfundering. In de stabilisé ontwikkeld

16 Deze fracties worden o.a. gerecycleerd uit bouw- en sloopafval. Houtpellets: zowel hardhout en zachthout, maar ook geverfd of behandeld hout kunnen gebruikt worden, evenals meubels, paletten, ... . Plastic uit bouw- en sloopafval wordt voornamelijk bekomen uit verpakkingsmateriaal (LDPE film), raamstijlen (PVC, HDPE, PP en PS),… .


31/71

door Vito, wordt de zandfractie volledig vervangen door cellenbeton en een mix van aggregaten.

II.4 Bespreking resultaten Uit de literatuurstudie, de raadpleging van zowel interne als externe kennisbronnen en de marktbevraging van interessante spelers in de praktische uitvoering van bodemsaneringen, zijn een (potentieel) bruikbare grondstoffen aan het licht gekomen. In onderstaande worden ze besproken op basis van de oplijsting die gemaakt werd in de enquête. Hiernaast wordt in een aparte paragraaf ook ingegaan de parameter energie enerzijds en op groene saneringen anderzijds. Deze zaken vallen buiten de scope van de studie gezien ze strikt gezien niet gaan over grondstoffen. Gezien het aspect duurzaamheid toch sterk aanwezig is in het onderwerp van voorliggende studie wordt toch kort ingegaan op de verschillende technieken die aan het licht kwamen.

II.4.1 Toepassing van grondstoffen binnen bodemsaneringen In deze bespreking worden de grondstoffen besproken aan de hand van de primaire grondstoffen waarvoor ze als alternatief werden vernoemd. Om een opdeling te maken, worden de stoffen opgedeeld in chemische stoffen (alle mogelijke substraten, solventen, nutriënten, co-agulanten ed.) en bouwmaterialen (zand, stabilisé, kunststof filters, cement, grind, bentoniet). Deze verdeling is niet 100% sluitend en sommige stoffen kunnen worden 17 ingedeeld onder beide categorieën. De grondstoffen worden ingedeeld in 2 categorieën : onmiddellijk inzetbaar als alternatief (Cat. 1) en potentieel inzetbaar maar verder onderzoek nodig (Cat. 2). De indeling in deze categorieën is gebaseerd op de input uit de enquêtes en opzoekingswerk en is bijgevolg vatbaar voor interpretatie. Voor alle materialen geldt uiteraard dat ze moeten voldoen aan de voorwaarden van samenstelling of gebruik, vastgesteld in het conformiteitsattest van het bodemsaneringsproject, het beperkte bodemsaneringsproject of het risicobeheersplan, afgeleverd door de OVAM conform het bodemdecreet.

17

In het plan van aanpak was voorzien de stoffen in te delen in 3 categoriën: onmiddellijk inzetbaar was opgesplitst categoriën tegen een vergelijkbare kostprijs en significant duurder. Gezien er bijna geen respons is gekomen in de enquête op de vraag naar kostprijzen, werd deze indeling achterwege gelaten.


32/71

II.4.1.1 Bouwmaterialen In tabel 3 worden alle grondstoffen die kunnen dienen als alternatieven voor primaire grondstoffen, bekomen tijdens de studie, samengevat. Wat betreft grondstoffen aangewend als bouwstoffen binnen bodemsaneringen, kan een directe link worden gelegd naar de bouwsector, waar op heden veel onderzoek gebeurt naar zowel recyclage en hergebruik van bouwstoffen als naar grondstoffen, gemaakt uit afvalstoffen. Als primaire grondstof wordt leidingwater vaak gebruikt bij saneringen (gespoelde boringen, injecties, koeling,…). Als alternatief zou proceswater of hemelwater aangewend kunnen worden, ook het gezuiverd grondwater kan na sanering worden hergebruikt in de sanering zelf, bijvoorbeeld door hercirculatie.


33/71

.


34/71

Tabel 3: Grondstoffen als alternatieven voor primaire grondstoffen - bouwmaterialen Grondstof als alternatief

Toepassing (oa)

Rolgrind

Onderfundering en/of filtermateriaal Puingranulaten & steenslag gecertificeerd cfr. eenheidsreglement Non-ferroslakken Bodemas Puingranulaten

1

Stabilisé

Onderfundering, herstel verharding, EcoStabo® Plus aanvulling ontgravingswerken

1

Ja

Aclagro

NVT

(zand-cement)

Onderfundering & verharding

2

NVT. Nog in ontwikkeling.

NVT

Onderzoek: KHBO Onderzoek: VITO

RecyScreed Stablisé waarbij zandfractie wordt vervangen door cellenbeton en mix van aggregaten

Categorie

18

Primaire grondstof

Gepatenteerd 19 monopolie?

Nee

Leverancier/bedrijf Onderzoek (enkel voor gepattenteerde producten) Meerdere NVT20 leveranciers

1 2 1

Potentieelinschatting Tauw – eigen opmerkingen Puingranulaten, nonferroslakken en bodemas worden in de bouwsector reeds toegepast als vulmiddel en onderfundering. Deze materialen hebben in principe potentieel als filtermateriaal maar gezien de potentiële aanwezigheid van uitloogbare, schadelijke stoffen is onderzoek vereist naar het verbeteren van de milieutechnische kwaliteit. Hoog potentieel als aanvulmateriaal of onderfundering gezien de grote beschikbaarheid en de milieutechnische controle. Hoog potentieel voor gebruik in verharding (cementvloeren) of als onderfundering. Bijkomend onderzoek wordt uitgevoerd naar de mate waarin zandfractie vervangen kan worden door puingranulaat (effecten mbt mechanische

18

Categorie 1: Onmiddellijk inzetbaar als alternatief, Categorie 2: Potentieel inzetbaar, maar verder onderzoek nodig Indien er geen verwijzing naar een patent werd teruggevonden in de geraadpleegde bronnen werd met ‘Nee’ of ‘Nvt’ (voor producten in onderzoeksfase) geantwoord. De aanwezigheid van een patent of patentaanvraag kan echter niet uitgesloten worden. 20 NVT: niet van toepassing 19


35/71

Primaire grondstof

Asfalt

Toepassing (oa)

Grondstof als alternatief

Categorie18

Gepatenteerd monopolie?19

Leverancier/bedrijf Onderzoek (enkel voor gepattenteerde producten)

Slakken uit de metallurgie

1

Nee

Meerdere leveranciers

Onderfundering, verharding

Steekvaste baggerspecie

2

NVT. In ontwikkeling

NVT

Fundering/Verharding

C-fix

1

?

Glasweg®

2

Ja

Shell Global Solutions bv De Roo wegenbouw en milieutechniek

Potentieelinschatting Tauw – eigen opmerkingen

sterkte, wateropslorping, etc..) NVT Slakken uit de metallurgie kennen reeds toepassingen als vulmiddel en onderfundering. Er is gezien de potentiële aanwezigheid van uitloogbare, schadelijke stoffen onderzoek vereist naar het verbeteren van de milieutechnische kwaliteit en/of isolerende maatregelen Tauw, TNO-MEP, Hoog potentieel gezien de ENCI BV, Waterschap grote beschikbaarheid van Hunze en Aa’s, baggerspecie. Het gebruik gemeente Groningen, en immobiliseren van verontreinigde Provincie Groningen en Perfix baggerspecie is op basis van eerste praktijkproeven economisch voordeliger dan toepassing primaire grondstoffen. Er zijn meer pilootproeven nodig om immobilisatie en verwerking te optimaliseren. Mogelijks knelpunten vanuit wet- en regelgeving. NVT Hoog potentieel voor gebruik in asfalt met als potentieel voordeel dat Tauw bv minder energie nodig is voor straatverlichting (Glasweg®). Gezien de specifieke toepassing


36/71

Primaire grondstof

Beton

Zand

Toepassing (oa)

(Onder)Fundering/Verharding

Omstortingsmateriaal, aanvulgrond, onderfundering


Beton uit gerecycleerde granulaten (zand van gerecycleerde keramische fracties) Gerecycleerd beton

Drainagemateriaal



1

Ja

Tecnalia

1

Nee

NVT. Meerdere leveranciers NVT

NVT

ValReCon20 2 Isolerende beton uit cellenbeton 2

NVT. In ontwikkeling

Aanvulgrond 1 Zeefzand, breekzand 2 Gewassen zand van extractieve 2 grondreiniging

Nee Nee Nee

Kleine fractie slakken en gereinigde bodemassen

2

Nee

EcoStabo

1

Ja

Aclagro

NVT

Glas restfractie, recyclage glas

1

Nee

NVT. Meerdere leveranciers

NVT

®

Grind

Categorie18


Onderzoek: KHBO Onderzoek: VITO

NVT

NVT

Potentieelinschatting Tauw – eigen opmerkingen waarschijnlijk enkel interessant voor de aanleg van wegen. Hoog potentieel voor gebruik in betonmengsels.

Hoog potentieel voor hoogwaardige bouwtechnische toepassingen. Gezien de beperkte toepasbaarheid bij saneringswerken (kleine vraag) waarschijnlijk niet kostenefficiënt. Momenteel reeds veelvuldig toegepast. Er dient gelet te worden op de bouwtechnische en milieutechnische vereisten. Toepasbaar als onderfundering. Potentieel nadeel is aanwezigheid van uitloogbare schadelijke stoffen Hoog potentieel als aanvulmateriaal of onderfundering gezien de grote beschikbaarheid en de milieutechnische controle Inert materiaal met hoog potentieel voor gebruik als drainagemateriaal. Er dient


37/71

Primaire grondstof

Kunststof

Toepassing (oa)

Filters, peilbuizen, kunstoffolie, monitoring, boven/onderafdek, isolatie

Scheidende laag, geotextiel

Cement

Soilmixwanden, grout, isolatietechnieken, waterkerende afdichting


Categorie18

Bioafbreekbare filters, vb BioBuis, gemaakt uit Solanyl®

1

Drainagebuizen met verfiltering van kokosvezel Bioplastics

1 1/2

21



Solanyl®: ja

VRM (BioBuis)

Nee


Nee

Papiersludge als afdeklaag van stankveroorzakende gronden

2

Nee

Hydrostab

1

Nee

Hennep-, jutematten

1

Nee

Geopolymeer al dan niet gecreëerd via alkali-activation met:

1/2

Nee, meerdere soorten en toepassingen + meerdere leveranciers

Meerdere ontwikkelaars


gelet te worden op technische eisen (korrelgrootte verdeling) NVT Enkel potentieel voor kortlopende onderzoeken, niet voor langdurige monitoringen, eventueel interessant in geval van eenmalige monitoring na sanering. NVT Toepasbaar voor drainagesystemen Onderzoek door o.a. Potentieel inzetbaar maar VITO nog geen concrete toepassingen bekend. Er dient gelet te worden op technische eisen. Onbekend Potentieel inzetbaar maar weinig vraag/nood naar de toepassing ervan. NVT Wordt reeds toegepast als afdeklaag bij stortplaatsen. NVT Nog geen toepassingen bij saneringswerken gekend. Potentieel toepasbaar voor tijdelijke toepassingen (ivm bioafbreekbaarheid materiaal). Onderzoek naar Vrij innovatief materiaal als toepassing en gebruik duurzame vervanger voor van geopolymeren op het klassieke ‘portland’

21

Bioplastics bestaan al sinds geruime tijd en kennen verschillende toepassingen. Het gebruik van bioplastics in saneringen (vb. extractiefilters en leidingwerk) is nog niet gekend. De bioplastics waarop gefocust wordt in deze studie betreffen plastics gemaakt van afvalstromen en/of bijproducten.


38/71

Primaire grondstof

Toepassing (oa)


Categorie18


1) Vliegassen (vb. als binder in alkali-activated binder concrete) 2) Bodemas (vb. als binder in alkali-activated binder concrete)

Hout

Vb berlinerwand

Bitumen, thermoharders

Actief Kool

Geëxtrudeerde composietmaterialen

Leverancier/bedrijf Onderzoek (enkel voor gepattenteerde producten) basis van o.a. vliegassen en bodemassen door meerdere instellingen wereldwijd

cement. Het innovatief karakter zal waarschijnlijk leiden tot een kleinere beschikbaarheid en bijgevolg hogere prijs. Mogelijk interessant voor grote (civieltechnische)projecten. Verder onderzoek naar Potentieel als vervanger mechanische sterkte, voor hout (bv. als productietechnieken,… horizontale schotten in berlinerwand). Momenteel waarschijnlijk weinig/geen aanbod voor saneringsspecifieke (grondwerken) materialen.

2

Nee, meerdere NVT leveranciers composietmaterialen. Nog geen concrete toepassing in beschoeiingsmaatregelen gekend

Immobilisatie- en isolatietechnieken Geopolymeer (vliegassen, bodemassen) Gips Papieras

1/2

Zie geopolymeer

1

Nee

Meerdere leveranciers & toepassingen

NVT

Zuivering

1

Nee

Meerdere leveranciers & toepassingen

NVT

1

Nee, open source technologie


NVT

Compost

Hergebruik AK Kokosschalen

Reactieve wanden

Pyrolyse Char / biochar


Potentieel voor bepaalde toepassingen van immobilisatie. Milieukwaliteit dient gecontroleerd te worden (kan sporen van o.a. zware metalen bevatten) Compost als biobed voor biologische luchtzuivering. Wordt reeds toegepast. Zowel kokoskool (vb. zuivering op MTBE) als gerecycleerde (‘reactivation’) geactiveerde kool worden al veelvuldig toegepast. Groot potentieel als vervanger van bv. actief


39/71

Primaire grondstof

Toepassing (oa)


Categorie18

Compost



kool en als bodemverbeteraar. Toepassingen wereldwijd. Toepassingen van compost wanden zijn al bekend. Milieukwaliteit dient gecontroleerd te worden. Gerecycleerde geactiveerde kool wordt reeds veelvuldig toegepast, er moet wel worden opgemerkt dat deze een lagere efficiëntie heeft dan de niet-geregenereerde. Toepasbaar als onderdeel van compostwanden.

Nee

Hergebruik AK

Hout: wortelhout, houtkrul, houtschors, mulch Kokosschalen

Kunststof packingsmateriaal

Luchtstrippen


1

Nee

Reststroom van Actief 2 Koolfabricage als adsorberende laag onder gronddepot

Nee

Onbekend

NVT

Gereinigde PVC packing koeltorens

2

Nee

Onbekend

NVT

Bioplastics

1/222

Nee*

Meerdere leveranciers / ontwikkelaars

Onderzoek door o.a. VITO

Actieve kool op basis van kokosschalen wordt reeds veelvuldig toegepast. Geen concrete toepassingen gekend. Enkel potentieel voor deponie op lange termijn. Toepasbaar maar nog geen leveranciers, concrete toepassingen bekend. Potentieel inzetbaar maar nog geen concrete toepassingen bekend. Er dient gelet te worden op

22

Bioplastics bestaan al sinds geruime tijd en kennen verschillende toepassingen. Het gebruik van bioplastics in saneringen (vb. extractiefilters en leidingwerk) is nog niet gekend. De bioplastics waarop gefocust wordt in deze studie betreffen plastics gemaakt van afvalstromen en/of bijproducten.


40/71

Primaire grondstof

Toepassing (oa)


Categorie18



Leidingwater

Gespoelde boringen, injecties, koeling,..

Proceswater, hemelwater, gezuiverd grondwater, ‘grijs water”

1

NVT

NVT

NVT

Potentieelinschatting Tauw – eigen opmerkingen technische eisen. Toepasbaar maar milieukwaliteit dient gecontroleerd te worden en proceswater indien nodig eerst gezuiverd te worden.


41/71


42/71

II.4.1.2 Chemische stoffen In tabel 4 worden alle grondstoffen als alternatief voor primaire grondstoffen, bekomen tijdens de studie, samengevat. Uit tabel 4 blijkt dat veel materialen het resultaat zijn van afvalverwerkingsinstallaties en waarvoor een afzetmarkt wordt gezocht. Deze materialen komen overeen met primaire grondstoffen die toegepast worden in bodemsaneringen. Uiteraard is verder onderzoek naar chemische en fysische eigenschappen onontbeerlijk. Ook zal voor de inzet van deze grondstoffen een grotere horde moeten genomen worden wat betreft de publieke opinie dan het geval is voor bouwstoffen. Ook van resten afvalstoffen uit waterzuivering en drinkwaterwinningen zouden bepaalde stoffen kunnen gebruikt worden. Het Symbiose-netwerk is een reststoffenplatform waarin bedrijven vraag en aanbod van onder meer organisch-biologische stromen kunnen uitwisselen. Ook hier is veel potentieel. Er kan worden gekeken naar grondstoffen als alternatief voor primaire grondstoffen nodig binnen bodemsaneringen binnen dit netwerk.


43/71


44/71

Tabel 4: Grondstoffen als alternatief voor primaire grondstoffen – chemische stoffen Primaire grondstof

Toepassing (oa)


Categorie

Bio-tensiden, niet-ionogene surfactanten

Surfactant flushing

Specifieke organisch rijke afvalstromen uit de afvalverwerkingen

2

Propere of gereinigde oplosmiddelen uit afvalverwerking

2

Glycerol

Alcoholen

Co-solvent flushing, gestimuleerde biologische afbraak Geëmulgeerde eetbare oliën Elektrondoneren gestimuleerde biologische afbraak


Leverancier/bedrijf

Onderzoek

Potentieelinschating Tauw – eigen opmerkingen

?

Leveranciers onbekend

Onbekend

Potentiële inzetbaarheid afhankelijk van beschikbaarheid, kostprijs, (milieu)technische specificaties

1

Nee


NVT25

Deze stoffen worden momenteel al toegepast.

Melasse Melkwei Protamylasse Licht vervuilde butylglycol

2

NVT Nee, nog geen commercieel verkrijgbaar product

?

Nee, in ontwikkeling

Meerdere instellingen

Potentieel inzetbaar indien makelijk biodegradeerbaar en indien voldaan aan (milieu)technische eisen Potentieel inzetbaar indien voldaan aan (milieu)technische eisen Potentieel inzetbaar maar verder onderzoek nodig naar verbetering technologie. Prijs is hoog in vgl met reguliere producten.

Oxides en Peroxides

Zuurstofafgevende componenten

Detergenten uit afvalverwerking

2

Stikstof

Nutriënten voor biologische stimulatie of gronden waterzuivering Nutriënten voor biologische stimulatie of gronden waterzuivering Nutriënten biologische grondreiniging, grondverbeteraar pH controle

Nutriënten in afvalstoffen

2

Fosfor

Nutriënten algemeen

Kalk

23

23

NVT

Fosfor gerecycleerd uit mest/ afvalwater (vb. struviet) Koffiedik

Kalk afkomstig van drinkwaterwinningen

Toepasbaar, er zijn reeds praktijkvoorbeelden bekend. 1

Nee

Meerdere leveranciers vb. drinkwaterbedrijven

NVT

Toepasbaar

Categorie 1: Onmiddellijk inzetbaar als alternatief, Categorie 2: Potentieel inzetbaar, maar verder onderzoek nodig

24

Indien er geen verwijzing naar een patent werd teruggevonden in de geraadpleegde bronnen werd met ‘Nee’ of ‘Nvt’ (voor producten in onderzoeksfase) geantwoord. De aanwezigheid van een patent of patentaanvraag kan echter niet uitgesloten worden.

25

NVT: niet van toepassing Studie grondstoffen OVAM

45/71

Primaire grondstof

Toepassing (oa)


Categorie23


Leverancier/bedrijf

Onderzoek

Potentieelinschating Tauw – eigen opmerkingen

Nitraat, Sulfaat

Elektronacceptoren

2

?

NVT

Onbekend

Fe(0)

Reactieve wanden, ISCR

Productie uit zuren zoals zwavelzuur uit afvalverwerking Ontijzeringsslib uit drinkwaterproductie

2

Nee, in ontwikkeling

NVT

Studie: Reststoffenunie

Zuren

Electroreclamatie zware metalen Chemische grondreiniging Coagulanten

2

?

NVT

?

Toepasbaar indien voldoet aan (milieu)technische eisen Omzetten van geoxideerd ijzer naar metallisch ijzer (nulwaardig) kost veel energie. Onderzoek is noodzakelijk naar technische en economische haalbaarheid. Potentieel toepasbaar indien voldaan aan (milieu)technische eisen.

Basen Ijzerchloride

Chloorbleekloog, Peroxyazijnzuur,… Complexvormers Dithioniet

Chemische oxidatie Chemische ex-situ grondreiniging Reductans in saneringen

Afvalzuur uit afvalverwerking Afvalbasen uit afvalverwerking Ijzerchloride oplossing uit afbeitsen metalen FeCl2 en FeCl3 afval uit waterzuivering Out of live detergenten uit afvalverwerking Concentraten van RO

Dithioniet gerecycleerd uit waterzuivering Natriumaluminaat Flocculatie Na-aluminaat van het afbeitsen van AL-profielen Polyelektrolieten Flocculatie Ijzerchloride-oplossingen van afbeitsen van metaal 1: Categorie 1: Onmiddellijk inzetbaar als alternatief, Categorie 2: Potentieel inzetbaar, maar verder onderzoek nodig


46/71

II.4.2 Energie Tijdens bodemsaneringen wordt energie veelvuldig verbruikt. Uiteraard zijn alle vormen van groene energie een goed alternatief, zoals het aanwenden van wind- en zonne-energie. Tijdens de consultatie van kennisbronnen binnen Tauw werden als voorbeeld hiervan verwarming van de bodem in het kader van een sanering met zonne-energie aangehaald evenals het uitvoeren van een persluchtinjectie op windenergie. Als kanttekening werd vermeld dat de installatie van de windmolens werd verhinderd door buurtbewoners, omwille van de overlast veroorzaakt door windmolens. Een andere (potentiële) toepassing is de combinatie van warmte-koude-opslag met het saneren van grondwater. In de juiste (geologische) omgeving zou dit kunnen leiden tot een duurzame win-win situatie.

II.4.3 Groene saneringstechnieken Volgende vier groene alternatieven om saneringen uit te voeren kwamen naar voren uit de literatuurstudie en enquêtering: •

Fytoremediatie

•

Bioaugmentatie

•

Waterstofbubbling (injectie van waterstof)

•

Oxymat (productie van ozon uit omgevingslucht)

II.4.3.1 Fytoremediatie Bij Fytoremediatie worden planten of bomen ingezet voor de reiniging van de grond en/of het grondwater. De techniek gebruikt zonlicht als energiebron in plaats van fossiele brandstoffen en zet CO2 om in biomassa. Een reeds vaak toegepast voorbeeld is de inzet van rietvelden voor de afbraak van nitraten en fosfaten in afvalwater. In een proefproject dat op heden wordt uitgevoerd in opdracht van de OVAM worden populierenstekken geënt met geschikte bodembacteriën aangeplant in verontreinigde grond26. Ook de aanplanting van koolzaad op met zware metalen vervuilde landbouwgronden is een mooi voorbeeld. Op heden zijn er echter nog veel vragen rond effectiviteit, technische haalbaarheid en kosten in Vlaanderen. Op basis van de literatuurstudie werd volgende info rond fytoremediatie bekomen: Wanneer men spreekt over fytoremediatie zijn verschillende processen onderscheidbaar. Er zijn echter 3 hoofdmechanismen: hydraulische controle, bodembedekking/sanering (6 specifieke 27 processen), en de aanleg van wetlands (2 specifieke processen) .

26

Bron: OVAM.link editie 12 (Juni 2013) “Hoe populieren en warmtepompen bodemsanering groener maken” Bron: NAVFAC. Phytoremediation web tool [on line]. NAVFAC. Beschikbaar op https://ert2.navfac.navy.mil/template.aspx#tool=Phytoremediation&page=Ref [datum van opzoeking: 5/06/2013]. Deze site werd bekomen via een link op Surf (The Sustainable Remediation Forum): http://www.sustainableremediation.org/ 27


47/71

Fytoremediatie o.b.v.hydraulische controle houdt in dat planten een grote hoeveelheid vervuild 28 water aantrekken zodat de (regionale) stroming hiervan gecontroleerd wordt . Bodembedekking/sanering heeft betrekking op alle processen die gebruik maken van de natuurlijke processen van de plant om verontreinigingen te verwijderen, vast te zetten of te veranderen van structuur. Voorbeelden van dit proces zijn fytovervluchtiging, fyto-extractie, rhizodegradatie, fytotransformatie en fytostabilisatie Het aanleggen van wetlands kan opgedeeld worden in 2 groepen. Enerzijds de oppervlakte wetlands waarbij de planten hun wortels in het sediment van het wetland groeien. Bij deze wetlands stroomt het oppervlaktewater rond de stengels en de bladeren. Dit soort wetland lijkt sterk op een natuurlijk wetland. Anderzijds zijn er wetlands waarbij de wortels van de planten in een aangelegd medium groeien (kleine stenen, gravel, zand of bodem). Het verontreinigd water zal bijgevolg onder de oppervlakte van de media stromen en enkel in contact komen met de wortels en rhizomen van de plant. Bij dit type aangelegd wetland is de verontreiniging niet zichtbaar en komt deze ook niet in contact met dieren in de natuur. De planten die aangelegd worden maken tevens gebruik van (een mix) van de onder bodembedekking/sanering vernoemde mechanismen. In bijlage 6 zijn figuren opgenomen van een natuurlijk wetland, een oppervlakte wetland en een wetland op kunstmatig medium (bijlage 6, figuren 6, 7 en 8). II.4.3.2 Bio-augmentatie Bij bioremediatie is het de bedoeling de condities in de bodem te optimaliseren teneinde de micro-organismen aanwezig in de bodem te stimuleren om de aanwezige verontreinigingen biologisch af te breken. Wanneer de vereiste bacteriën (in veel gevallen gaat het om dehalococcoides ethenogenes) niet aanwezig zijn in de aquifer en de omstandigheden er zich toe lenen, kunnen de bacteriën aan de bodem worden toegevoegd. Dit is bio-augmentatie. Bacteriën worden dan opgekweekt in bacterieculturen op labo-schaal. Dit kan worden beschouwd als primaire grondstof. Wanneer de link wordt gelegd met grondstoffen, kan deze praktijk worden vervangen door het oppompen van de benodigde bacteriën van een locatie (vb een andere sanering) waarvan de aanwezigheid van de nodige bacteriën gekend is. De bacteriën worden dan onder strikt anaërobe omstandigheden getransporteerd naar de te saneren locatie en worden geïnjecteerd in het grondwater. Op deze manier wordt bioaugmentatie een techniek waarbij grondstoffen worden gebruikt. II.4.3.3 Waterstofbubbling Met behulp van zonne-energie wordt waterstofgas geproduceerd, hetgeen nadien in de bodem wordt geïnjecteerd. Het waterstofgas stimuleert de biologische afbraak van VOCl. Waterstof kan op de saneringslocatie worden geproduceerd via een brandstofcel. Door gelijkspanning op twee elektroden in een waterige omgeving te zetten ontstaat waterstof en zuurstof door elektrolyse van water. Op deze wijze is het mogelijk om het waterstofgas bovengronds te produceren, op te vangen, onder druk te zetten en vervolgens te injecteren. Een nadeel van deze techniek is dat als waterstof en zuurstof met elkaar in contact komen, het zeer gevaarlijke en explosieve “knalgas” ontstaat. Hiervoor kunnen echter wel de nodige veiligheids- en detectievoorzieningen worden getroffen, hetgeen dan weer kosten met zich meebrengt. 28

Bron: Theuws, P., Wilschut, M. (2009). Healing Urban Landscapes [on line]. Topos. Beschikbaar op http://edepot.wur.nl/165014 [datum van opzoeking: 10/06/2013] Studie grondstoffen OVAM

48/71

Door Tauw wordt binnenkort een proefproject rond waterstofbubbling opgestart in opdracht van OVAM.

II.4.3.4 Ozonproductie uit omgevingslucht Verhoeve milieu bracht in de enquête het concept van ozonproductie uit omgevingslucht naar voor. Hierbij wordt op de site ozon geproduceerd met een generator (Oxymat), gebruik makend van de omgevingslucht en op basis van groene stroom. Volgens Verhoeve milieu is deze reeds veelvuldig toegepaste methode onmiddellijk inzetbaar en toepasbaar. De kost is vergelijkbaar met deze van vloeibare zuurstof en als enige nadeel wordt aangehaald dat de bedrijfszekerheid iets kleiner is dan wanneer vloeibare zuurstof wordt gebruikt. Wanneer grote hoeveelheden zuurstof vereist zijn, wordt het transport van vloeibare zuurstof op deze manier vermeden.


49/71

DEEL III: Besluit III.1 Algemeen besluit Voorliggende studie heeft op basis van een marktonderzoek en een literatuurstudie een oplijsting gemaakt van mogelijke grondstoffen die kunnen worden toegepast bij bodemsaneringswerken. De grondstoffen zijn opgedeeld in onmiddellijk toepasbaar en toepasbaar na verder onderzoek. De grondstoffen kunnen soms slechts in zeer specifieke saneringstoepassingen worden aangewend, en de voorgestelde grondstof moet steeds voldoen aan de geldende wetgeving en aan de voorwaarden van samenstelling of gebruik, vastgesteld in het conformiteitsattest van het bodemsaneringsproject, het beperkte bodemsaneringsproject of het risicobeheersplan, afgeleverd door de OVAM conform het bodemdecreet. Gezien de grote hoeveelheid informatie die werd bekomen, was het niet mogelijk om voor alle alternatieve grondstoffen de (vereiste) fysische en chemische eigenschappen gedetailleerd te bestuderen. Netwerken zoals het Symbiose-netwerk kunnen een handig hulpmiddel vormen voor het vinden van (nog niet toegepaste) alternatieve grondstoffen. Toepasbaarheid binnen (ambtshalve) bestekken Met betrekking tot de toepassing van deze studie binnen de opmaak van (ambtshalve) bestekken kan gebruik gemaakt worden van alternatieve grondstoffen die binnen categorie 1 ‘onmiddellijk toepasbaar’ vallen (tabellen 3 & 4). Specifiek besluit per categorie van alternatieve grondstoffen De (potentiële) alternatieve grondstoffen kan men als volgt onderverdelen: 1. Bouw(technische)stoffen Wat betreft grondstoffen aangewend als bouwstoffen binnen bodemsaneringen, kan een directe link worden gelegd naar de bouwsector, waar op heden veel onderzoek gebeurt naar zowel recyclage en hergebruik van bouwstoffen als naar grondstoffen, gemaakt uit afvalstoffen. Gezien de grote algemene vraag vanuit de bouwsector, het grote aanbod en het vele onderzoek dat hier al naar wordt gevoerd, is deze groep van alternatieve grondstoffen veelbelovend voor toepasbaarheid binnen bodemsaneringswerken. Binnen de bodemsaneringswerken situeren de belangrijkste toepassingen van deze stoffen zich vooral binnen de isolatie-, immobilisatie- en solidificatietechnieken alsook de civieltechnische herstelwerkzaamheden. 2. Chemische stoffen Binnen de groep van chemische stoffen zijn het merendeel van de potentiële alternatieve grondstoffen terug te vinden binnen de afvalverwerking. De potentiële toepasbaarheid van deze stoffen is afhankelijk van de vereiste fysische en chemische eigenschappen en de ontwikkeling van de hieraan gekoppelde scheidings- en zuiveringstechnieken. De noodzaak tot bijkomend onderzoek/ontwikkeling in combinatie met een relatief beperkte afzetmarkt (zeker binnen de bodemsaneringssector), maakt dat de potentiële toepasbaarheid voor een groot aandeel van de opgelijste stoffen vanuit economisch perspectief als laag wordt ingeschat. Binnen deze Studie grondstoffen OVAM

50/71

groep hebben de elektrondonoren (ten behoeve van gestimuleerde biologische afbraak), gezien de toenemende relevantie van gestimuleerde biologische afbraak binnen de bodemsaneringssector, het grootste potentieel.

III.2 Mogelijk vervolgtraject Op basis van de gegevens van voorliggende studie kunnen onderstaande alternatieve grondstoffen in aanmerking komen voor bijkomend onderzoek: •

Het grootste potentieel aan alternatieve grondstoffen binnen bodemsaneringswerken bevindt zich binnen de groep van bouw(technische)grondstoffen en meer specifiek de grondstoffen voor isolatie-, immobilisatie- en solidificatietechnieken. Gezien het grote aanbod, verdient bijkomend onderzoek naar de huidige en potentiële toepassingen van alternatieve grondstoffen vanuit de afvalverwerkingssector (vb. bodemassen & vliegassen) een aanbeveling

•

Binnen de groep van de alternatieve chemische grondstoffen verdient bijkomend onderzoek naar potentiële elektrondonoren ten behoeve van gestimuleerde biologische afbraak, gezien de (toenemende) relevantie binnen de bodemsaneringssector, een aanbeveling


51/71


52/71

DEEL IV: Bijlagen


53/71


54/71

Bijlage 1: Brochure IRCOW

55/71

Case Studies

Coordinating Unit:

Five Case Studies will be performed within the activities of the IRCOW project aiming at:

Coordinator details: Dr. Iñigo Vegas Tecnalia Research & Innovation Construction Unit Geldo Parque Tecnológico de Bizkaia Ed. 700 48160 Derio-Bizkaia, Spain tel +34-94 607 33 00 fax +34-94 607 33 49 e-mail: [email protected]

Partners: VITO, Belgium IVL Swedish Environmental Research Institute, Sweden Institute for Ecology of Industrial Areas, Poland Acciona Infraestructuras, S.A., Spain D'Appolonia S.P.A., Italy TITECH GmbH, Germany Derribos Petralanda, S.L., Spain Ingenieurbüro Trinius GmbH, Germany Conenor Ltd, Finland ATON-HT S.A., Poland Brijsse Minerals & Recycling, Belgium Jacobs NV, Belgium

Project acronym:

IRCOW

Grant Agreement No.: Project start date: Project duration:

265212 17 Jan 2011 36 months

www.ircow.eu

validation of the new C&DW recycling solutions in real conditions

demonstration of the efficiency of products and components manufactured with C&DW recycled materials

validation of optimal supply chain models and the web based system for reuse of building components

providing the stakeholders with information on the global performance of the IRCOW approaches

Þ Case Study 1 selective demolition of an industrial/service building in the Basque Country, Spain Þ Case Study 2 selective demolition of a wood-based building in Sweden Þ Case Study 3 selective dismantling and onsite treatment of fibrous materials in Poland

www.dreamstimefree.com

Tecnalia Research & Innovation Construction Unit

Case Studies

Project Consortium:

Þ Case Study 4 construction of a large size office building in Madrid, Spain Þ Case Study 5 construction of a medium size industrial building to demonstrate new cement based applications with the use of recycled aggregates, Antwerp, Belgium.

Project activities will lead to the development of a new business model: a dedicated, new quality service in which C&DW streams are considered as resource contributing to an improved cost efficiency of the construction and demolition efforts. Project Funded under the EU FP7 Framework Programme

Ü Latest assessments show that about 380 million tonnes of construction and demolition waste (excluding materials from excavation activities) is generated in the EU per year i.e. 31% of the total waste generation in the EU. Ü More than 50% of all materials extracted from earth are transformed into construction materials and products

Ó www.wrap.org.uk

Ü The reuse rate is estimated to be less than 10% of the recovered C&DW materials

Ü The traditional recycling systems do not guarantee sufficient quality to use the derived recycled products in high grade applications. Thus, the challenge for obtaining upgraded C&D recycled materials lies in finding the right combination of inexpensive traditional separation techniques with further advanced automated sorting techniques easily adaptable to diverse generation scenarios.

Ó www.wrap.org.uk

Ü Except for metals, the recovery rates for the other C&DW fractions in the EU remain well below the 2020 target. The rates of reuse of construction components and materials are also low. There is a need for developing efficient strategies to favour reuse of these materials as a preferable management option.

Ü According to rough estimates only 6% of concrete aggregates is currently used in high-grade concrete applications the rest being traditionally used in certain low grade applications. Ü Construction sector accounts for almost 20% of the total plastic consumption in Western Europe. At the same time polymer production accounts for the largest proportion of resource use in plastic product manufacture. Using recycled plastics may help reduce the energy and CO2 embodied in the manufacturing processes of insulating materials.

Directive 2008/98/EC on Waste: By 2020 the material recovery of non-hazardous C&DW shall be increased to a minimum of 70% by weight.

IRCOW objectives

The current EU waste legislation as well as overall approach to innovation sets up a number of challenges referring to waste management, material recovery, efficient use of resources etc. One of the issues that has recently become in the focus of policies of local, regional or national public authorities as well as interests of construction companies and technology providers is the beneficial use and recycling of construction and demolition waste (C&DW).

Why IRCOW project?

C&DW needs and challenges

What is the project aiming to achieve? The overall aim set up for the IRCOW project will be achieved by the following lines of action: Ü create innovative strategies promoting the reuse of building components / products and preparing new building solutions for reuse activities The project will attempt to formulate and optimize configurations of supply chain networks ensuring at least a 10% reuse (by weight) of C&DW materials or components arising in demolition and building activities. Additionally, critical factors will be identified (legal, economical, technical, environmental and social) which may act as bottlenecks or opportunities in the reuse of building components. A web based service will be developed within the project to demonstrate how the implementation of the mitigation strategies and reuse options developed during the project can be facilitated among the different agents in the supply chain.

Ü create high quality recycling systems by means of advanced solutions for C&DW sorting and processing to improve the quality of C&D recycled materials: aggregates, wood, plastics, granular gypsum from mixed streams and emerging waste materials High grade applications of C&DW require advanced solutions of their sorting and processing. These include e.g. automated sorting systems which will ensure that the obtained aggregates are of adequate high quality. The developed sorting and processing systems must demonstrate appropriate robustness in terms of adaptation to diverse waste generation scenarios and different onsite and/or offsite applications. The onsite and offsite schemes will be focused in particular on the following types of materials: C&DW plastic sorting and processing by combining traditional methods with advanced solutions (e.g. NIR, compact extruders), recovery of C&DW wood fibres and polymers for the manufacture of wood-polymer composites and C&DW fibrous materials e.g. asbestos using microwave energy thermal treatments-MTT.

Ü design, test, develop high grade construction products elaborated with C&DW recycled materials The obtained C&DW recyclables will be used to design, fabricate and test feasible and optimized solutions for construction materials such as cement based materials using recycled aggregates; acoustic insulation boards with C&DW recycled granular gypsum, low conductivity thermal insulators with C&DW recycled plastic, wood/polymer composites using high percentages of C&DW recycled wood fiber and plastic etc.

Using the above mentioned materials as examples, recommendations will be developed on how to apply ecodesign methods at the early phase of a new product development processes to improve the feasibility of the “end-of-life” approaches.

Ü to evaluate the technical, economic, environmental and human health performance of IRCOW solutions To raise confidence of the building industry in using the recycled C&D materials or products based on recycled materials and in order to comply with the current/future legislation a dedicated, a user friendly computer model will be developed. It will assist the construction industry to select the most appropriate and sustainable strategies for the recycled C&D materials that will comply with the legislation as well as minimise the related potential environmental and health risks. The practices, processes and products investigated and demonstrated within the IRCOW project will be assessed from the viewpoint of their techno-economic viability and competitiveness compared to the existing alternatives.

IRCOW findings will contribute to setting the basis for specific European policies on C&D waste aiming at fostering a high and efficient level of material recovery. © CONENOR

Bijlage 2: Technieken en producten IRCOW

57/71

Tomra sorteertechnologie:

Figuur 1: Bijna-infrarood + elektromagnetische sensor

Figuur 2: Kleurencamera + elektromagnetische sensor

In de volgende link wordt getoond hoe gips in de praktijk wordt verwijderd uit bouw- en sloopafval met behulp van de bijna-infraroodsensor en de elektromagnetische sensor: http://www.titech.com/waste-sorting/construction-demolition-10705

59/71

Conenor: Geëxtrudeerde composieten

Figuur 3: Machine om composieten te maken: Multirotor Conex® Wood Extruder

Figuur 4: Grondstof en eindproduct.

60/71

Vito: Case Study in de haven van Antwerpen

Figuur 5: Schets van het afvalpark grotendeels opgetrokken uit gerecycleerd bouw- en sloopafval.

61/71

Bijlage 3: Lijst saneringstechnieken en gekende grondstoffen

63/71

Lijst saneringstechnieken en gekende grondstoffen Contactpersoon Ward Goyens Datum 25 september 2013 Kenmerk N001-9591469WDG-V04-BE

1 Inleiding In onderstaande paragrafen worden de voornaamste saneringstechnieken en hun belangrijkste grondstoffen en (verbruiks)materialen opgelijst. De primaire grondstoffen kunnen mogelijks vervangen worden door alternatieve grondstoffen (afvalstoffen einde afvalfase). Waar mogelijk werden al enkele gekende alternatieve grondstoffen opgelijst. De primaire grondstoffen zullen verder worden uitgediept door middel van een literatuurstudie, vervolgens zullen door middel van literatuurstudie en marktbevraging de mogelijke alternatieve grondstoffen geselecteerd en gerapporteerd worden. In voorliggend document werden waar mogelijk eveneens de relevante andere verbruiksmaterialen en niet-verbruiksmaterialen opgelijst. Referenties: De opbouw van dit document is gebaseerd op kennis vanuit • Ervaring van Tauw België en Nederland • •

BodemsaneringsSelectieSysteem (BOSS) ( http://www.emis.vito.be/bossbodemsaneringsselectiesysteem) WaterzuiveringsSelectieSysteem (WaSS) (http://www.emis.vito.be/wass-

• •

waterzuiveringsselectiesysteem) Codes van goede praktijk beschikbaar op de website van de OVAM Online informatie op www.sikb.nl & www.bodemrichtlijn.nl

Grondstoffen saneringstechnieken

1\35

Kenmerk N001-9591469WDG-V04-BE

2 Inhoudstafel Lijst saneringstechnieken en gekende grondstoffen ....................................................................... 1 1 Inleiding .................................................................................................................................... 1 2 Inhoudstafel.............................................................................................................................. 2 3 4

Ontgraving................................................................................................................................ 4 In-situ saneringstechnieken...................................................................................................... 5 4.1 Extractieve in-situ technieken ............................................................................................ 5 4.1.1 4.1.2 4.1.3

Bodemluchtextractie en persluchtinjectie (& biosparging, -venting) ......................... 5 Pump & treat ............................................................................................................. 6 Surfactant / co-solvent flushing................................................................................. 7

4.2 Chemische in-situ technieken ............................................................................................ 8 4.2.1 ISCO ......................................................................................................................... 8 4.2.2 ISCR ......................................................................................................................... 9 4.3 Gestimuleerde biologische afbraak.................................................................................. 10 4.3.1 Gestimuleerde aerobe afbraak ............................................................................... 10 4.3.2 Gestimuleerde anaerobe afbraak ........................................................................... 11 4.4 4.5 4.6

Reactieve schermen ........................................................................................................ 13 Electroreclamatie van zware metalen .............................................................................. 14 Thermische technieken.................................................................................................... 15

4.6.1 4.6.2 4.6.3 5

Injectie van stoom of warme lucht .......................................................................... 15 Electromagnetische opwarming.............................................................................. 15 Opwarming door conductie ..................................................................................... 16

Isolatie en immobilisatie ......................................................................................................... 17 5.1 Ex-situ & in-situ immobilisatie, bioprecipitatie .................................................................. 17 5.1.1 Cementatie, chemische immobilisatie .................................................................... 18 5.1.2 Vitrificatie ................................................................................................................ 18 5.2 Horizontale bovenafdichting............................................................................................. 18 5.3 Horizontale onderafdichting ............................................................................................. 19

6

2\35

5.4 Waterkerende verticale afdichtingen................................................................................ 20 Ex-situ grondwaterzuivering ................................................................................................... 22 6.1 Actieve koolfiltratie ........................................................................................................... 22 6.2 6.3 6.4

Zandfiltratie ...................................................................................................................... 23 Precipitatie, coagulatie en flocculatie............................................................................... 23 Chemische oxidatietechnieken ........................................................................................ 24

6.5 6.6 6.7

Luchtstrippen ................................................................................................................... 25 Biologische waterzuivering (aëroob)................................................................................ 25 Membraanfiltratie ............................................................................................................. 27



6.8 Ionenwisseling ................................................................................................................. 27 7 Ex-situ (bodem)luchtzuivering ................................................................................................ 29 7.1 Actieve koolfiltratie ........................................................................................................... 29 7.2 7.3 7.4 8

Biofilter ............................................................................................................................. 29 Katalytische verbranding.................................................................................................. 30 Thermische verbranding .................................................................................................. 30

Ex-situ grondreinigingsmethoden........................................................................................... 31 8.1 Fysico-chemische reiniging.............................................................................................. 31 8.2 Biologische reiniging ........................................................................................................ 31

8.3 Thermische reiniging........................................................................................................ 31 9 Deponie .................................................................................................................................. 33 10 Fytoremediatie ................................................................................................................. 34


3\35


3 Ontgraving Ontgraven van grond wordt uitgevoerd voor een snelle bulkverwijdering van verontreinigde grond boven de (verlaagde) grondwaterspiegel. Afhankelijk van de diepte, de aanwezige infrastructuur en de grondwaterstand wordt een ontgraving met bemaling en/of stabiliteitsmaatregelen uitgevoerd. Onder ontgraving is ook de techniek van uitboren of verbuisd ontgraven opgenomen. Tijdelijke stockage van verontreinigde grond dient te gebeuren op vloeistofdichte folie’s. Tijdens de aanvulling dient men voor de keuze van het aanvulmateriaal rekening te houden met de vereiste stabieltechnische randvoorwaarden (in functie van het gebruik van het terrein). Ontgraven verontreinigde gronden kunnen on- of off-site verwerkt of geborgen worden zie hiervoor verwerking van grond (hoofdstuk 8) Opgepompt bemalingswater dient gezuiverd te worden zie hiervoor grondwaterzuivering (hoofdstuk 6)

1. Primaire grondstoffen •

• • •

•

Aanvulmateriaal: − Aanvulzand van eerste winning (groeve- of scheldezand) − Onderfundering − Rolgrind − Stabilisé Vloeistofdichte kunststoffolie Geotextiel Stabiliteitsmaatregelen − Stalen damwanden − Houten Berlinerwanden vb: duurzaam alternatief voor houten wanden − Secanspalenwand vb: opmengen met biologische vezels − Soilmixwanden Extractiefilters ten behoeve van de bemaling

2. Reeds gekende alternatieve grondstoffen •

Aanvulmateriaal: − Aanvulgrond (hergebruik) − Onderfundering − Gecertificeerd (cfr. eenheidsregelement) puinmateriaal

3. Niet-verbruiksgoederen • •

4\35

Hydraulisch graafmateriaal Pompen



• • •

Leidingwerk Werfkeet / materiaalcontainer Generator

4 In-situ saneringstechnieken 4.1

Extractieve in-situ technieken

4.1.1

Bodemluchtextractie en persluchtinjectie (& biosparging, -venting)

Bodemluchtextractie (BLE) is een bodemsaneringstechniek waarbij bodemlucht aan de onverzadigde zone wordt onttrokken met behulp van verticale onttrekkingsfilters of horizontale drains en één of meerdere pompen. Door de ontrekking van bodemlucht worden vluchtige verbindingen uit de onverzadigde zone verwijderd en wordt propere, zuurstofrijke, lucht aangevoerd. Door de verlaging van de concentraties in de gasfase zal het evenwicht tussen de vloeibare fase (grondwater en water rond de gronddeeltjes) en gasfase zich opnieuw instellen met een verlaging van de concentraties in de waterfase als gevolg. Voor de behandeling van met vluchtige verbindingen verontreinigd grondwater wordt BLE in de onverzadigde zone gecombineerd met persluchtinjectie (PLI). De injectie van perslucht in het grondwater bevordert de vervluchtiging van in grondwater opgeloste vluchtige verbindingen naar de onverzadigde zone. Een typisch bodemluchtextractie- en persluchtsysteem bestaat uit één of meerdere verticale of horizontale extractiefilters voorzien van afsluitkleppen, een valse luchtinlaat, een condensatievat, een drukvat een blower (ventilator) of vacuümpomp, het nodige leidingwerk, meetapparatuur (druk- en debietsmeters) en bemonsteringskranen. De afgezogen lucht wordt bovengronds gereinigd met behulp van een actief koolfilter, een biofilter of katalytische oxidatie. Het maaiveld dient bij voorkeur voorzien te zijn van een luchtondoorlatende afdekking of afdichting (= vergroten van de invloedstraal BLE). 1. Primaire grondstoffen • • • •

Filtergrind en –zand Bentoniet (tbv groutmengsel) Cement (tbv groutmengsel) Afdekfolie

•

Zuiveringstechnieken (actief kool, biofilter, katalytische oxidatie (naverbranding)) zie hoofdstuk 7


5\35


• •

Extractiefilters Leidingwerk en koppelingen

3. Niet-verbruiksmaterialen • Container • Blower of vacuümpomp 4.1.2

Pump & treat

Pump & treat bestaat uit het verwijderen van verontreiniging opgelost in het grondwater door middel van het oppompen van het grondwater met een grondwaterextractiesysteem, waarna het bovengronds wordt gezuiverd in een (mobiele) waterzuiveringsinstallatie. Bij actieve extractie wordt doorgaans gebruik gemaakt van verticale filters: buizen met verfiltering in de waterverzadigde zone, waaruit, door middel van inhangers of pompsystemen die in de buis kunnen worden neergelaten, op actieve wijze grondwater wordt opgepompt. Een typisch pump & treat systeem bestaat uit één of meerdere verticale of horizontale extractiefilters, voorzien van het nodige leidingwerk, bemonsteringskranen, afsluitkleppen, pompen (deepwells of vacuümpompen), sturing (bekabeling, wachtbuizen), meetapparatuur (debietkranen). Het grondwater wordt bovengronds gezuiverd in een (mobiele) zuiveringsinstallatie met behulp van één of meerder van volgende onderdelen (afhankelijk van het type verontreiniging en de verontreinigingsgraad): olie/water-afscheider, zandfilter, plaatbeluchter, striptoren, (nat- en/of luchtzijdig) actief koolfilter, ionenwisselaar (harsen met regeneratievloeistof (zoutoplossing)), gefixeerde biomassa (biofilter), chemische oxidatie, chemische reductie, membraanfiltratie. De processtroom kan eveneens een fysico-chemische (voor)behandeling krijgen met precipiterende, coagulerende of flocculerende chemicaliën. Zuur of loog kunnen worden toegepast om precipitatie en verstopping van de zuivering te voorkomen. Onder pump & treat zijn ook volgende technieken opgenomen • Selectieve drijflaagverwijdering (skimmen, dual-phase pompen•

Hoogvacuümextractie (HVE)

1. Primaire grondstoffen • • •

Filtergrind en –zand Bentoniet (tbv groutmengsel) Cement (tbv groutmengsel)

•

Zuiveringstechnieken (actief kool, biofilter, katalytische oxidatie (naverbranding)) zie hoofdstuk 6 Extractiefilters

•

6\35



•

Leidingwerk en koppelingen

2. Niet-verbruiksmaterialen • Container • Vacuümpomp of deepwells 4.1.3

Surfactant / co-solvent flushing

(Bio)Surfactant flushing (in combinatie met pump & treat) De (schijnbare) oplosbaarheid of de beschikbaarheid van de te verwijderen contaminant kan worden verhoogd door het toevoegen van voor dit doel geschikte stoffen aan de verontreinigde zone. Voorbeelden zijn surfactanten (detergenten). Detergenten verlagen de oppervlaktespanning tussen de waterige en niet-waterige fase en (1) vergemakkelijken als dusdanig het vrijkomen van hydrofobe bestanddelen die door capillaire krachten “gevangen” zaten in de bodemporiën en (2) verhogen de oplosbaarheid van de niet-waterige fase in het grondwater. Aldus bekomt men een sterke toename van de vuilvracht in het grondwater, die via pump & treat kan worden verwijderd.

Co-solvent flushing Het principe van de co-solventspoeling berust op een vloeistof-vloeistof extractie. De contaminant heeft een beduidend hogere oplosbaarheid in alcohol dan in water en gaat op deze wijze over van puur-produktfase naar waterfase, die vervolgens kan worden verwijderd door pump & treat. Voorbeelden van geschikte alcoholen zijn ethanol en isopropylalcohol. Bij gebruik van ethanol bekomt men nog een aanzienlijk bijkomend voordeel. Ethanol is immers een goede potentiële koolstofbron voor natuurlijke afbraak. Het effect van ethanolextractie is dus tweevoudig: in eerste instantie is er sprake van een fysisch verwijderingsmechanisme (vloeistofvloeistof extractie); in tweede instantie vormen de resten ethanol die in de bodem achterblijven de basis van een verdere sanering via (gestimuleerde) natuurlijke attenuatie. Het opgepompt mengsel dient vervolgens behandeld te worden. Dit kan met het MPP effluent systeem (scheiding van contaminant uit water/ethanolmengsel) gevolgd door een striptoren (polishing tot detectielimiet).

1. Primaire grondstoffen • •

Primaire grondstoffen eigen aan pump & treat zie paragraaf §4.1.2 Zuiveringstechnieken (actief kool, biofilter, katalytische oxidatie (naverbranding)) zie hoofdstuk 6


7\35


•

Surfactanten − (bio)tensiden: alkylglucoside AG-6210 (Akzo Nobel) − Polysorbaat 80 (Tween 80) (niet-ionogeen surfactant) −

Dowfax ® (niet-ionogeen surfactant via polymerisatie van etheenoxide, propeenoxide en buteenoxide)

−

AMA (amfoteer dipropionaat) Triton-X (niet-ionogeen surfactant polyethyleen oxide)

−

•

Solventen: −

• •

Alcoholen: methanol, ethanol, isopropylalcohol,…

Injectiefilters & peilbuizen (in het geval van vaste filters en grondwatermonitoring) Leidingwerk, verbindingen (resistentie materiaal in functie van het oxidans)

2. Niet-verbruiksmaterialen • Mengvat • Injectiepomp • manifold • Geoprobe

4.2

Chemische in-situ technieken

4.2.1

ISCO

In-situ chemische oxidatie (ISCO) is een saneringstechniek waarbij een oxidans gebruikt wordt om verontreiniging op abiotische wijze te oxideren tot onschadelijke en van nature in de bodem aanwezige producten. ISCO is enkel geschikt voor de sanering van organische bodemverontreinigingen in zowel de onverzadigde als de verzadigde zone. ISCO wordt meestal gebruikt in de verzadigde zone voor de sanering van (bron)zones met hoge concentraties aan verontreiniging. De meest gebruikte producten voor ISCO zijn gebaseerd op volgende oxidantia, al dan niet in combinatie met hulpstoffen: • Waterstofperoxide • Natrium- en kaliumpermanganaat • •

Natriumpersulfaat Ozon

De oxidantia kunnen toegediend worden met behulp van vaste filters (infiltratie, injectie, recirculatie, sparging), via direct push methoden of via grondmixen.

8\35



1. Primaire grondstoffen • • • •

Filtergrind en –zand (in het geval van vaste filters en/of het monitoringsnetwerk Bentoniet (tbv groutmengsel) Cement (tbv groutmengsel) Oxidantia en hulpstoffen −

• •

−

Fentons reagens = waterstofperoxide (5-10% (v/v)) + ijzersulfaat (20 – 100 mg/l) + HCl of H2SO4 (aanzuren bodem tot pH 3,5-5) Modified Fentons = waterstofperoxide + Fe (II) + complexvormer: EDTA

− −

(ethyleendiaminetetra-azijnzuur) of natriumtrifosfaat, citraat Geactiveerd natriumpercarbonaat (2Na2CO3.3H2O2) Kaliumpermanganaat (KMnO4) (vast) (0,5 – 4% (v/v))

− − −

Natriumpermanganaat (NaMnO4) (vloeistof) (tot 25% (v/v)) Natriumpersulfaat (Na2S2O8) (tot 5% (v/v)) Ozon (O3) (opgewekt met omgevingslucht of met zuurstof aangerijkte lucht via UV of

corona discharge. Ozongenerator wordt gekoeld met water. Omgevingslucht wordt gefilterd en gedroogd.) − Perozone = ozon + waterstofperoxide Injectiefilters & peilbuizen (in het geval van vaste filters en grondwatermonitoring) Leidingwerk, verbindingen (resistentie materiaal in functie van het oxidans)

2. Niet-verbruiksmaterialen • Mengvat • Injectiepomp • manifold • Geoprobe 4.2.2

ISCR

In-situ chemische reductie (ISCR) is een relatief nieuwe saneringstechniek waarbij een reductans gebruikt wordt om verontreiniging op abiotische wijze te reduceren. ISCR is potentieel in staat om verschillende soorten (persistente) organische verontreinigingen (pesticiden, PAK, dioxines, oplosmiddelen,..) te saneren. In feite is ISCR het omgekeerde van in-situ chemische oxidatie. De toepassing van ISCR vereist het in de verzadigde zone (meestal in de pluimzone) injecteren van een reductans. De aanmaak van het reductans kan gebeuren met gebiedseigen grondwater (push-pull, circulatiecellen) of met aangevoerd water. Tijdens het mengen en de injectie dient men zuurstofarme omstandigheden te creëren (vb. strippen met stikstofgas). De injectie kan via direct push of vaste filters plaatsvinden. Tijdens en na de injectieronde(s) wordt de verontreinigingssituatie opgevolgd door middel van een monitoringsnetwerk. 1. Primaire grondstoffen •

Filtergrind en –zand (in het geval van vaste filters en/of het monitoringsnetwerk)


9\35


•

Reductantia − Nulwaardig metaal (micro- of nanoschaal) − Ijzer, zink − Gekatalyseerde bimetallische partikels (micro- of nanoschaal) − Fe/Pd, Fe/Cu, Fe/Ni, Fe/Co, Fe/Ag, Fe/Au, Zn/Pd, Au/Pd, Ag/Pd − Gemodificeerde (nulwaardig) metaal partikels − Fe(0) + hydrofiele polymeren: poly(acryl)zuur, polysulfonzuur,… − Geëmulsifieerde (nulwaardig) metaal partikels − Fe(0) + plantaardige olie + surfactant − Ijzermineralen (Fe(II)) − Magnetiet, pyriet, glauconiet − Polysulfides − Dithioniet

• •

Injectiefilters & peilbuizen (in het geval van vaste filters en grondwatermonitoring) Leidingwerk & verbindingen

2. Niet-verbruiksmaterialen • Meng- en opslagvat(en) • Injectiepomp • Geoprobe

4.3 4.3.1

Gestimuleerde biologische afbraak Gestimuleerde aerobe afbraak

De biologische afbraak van verontreinigingen (zowel in de verzadigde als onverzadigde zone) kan gestimuleerd worden door water met 'additieven' te infiltreren. Zowel de aërobe als de anaërobe afbraak kan gestimuleerd worden door het toevoegen van specifieke electronenacceptoren of stoffen die de aërobe en eventuele anaërobe afbraak bevorderen. Zuurstof kan rechtstreeks worden ingebracht via biosparging, bioventing (zie hiervoor paragraaf §X PLI & BLE) of diffusie (iSOC™, Waterloo Emitter™). Door gebruik te maken van vloeibare (waterstofperoxide in waterige oplossing) of vaste peroxides (o.a. Ca-peroxide of commerciële slow-release vormen zoals ORC®, te injecteren als slurry) kunnen hogere gehalten aan zuurstof bereikt worden en grotere zuurstofvrachten per tijdseenheid worden toegediend. Indien te hoge gehalte aan peroxide worden gedoseerd, kunnen voor bacteriën echter toxische omstandigheden ontstaan. Vaste peroxides kunnen ook met direct push technieken worden geïnjecteerd. In sommige gevallen kan het ontbreken van nutriënten of bacteriën de afbraak limiteren. In dat geval kunnen deze worden gedoseerd met behulp van drains en/of verticale filters (hiervoor kan al dan niet grondwater opgepompt van de locatie gebruikt worden, dat aangerijkt met de toeslagstoffen of de bacteriën, kan worden geïnfiltreerd in de bodem. Doorgaans wordt ammoniumnitraat gebruikt als stikstofbron, en natrium- of kaliumfosfaat als fosforbron. Het inbrengen van bacteriën noemt men bio-augmentatie. Er bestaan commercieel verkrijgbare

10\35



bacteriële culturen die hiervoor gebruikt kunnen worden. Indien extractie gewenst is dient de techniek gecombineerd te worden met een wateronttrekking, veelal gevolgd door een waterzuivering. De techniek kan ook worden toegepast in de vorm van recycling cells (= extractie en herinjectie) 1. Primaire grondstoffen • •

•

• •

Filtergrind en –zand (in het geval van vaste filters en/of het monitoringsnetwerk) Zuurstofafgevende componenten − Waterstofperoxide in waterige oplossing − Vaste peroxides − Ca-peroxide: calciumoxyhydroxyde, calciumhydroxide, calciumcarbonaat (commercieel product ORC Advanced®) − Mg-peroxide (commercieel product ORC®)) − IXPER®-M (product op basis van magnesiumperoxide, magnesiumoxide, magnesiumhydroxide en magnesiumcarbonaat) − IXPER®-C (product op basis van calciumperoxide, calciumcarbonaat en calciumhydroxide) − Gel: Calciumfosfaatperoxide (Oxygel™) Nutriënten − ammoniumnitraat als stikstofbron − natrium- of kaliumfosfaat als fosforbron Injectiefilters & peilbuizen (in het geval van vaste filters en grondwatermonitoring) Leidingwerk & verbindingen

2. Niet-verbruiksmaterialen • Meng- en opslagvat(en) • Injectiepomp • Geoprobe 4.3.2

Gestimuleerde anaerobe afbraak

De anaerobe biologische afbraak van verontreiniging kan gestimuleerd worden door het infilteren/injecteren van een organisch substraat (= elektrondonor) ten behoeve van anaerobe reductie van de verontreiniging of van een elektronacceptor ten behoeve van de anaerobe oxidatie van de verontreiniging. Toediening van het substraat gebeurt meestal (als waterige oplossing) via drains of verticale filters. In geval geconcentreerde vormen worden toegediend, kan ook worden geopteerd voor direct push technieken of inwerken in de grond (ontgravingsvak of mixed-in-place). Daarnaast bestaan ook slow-release toepassingsvormen waarbij het organisch substraat wordt toegediend via socks die in verticale filters kunnen worden gehangen.


11\35


Er bestaan vele soorten van organische substraten die toepasbaar zijn. Deze kunnen worden onderverdeeld in snel werkende en traag werkende (slow-release). Gekende snelwerkende substraten zijn alcoholen (ethanol, methanol), melasse, NutrolaseTM (= protamylasse), lactaat, melkwei. Voorbeelden van slow-release substraten zijn HRCTM, al dan niet geëmulgeerde eetbare oliën, Cap 18TM. • Hydrogen Release Compound (HRC) is een polylactaatester dat bij contact met water,

•

hydrolyseert tot lactaat en glycerol. De vrijstelling van lactaat gebeurt traag, waarbij ook de vrijgekomen glycerol kan dienen als substraat. Plantaardige eetoliën zoals soja-olie, maïsolie en olijfolie zijn traagwerkend gezien hun beperkte wateroplosbaarheid. Daarom worden dergelijke eetoliën bij voorkeur als stabiele emulsie geïnjecteerd. Een belangrijk effect van olie als organisch substraat, is dat de te saneren organische polluenten zoals VOCl's direct partitioneren naar de oliefase. Dit fenomeen zorgt voor een directe concentratiesdaling na injectie van het substraat. Op langere termijn komen de VOCl's dan echter weer vrij, als de olie wordt gemetaboliseerd door bacteriën en oplost. CAP-18 is een commercieel verkrijgbare variant op basis van sojaolie.

•

EHC is geen louter organisch substraat, maar een combinatie van fijnkorrelig ijzer en een niet nader gedefinieerd organisch substraat dat in de bodem kan worden geïnjecteerd als slurry of aangebracht in sleuven. Het ijzer zal o.a. VOCl's chemisch reduceren (zie paragraaf §4.2.2 over ISCR), terwijl het organisch substraat tegelijkertijd microbiële dechlorering kan tot stand brengen.

Naast de indirecte inbreng van waterstof (via metabolisatie organisch substraat) kan ook geopteerd worden voor een rechtreekse injectie van puur waterstofgas (HiSOC®, waterloo emitter).

Sulfaat en nitraat kunnen gebruikt worden als elektronacceptor voor de oxidatie van bijvoorbeeld BTEX (deze fungeren dan als elektrondonor).


Elektrondonoren − snelwerkende substraten: alcoholen (ethanol, methanol), melasse, NutrolaseTM (= protamylasse) −

12\35

traagwerkende substraten: HRCTM, al dan niet geëmulgeerde eetbare oliën (soja, maïs, olijfolie, Cap 18TM −

EHC: fijnkorrelig ijzer + organische substraat (idem chemische reductie)

−

Waterstofgas



• • •

Elektronacceptoren − Nitraat, sulfaat Injectiefilters & peilbuizen (in het geval van vaste filters en grondwatermonitoring) Leidingwerk & verbindingen


Snelwerkende substraten: melasse, protamylasse, melkwei, glycerol

3. Niet-verbruiksmaterialen • Meng- en opslagvat(en) • Injectiepomp • Geoprobe

4.4

Reactieve schermen

Voor de beheersing van opgeloste verontreiniging (pluimzones) kan men reactieve schermen of wanden creëren. Reactieve wanden zorgen voor de degradatie van verontreiniging zodat het grondwater stroomafwaarts van de wand ‘proper’ is. Reactieve wanden worden stroomafwaarts van de pluimzone geplaatst en dwars op de grondwaterstromingsrichting. De plaatsing van de wanden kan gebeuren tot op 10 m-mv en bij voorkeur tot op een afsluitende grondlaag. Indien slechts enkele gedeelten van de wand permeabel zijn voor het grondwater spreekt men van een ‘funnel and gate’ systeem. Men kan volgende wanden onderscheiden: • Nulwaardig ijzer ISCR: Deze wanden bestaan uit een mengsel van granulair nulwaardig ijzer en filtergrind/zand. Eventueel kan een organisch substraat zijn bijgemengd (vb. EHC®) •

• • •

ter stimulatie van de biologische reductieve afbraak. Biologische barrières − Gestimuleerde oxidatieve afbraak (toevoeging van zuurstofafgevende componenten, zie paragraaf §2.3.1) − Gestimuleerde anaerobe afbraak (zie paragraaf §2.3.2) Turf Immobilisatie van zware metalen via ionuitwisseling Zeolieten Permeabele zeolieten zijn geschikt voor kationuitwisseling en dus de immobilisatie van zware metalen. Harsen voor ionenuitwisseling zie hoofdstuk 6

De permeabele wanden kunnen geplaatst worden door middel van • Draineermachine • •

Uitgraving met bekisting Soilmixing


13\35


•

Injectie met fracturatie


Inert permeabel filtermateriaal −

Filtergrind/zand

•

Nulwaardig ijzer,

• • •

pillared clays Granulair actief kool alumino-silicaten, zeolieten,

• • •

Zuurstofafgevende componenten zie paragraaf §4.3.1 Elektrondonoren zie paragraaf §4.3.2 Ionuitwisseling via harsen zie hoofdstuk 6

•

Opgepompt bemalingswater dient gezuiverd te worden zie hiervoor grondwaterzuivering hoofdstuk 6

• •

Peilbuizen (grondwatermonitoring) Folie, stalen damwanden, bentonietwanden (creatie funnel & gate systeem)


houtschors/houtkrulbarrière

3. Niet-verbruiksmaterialen • Hydraulisch graafmateriaal • Pompen (grondwaterverlaging) • Leidingwerk (grondwaterverlaging) • Tijdelijke stabiliteitsmaatregelen (vb. sleufbekisting)

4.5

Electroreclamatie van zware metalen

Electroreclamatie is een techniek die wordt toegepast voor het saneren van geïoniseerde of ioniseerbare verontreinigingen. De mobiliteit van de verontreinigingen worden gestimuleerd door het aanleggen van een elektrisch gelijkspanningsveld, waardoor geladen deeltjes naar de elektrodes getransporteerd worden. Voor een in-situ sanering van zware metalen worden een aantal elektroden met een vloeistofcirculatiesysteem geïnstalleerd. Het vloeistofcirculatiesysteem beheerst het reactiemilieu rondom de elektrode. Ter ondersteuning van de mobilisatie wordt zuur of base toegevoegd. De naar de elektrodes getransporteerde verontreinigingen worden via circulatievloeistof opgenomen en afgevoerd naar een zuiveringsinstallatie.

14\35




Zuren, basen

•

Opgepompte circulatievloeistof dient gezuiverd te worden zie hiervoor grondwaterzuivering hoofdstuk 6

• • •

Peilbuizen (grondwatermonitoring), extractiefilters (circulatiesysteem) Elektroden Leidingwerk (zuiveringsinstallatie)

2. Niet-verbruiksmaterialen • Pompen (grondwaterverlaging) • Container

4.6 4.6.1

Thermische technieken Injectie van stoom of warme lucht

Door de injectie van stoom of warme lucht in de bodem genereert men warmte ten behoeve van het vervluchtigen van polluenten. Bij deze techniek is de combinatie met een bodemluchtextractie/multifasenextractie noodzakelijjk (zie paragraaf §XX). 4.6.2

Electromagnetische opwarming

Naast stoominjectie, bestaan er andere manieren om de bodem te verwarmen om de polluenten te mobiliseren uit de bodem. Eén daarvan is door gebruik te maken van de elektrische weerstand van de bodem: door stroom te sturen doorheen de bodem, warmt deze op. De stroom (3 of 6 fasen wisselstroom) wordt via verticale, schuine of horizontale elektrodes (aangebracht met gewone boormethoden) in de bodem gebracht; de bodem fungeert als elektrische weerstand en ontwikkeld een warmte-energie die gelijk is aan R x I² (thermisch vermogen ontwikkeld in een weerstand R; I is de stroomsterkte in ampère). Omdat de elektrodes onderling uit fase zijn, stroomt de elektrische stroom van de ene elektrode naar alle omliggende elektrodes en vice versa. Het resultaat is een opwarming van de bodem, die zowel in de verzadigde als de onverzadigde zone kan worden gegenereerd. Omdat de stroom de weg kiest van de minste weerstand, zullen de bodemlagen die daarmee overeenstemmen, sterker verwarmd worden. Daar zal in-situ stoom worden gegenereerd, waarbij de contaminanten worden gemobiliseerd zoals hoger beschreven. Het grote voordeel van deze werkwijze is dat ook (en vooral) de slecht doorlaatbare bodemzones worden gereinigd. Zoals bij stoominjectie, dient ook bij toepassing van stroominjectie een dicht netwerk van (multifase) extractiefilters te worden voorzien om de vrijkomende polluenten op te vangen en ongewenste verspreiding (zowel verticaal, lateraal als naar de atmosfeer) te beperken.


15\35


4.6.3

Opwarming door conductie

De bodem kan eveneens opgewarmd worden door conductie van warmte vanuit een gesloten warmtewisselaar (vb. circulatie van hete lucht of warm water doorheen een netwerk van warmtewisselaars in de bodem). Bij de toepassing van deze techniek dient men eveneens extractiefilters te voorzien om vrijkomende polluenten op te vangen en ongewenste verspreiding te beperken. 1. Primaire grondstoffen •

Water ten behoeve van stoominjectie/circulatiesysteem

• •

Filterzand (installatie extractiefilters en/of elektroden) Opgepompte grondwater en/of bodemlucht dient gezuiverd te worden zie hiervoor grondwater- en bodemluchtzuivering

• • •

Peilbuizen (grondwatermonitoring), extractiefilters Elektroden Leidingwerk (zuiveringsinstallatie)

2. Niet-verbruiksmaterialen • Pompen (grondwaterverlaging) • Container

16\35



5 Isolatie en immobilisatie 5.1

Ex-situ & in-situ immobilisatie, bioprecipitatie

Ex-situ Immobilisatie is een technische ingreep waarmee de chemische en fysische eigenschappen van verontreinigde materialen worden gewijzigd met als doel de verontreinigingen in dat materiaal vast te leggen. Immobilisatie is een behandeling waarbij verontreinigende stoffen in een stabiele structuur worden vastgelegd, bijvoorbeeld door het ontstaan van onoplosbare producten als gevolg van een chemische reactie, of door het opslaan van een verontreinigende stof in een waterdicht, inert polymeer. Het immobilisatieproces heeft tot doel de verontreinigende componenten van een afvalstof dusdanig vast te leggen dat ze ook op langere termijn geen bedreiging meer vormen voor het milieu. Hierdoor wordt de mogelijkheid geschapen om (op zijn best) het immobilisaat nuttig toe te passen als bijvoorbeeld bouwmateriaal of (op zijn minst) het immobilisaat op een veilige wijze te kunnen storten. In-situ In-situ immobilisatie kan gebeuren door injectie van uithardende stoffen of stoffen waarmee de polluent een stabiele chemische neerslag vormt. Technieken gebaseerd op het toevoegen van organische of anorganische bindmiddelen: De vastlegging vindt plaats door het injecteren of in-situ inwerken van organische of anorganische bindmiddelen, die de doorlaatbaarheid van de bodem drastisch doen dalen waardoor de uitloging naar het grondwater sterk afneemt of de verspreidingssnelheid van de pollutie daalt. Mogelijke anorganische bindmiddelen of doorlaatbaarheidsverlagende stoffen zijn cement, bentoniet, ongebluste kalk, gips, Eventueel kunnen ook pollutie-sorberende stoffen mee worden toegepast (b.v. klei, zeolieten, oxides,) toegevoegd teneinde een additionele fysisch/chemische binding te bewerkstelligen. Infiltratie van uithardende stoffen is vooral geschikt voor de immobilisatie van anorganische verbindingen. De toepasbaarheid dient eerst op kleine schaal (labo/piloot) te worden uitgetest, waarbij uitloogproeven (kolom) op geïmmobiliseerd testmateriaal de werkzaamheid van de toeslagstoffen en de vereiste doseringen kunnen helpen bepalen. Sommige toeslagstoffen, zoals cement, kunnen de pH sterk verhogen hetgeen de mobiliteit van lood, arseen en complexe cyanides doet toenemen i.p.v. verlagen. De cementatie c.q. verlaging van de doorlaatbaarheid dient ook onderzocht en gegarandeerd te worden voor langere termijnen (b.v. verouderingstesten in het labo). De verwachte invloed op de hydrologie dient op voorhand goed te worden onderzocht (modellering; lange termijn monitoring in pilootzone,). Een specifieke toepassingsvorm is in-situ bioprecipitatie van zware metalen door injectie van een organisch substraat .


17\35


5.1.1

Cementatie, chemische immobilisatie

Technieken gebaseerd op het toevoegen van organische of anorganische bindmiddelen: De vastlegging vindt plaats door het doseren van organische of anorganische bindmiddelen, die de structuur van de grond dermate wijzigen dat geen transport van de verontreinigingen meer kan plaatsvinden. Anorganische bindmiddelen (cement, pozzolanen, vliegas (= alternatieve grondstof)) worden meestal toegepast voor het verkrijgen van een inkapseling van de verontreinigingen in een slecht doordringbare matrix. Vaak worden additieven (klei, zeoliet of waterglas) toegevoegd teneinde een additionele fysisch/chemische binding te bewerkstelligen. Organische bindmiddelen (bitumen, thermoharders) dragen veelal zorg voor een fysische inkapseling. 5.1.2

Vitrificatie

Bij vitrificatie ('verglazing) wordt de minerale bodemmatrix (doorgaans m.n. silicaten) gesmolten door sterke verhitting. Bij het terug stollen bij afkoeling worden de polluenten ingesloten in de verglaasde massa. 1. Primaire grondstoffen •

Bindmiddelen:

•

− Organische: bitumen, thermoharders (vb. Urea-formaldehyde, polyester) − Anorganisch: cement, ongebluste kalk, gips Additieven = silicium houdende stoffen: klei, zeoliet of waterglas (natriumsilicaat)

•

organisch substraat bioprecipitatie zie paragraaf §4.3.2


5.2

Bindmiddelen: − Anorganisch: pozzolanen, vliegas, gips

Horizontale bovenafdichting

De belangrijkste functie van een bovenafdichting is het voorkomen van contact met de verontreinigingen en het beperken van de infiltratie van neerslag of uitdamping van de verontreinigingen. Er zijn verschillende categorieën van afdichtende lagen die zich van elkaar onderscheiden door de aard van de toegepaste materialen. • Aanbrengen van een leeflaag (geotextiel en schone grond) • •

18\35

Aanbrengen van een kunstoffolie Aanbrengen van een beton/asfaltlaag



− −

De asfaltbetonlaag bestaat uit bitumen (voor 5 tot 10 %), zand, aggregaten en vulstoffen en wordt in een dikte van 6 tot 8 cm aangebracht. De cementbetonlaag bestaat uit een mengsel van zand, cement, water en eventueel grind. De uiteindelijke doorlatendheid wordt bepaald door de samenstelling van het zand/cementmengsel. Een betonlaag kan worden aangebracht door het storten van een enkele cm (5 tot enkele tientallen cm, afhankelijk van de toepassing) dikke betonnen

•

vloer of door het leggen van prefab platen. Aanbrengen van een kleilaag


geotextiel

• • •

kunststoffolie aanvulgrond (evt. teelaarde) asfalt: bitumen, zand, aggregaten, vulstoffen

• •

cementbeton: zand, cement, grind Kleilaag (vb. bentonietmatten)

2. Niet-verbruiksmaterialen N.v.t.

5.3

Horizontale onderafdichting

Een onderafdichting wordt aangelegd om verticale opwaartse (kwel) en neerwaartse (infiltratie) verspreiding van grondwater naar de diepte tegen te gaan en om kwel van grondwater bij grondwateronttrekkingen te voorkomen. In combinatie met een verticale afdichting kan een sterke reductie van de hoeveelheid te onttrekken en eventueel te zuiveren water plaatsvinden. • Aanbrengen van een kunstoffolie • • •

Aanbrengen van kleimatten Aanbrengen van een betonlaag Injectie van cement/bentoniet

•

Aanbrengen van een drainagelaag (optioneel)

De onderafdichting kan worden aangebracht door middel van injectie (vaste filters of direct push). Injectievloeistoffen kunnen bestaan uit bentoniet/cementmengsels (grout) of uit waterglas (oplosbaar natriumsilicaat) of organische harsen (polymeren) met bentoniet. Klei of leem is pas geschikt als onderafdichting als deze een lutumfractie (< 2µm) van meer dan 35% bevat en deze voor tenminste 15% uit zwellende mineralen bestaat.


19\35


Het verharden van waterglas vindt plaats via het mechanisme van vertraagde verharding of via het mechanisme van directe verharding (vb. waterglas met calciumchloride). In het geval van directe verharding worden bij de injectie twee verschillende vloeistoffen na elkaar in de bodem geperst waarna de chemische reactie in de bodem plaatsvindt. Bij deze reactie worden calciumsilicaat en natriumchloride gevormd. De doorlatendheid van de geïnjecteerde bodem wordt verlaagd doordat zich silica-sols en -gels in de poriën vormen. Dit hangt samen met een pH-verhoging van de oplossing in de bodem.

Primaire grondstoffen •

Grout: bentoniet en cement

• • •

Waterglas (Natriumsilicaat) & calciumchloride Kunststoffolie Beton

•

Drainagegrind

•

Vaste injectiefilters


5.4 Waterkerende verticale afdichtingen Diepwand Een diepwand is een permanente waterkerende constructie, al of niet voorzien van een verankering of stempeling. Diepwanden worden gemaakt door het graven van een smalle (0,40 tot 1,20 m breed) en relatief diepe sleuf en deze te vullen met een slecht doorlatende substantie. De gebruikte substanties bestaan voornamelijk uit bentoniet en cement waaraan desgewenst vulstoffen worden toegevoegd. Ook substanties als beton en plastisch beton wordt toegepast. In een diepwand kan ook een foliescherm worden aangebracht. Voor de aanleg van de cement-bentoniet diepwanden wordt gebruikt gemaakt van zowel een 1fase- als van een 2 fasensysteem. In een 1-fasesysteem wordt gebruik gemaakt van een cementbentoniet suspensie. Deze suspensie laat men uitharden nadat een sectie van de sleuf gereed is. In een 2-fasensysteem wordt eerst een bentonietspoeling toegepast en na voltooiing van het uitgraven van een sectie wordt deze steunvloeistof vervangen door de substantie die de definitieve wand gaat vormen. De steunvloeistof wordt vervangen door de sleuf van onderen uit via stortkokers vol te storten met het zwaardere mengsel. De steunvloeistof kan na regeneratie enige malen worden herbruikt.

20\35



Cement-bentonietwand Door het plaatsen van een schermwand of een combinatie scherm/foliewand kan een waterremmende of waterkerende wand verkregen worden. Door een kraan met makelaar wordt een speciale spuitplank in de bodem getrild of geheid. Tijdens het terugtrekken van het scherm wordt een waterremmend materiaal gedoseerd (bentoniet/cement, P.U.). Verloren stalendamwand Door het intrillen van een stalendamwand kan een waterkerende constructie bekomen worden. 1. Primaire grondstoffen • • •

Bentoniet Cement Kunststoffolie

•

Stalen damwand



21\35


6 Ex-situ grondwaterzuivering In dit hoofdstuk worden de belangrijkste grondwaterzuiveringstechnieken beschreven. In de praktijk worden deze technieken, afhankelijk van het type verontreiniging en de samenstelling van het grondwater, in combinatie gebruikt.

6.1

Actieve koolfiltratie

De werking van actief kool berust op de adsorptie van opgeloste verontreiniging aan het oppervlak van het actieve kool (groot inwendig oppervlak). De adsorptie eigenschappen verschillen per polluent en zijn onder andere afhankelijk van de molecuulgrootte en de polariteit. Actieve koolfiltratie vindt plaats door in een gepakte kolom grondwater te leiden. Het benodigde volume van de filter wordt bepaald door het debiet van het grondwater (minimale verblijftijd van ca. 15 minuten). Actieve koolfilters worden meestal in serie geplaatst om doorslag van verontreiniging te vermijden. Ijzer- en kalkneerslag kan het adsorberend vermogen van actief kool verkleinen. Actief kool kan geregenereerd worden via thermische desorptie (ca. 900 °C). Actieve kool wordt bereid door via een thermisch proces de gassen en onzuiverheden te verwijderen. Cokeskool, dus met steenkool als uitgangsproduct, geeft de hoogste kwaliteit van actieve kool, dus met de hoogste adsorptiecapaciteit voor dezelfde hoeveelheid. Het is ook de duurste vorm van actieve kool. Goedkopere uitgangsproducten met minder adsorptievermogen zijn bruinkoolcokes en organisch materiaal zoals turf of kokosnootdoppen Actieve kool is een verzameling poriën, waarvan de grootte en onderlinge verhoudingen worden bepaald door de gebruikte grondstof en de activatiemethode. Als grondstof kunnen in principe alle vezelhoudende materialen worden gebruikt, zoals pindadoppen, rijstschillen, beendermeel, turf, kokosnoten, vruchtpitten, steenkool en hout. Het gebruik van kokosnoten levert een zeer microporeuze actieve kool op, die in luchtzuivering goed inzetbaar is, vooral in filters met kleine hoeveelheden actieve kool. Hout daarentegen geeft van nature een vooral macroporeuze actieve kool, die geschikt is voor de verwijdering van de grote moleculen uit vloeistoffen. 1. Primaire grondstoffen • •

22\35

Actief kool vanuit cokes of bruinkool Actief kool vanuit organisch materiaal (kokoskool, pindadoppen, rijstschillen,..)



6.2

Zandfiltratie

Zandfiltratie wordt toegepast voor het verwijderen van zwevend stoffen, alsook drijvende en bezinkbare deeltjes. Het afvalwater stroomt verticaal doorheen een bed van fijn zand en/of grind. Aanwezige deeltjes worden verwijderd door middel van adsorptie of fysische inkapseling. Als de drukval over de filter te groot wordt, moet teruggespoeld worden. Het rendement van een zandfilter wordt bepaald door een tweetal manieren van werken van zandfilters, namelijk oppervlaktefiltratie en dieptefiltratie. Bij oppervlaktefiltratie worden de af te vangen deeltjes reeds boven op het filterbed afgevangen. Deze deeltjes vormen samen een macroporeuze koek die nieuwe deeltjes op een zeer effectieve wijze kunnen afvangen. Bij dieptefiltratie gaat het in het algemeen om kleinere deeltjes die moeilijker af te vangen zijn en die door adsorptie aan de zanddeeltjes hechten. Zandfilters worden meestal toegepast als voor- of nabehandeling van een processtroom. Het meest bekende voorbeeld is ontijzering van grondwater (na beluchting). 1. Primaire grondstoffen •

6.3

Filterzand of filtergrind

Precipitatie, coagulatie en flocculatie

Door het toevoegen van chemicaliën kunnen verontreinigingen onoplosbaar worden gemaakt. Precipitatie is geschikt voor de verwijdering van zware metalen door het doseren van natronloog, kalkmelk of natriumsulfide. Het gevormde precipitaat wordt tijdens de coagulatie en flocculatiestap verwijderd. Coagulatie en flocculatie worden meestal gebruikt als voorbehandeling van een processtroom. Coagulatie en flocculatie worden vaak in combinatie gebruikt. In sommige gevallen is het gebruik van louter coagulant of flocculant echter voldoende om goed bezinkbare of floteerbare vlokken te vormen. Het doel van coagulatie is het destabiliseren van een colloïdale oplossing, zodat vervuilende stoffen kunnen samenklonteren tot vlokken. Colloïdale of zwevende deeltjes hebben een negatieve lading en zijn stabiel in water: ze bezinken niet uit zichzelf. Het coaguleren gebeurt door toevoegen van een coagulant, bijvoorbeeld Fe(III)Cl3, PAC (polyaluminiumchloride) of laagmoleculaire polymeren. Door toevoeging van het coagulant zal de afstoting tussen de colloïdale deeltjes wordt verlaagd (gedestabiliseerd). Flocculanten zijn hoog-moleculaire stoffen (polymeren) met diverse functionele groepen. De geladen deeltjes en/of kleine vlokjes worden aangetrokken tot de ladingsgroepen van het polymeer, waardoor een grotere vlok ontstaat. Deze kan makkelijker worden afgescheiden door


23\35


flotatie of bezinking. Omdat de deeltjes niet allemaal dezelfde lading bezitten zijn er diverse ladingsgroepen noodzakelijk op de polymeerstructuur. Er bestaan zowel anionische, kationische als non-ionische polymeren. Zeer belangrijk voor een goede flocculatie is een juiste binding tussen het polymeer en de deeltjes. Dit betekent dat naast de aard van de lading ook de spreiding van de lading over het molecuul van belang is, alsmede de lengte van het polymeer. Daarnaast is de mate van cross-linking van het polymeer, het vormen van bindingen met zichzelf, van belang. Door de werking van deze elementen bestaan er enkele honderden verschillende polymeren met elk hun specifieke werkingsgebied. In een aantal gevallen kan het volstaan een flocculant toe te voegen om een goede afscheiding te bekomen. Meestal zal de combinatie van coagulant en vlokmiddel vereist zijn. De vlokken worden vervolgens in een nabehandelingsstap afgevangen en vormen een hoeveelheid verontreinigd slib dat verder verwerkt dient te worden (indampen, storten, verbranden,…) . Er zijn een groot aantal coagulanten en flocculanten commercieel verkrijgbaar. Enkele voorbeelden van coagulant zijn ijzerchloride, ijzerchloridesulfaat, polyaluminiumchloride, polyamiden en polytannines. Flocculanten zijn in de vormen kationisch, anionisch en non-ionisch verkrijgbaar. Eventueel moeten zuur en base toegevoegd worden om in het werkbare pH-gebied van het product te komen. 1.Primaire grondstoffen • •

Precipitaat: natronloog, kalkmelk, natriumsulfide, … Coagulanten: ijzerchloride, ijzerchloridesulfaat, aluminiumsulfaat, polyaluminiumchloride,

•

polyamiden en polytannines. Flocculanten: polyacrylamide, polyelektrolieten, chitosan, gelatine,..

6.4

Chemische oxidatietechnieken

Bij chemische oxidatie worden verontreinigingen door sterke oxidantia afgebroken. Bij chemische oxidatie worden oxidantia toegevoegd of opgewekt in het afvalwater. Enkele courant gebruikte oxidantia zijn ozon (O3), waterstofperoxide (H2O2), natriumhypochloriet of chloorbleekloog (NaOCl), chloordioxide (ClO2), chloorgas (Cl2), peroxyazijnzuur (C2H4O3) en zuivere zuurstof (O2). Ook combinaties van oxidantia zijn mogelijk. Het meest actieve oxidans is het hydroxylradicaal (OH°). Dit kan worden gevormd uit ozo n of waterstofperoxide na activering met een katalysator (bv. Fe2+ in de zogeheten Fentonreactie) of door UV-licht. 1. Primaire grondstoffen

24\35

•

Waterstofperoxide (en ijzersulfaat)

•

Chloorgas, chloordioxide, chloorbleekloog



• • •

6.5

Ozon Zuurstof Peroxyazijnzuur

Luchtstrippen

Luchtstrippen is een techniek waarmee vluchtige verbindingen kunnen worden verwijderd uit grondwater. Hiertoe wordt het grondwater intensief in contact gebracht met een luchtstroom (in tegenstroom). De te verwijderen stof gaat bij dit proces over van de waterfase naar de luchtfase. Luchtstrippen kan gebeuren via een stripkolom met pakkingsmateriaal of via een plaatbeluchter (geperforeerde plaat). Ontijzering (beluchting en zandfiltratie) van het grondwater vóór het luchtstrippen is noodzakelijk om verstopping van de kolom of plaatbeluchter te voorkomen. Kalk en ijzerafzettingen kunnen verder vermeden worden door een pH correctie van het grondwater via de toevoeging van een zuur. 1. Primaire grondstoffen •

Kunstof pakkingsmateriaal

•

Zuur (azijnzuur, citroenzuur,..)

6.6

Biologische waterzuivering (aëroob)

Veel organische verontreinigingen kunnen door micro-organismen worden tot onschadelijke verbindingen zoals biomassa, kooldioxide en zouten. De concentratie aan organische verontreinigingen in grondwater is vaak relatief laag. Voor zuivering van verontreinigd grondwater worden hoofdzakelijk biofilmreactoren toegepast en nauwelijks actief-slibsystemen. De slibbelasting is meestal te laag en bij de gewenste hydraulische verblijftijd van kleiner dan één uur worden geen goed bezinkende slibvlokken gevormd. Biofilmreactoren waarin de microorganismen zijn gehecht op een dragermateriaal zijn meer geschikt voor zuivering van grondwater. Door dragermateriaal te gebruiken met een hoog specifiek oppervlak kunnen hoge biomassa-concentraties worden gerealiseerd waardoor biofilmreactoren compact zijn. De biomassa heeft voor de groei nutriënten (stikstof en fosfaat) nodig, die soms onvoldoende in het grondwater aanwezig zijn. De nutriënten moeten dan aan het grondwater worden toegevoegd. Twee veel toegepaste biofilmreactoren zijn de biorotor dragermateriaal in een roterend systeeml) en systemen op een vast dragermateriaal (bijvoorbeeld BIOPUR). Bij de biorotoren draait een kooiconstructie, waarin het dragermateriaal is opgesloten, om een horizontale as in een trog waardoor het grondwater stroomt. Het dragermateriaal is telkens voor 40 % onder water gedompeld. Door de draaiende beweging van de rotor vindt in de tank een goede zuurstofoverdracht en menging van het grondwater plaats.


25\35


De BIOPUR bestaat uit meerdere beluchte compartimenten in serie, die gevuld zijn met polyurethaan als dragermateriaal voor micro-organismen. Het dragermateriaal is volledig ondergedompeld. Lucht en water stromen volgens het meestroomprincipe door elk vak. Ieder vak wordt belucht met lucht uit het vorige vak om strippen van vluchtige componenten te voorkomen. Een verschil van een BIOPUR ten opzichte van een biorotor is dat gelijktijdig grondwater en bodemlucht kunnen worden gezuiverd. 1. Primaire grondstoffen • •

26\35

Kunstof dragermateriaal (vb. polyurethaan) Nutriënten: stikstof & fosfor



6.7

Membraanfiltratie

Membraanfiltratie is een verzamelnaam voor een aantal scheidingstechnieken waarbij gebruik wordt gemaakt van een semi-permeabel membraan. De samenstelling van het grondwater is zeer belangrijk voor de goede werking van de zuiveringsinstallatie (Ph, hardheid, zwevende stof, ijzergehalte, silicaten, humuszuren,..). 1. Primaire grondstoffen •

6.8

Toeslagstoffen: zuren & basen

Ionenwisseling

Ionenwisseling is gebaseerd op chemische adsorptie van verontreinigingen aan een vaste fase, waarbij de verontreiniging uitgewisseld wordt met kationen of anionen die aan de vaste fase geadsorbeerd zijn. Er kunnen kationische en anionische wisselaars worden onderscheiden. Kationwisselaars worden gebruikt voor het uitwisselen van positief geladen deeltjes (kationen, bijvoorbeeld zware metalen) met bijvoorbeeld natrium (Na+). Anionwisselaars worden gebruikt voor het uitwisselen van negatief geladen ionen (anionen, bijvoorbeeld cyaniden) met OH-, of Cl-. Tevens zijn er harsen beschikbaar die zeer selectief stoffen uit verontreinigd grondwater kunnen verwijderen. Het verwijderingsrendement wordt in hoofdzaak bepaald door de capaciteit en de selectiviteit van de ionenwisselaar en de aanwezigheid van nevenverontreinigingen. De selectiviteit geeft de affiniteit van de ionenwisselaar aan voor een bepaald ion in relatie tot concurrerende ionen. De selectiviteit en beladingsgraad kunnen per hars verschillen. Op basis van laboratoriumproeven kan het meest geschikte hars worden bepaald. De volgende verbindingen kunnen met behulp van ionenwisseling worden verwijderd: • • •

metalen en verbindingen daarvan; metalloïden en verbindingen daarvan; zouten;

• •

zuren (ook organisch); basen (ook organisch).

Er zijn tevens harsen (non-ionisch) beschikbaar die in staat zijn om bijvoorbeeld organische verontreinigingen als tri-chlooretheen en tetra-chlooretheen te verwijderen. Voor het regenereren van de ionenwisselaar wordt gebruik gemaakt van een oplossing met een hoge concentratie van het kation of anion dat oorspronkelijk aan de ionenwisselaar was gebonden. Dit is meestal een sterk zure of basische oplossing. De regeneratiefrequentie is afhankelijk van de vracht aan verontreinigingen. De regeneratievloeistof moet met een wasvloeistof uit het ionenwisselaarbed worden verwijderd voordat de ionenwisselaar weer in


27\35


bedrijf kan worden genomen. De was- en regeneratievloeistof worden separaat behandeld of afgevoerd. 1. Primaire grondstoffen

28\35

•

Regeneratievloeistof:

•

− Zuren, basen − Zoutoplossingen Uitwisselingsharsen (anionisch en kationisch)



7 Ex-situ (bodem)luchtzuivering 7.1

Actieve koolfiltratie

Zie paragraaf §6.1.

7.2

Biofilter

Bij biofiltratie wordt de te zuiveren gasstroom opwaarts doorheen een filterbed geleid, dat is opgebouwd uit biologisch materiaal, bv. compost, boomschors of turf. Het filtermateriaal is drager van een dunne waterfilm waarin micro-organismen leven. De verontreinigingen in de gasstroom worden door ad- en absorptie op het filtermateriaal weerhouden, en vervolgens door de aanwezige micro-organismen afgebroken. Het filtermateriaal doet hierbij dienst als leverancier van de nodige nutriënten. De afbraakproducten van de omzetting zijn koolstofdioxide, sulfaat, nitraat e.d. Afhankelijk van de beschikbaarheid en eisen aan de biofilter kan de samenstelling van het biofiltermateriaal aangepast worden. Voorbeelden van filtermateriaal zijn compost, boomschors, heide, turf, wortelhout, kokosmateriaal, geëxpandeerde kleimaterialen,…. Ieder van deze vulmaterialen heeft zijn specifieke eigenschappen naar specifiek oppervlak, stabiliteit en levensduur, bestendigheid tegen verzuring en luchtweerstand. Een combinatie van verschillende materialen kan worden toegepast. Om verzuring te verminderen kunnen aan het vulmateriaal bufferende stoffen worden toegevoegd zoals kalk of dolomiet. 1. Primaire grondstoffen Filtermateriaal • Geexpandeerde kleimaterialen 2. Reeds gekende alternatieve grondstoffen Filtermateriaal • Organisch: Compost, boomschors, heidemateriaal, turf, wortelhout, kokosmateriaal


29\35


7.3

Katalytische verbranding

De in de gasfase aanwezige organische verontreinigingen worden onder aanwezigheid van zuurstof geoxideerd tot kooldioxide en water. Deze oxidatie gebeurt met behulp van een katalysator bij een temperatuur van 400 °C. 1. Primaire grondstoffen •

Staal en keramisch dragermateriaal met katalysator (evt. incl. edelmetalen) + keramische vulling

7.4

Thermische verbranding

De in de gasfase aanwezige organische verontreinigingen worden onder aanwezigheid van zuurstof geoxideerd tot kooldioxide en water. In een verbrandingsoven worden de verontreinigingen bij een temperatuur van circa 800 °C onder toevoer van lucht met behulp van een vlam geoxideerd. In het geval het gehalte aan vluchtige organische stoffen te laag is, dient extra brandstof te worden gedoseerd. De verbrandingswarmte kan met behulp van een warmtewisselaar worden teruggewonnen waardoor bespaard kan worden op extra brandstof. Voor autotherme procescondities is in het algemeen een concentratie aan vluchtige organische stoffen van minimaal 5 - 10 g/m³ vereist. 1. Primaire grondstoffen N.v.t.

30\35



8 Ex-situ grondreinigingsmethoden 8.1

Fysico-chemische reiniging

De fysico-chemische reiniging van grond is een behandelingsproces waarbij door een combinatie van technieken de verontreinigingen off-site uit de grond verwijderd worden. Als eerste wordt er water aan de grond toegevoegd waardoor via intens roeren (bijvoorbeeld met scrubbers) een waterige slurry wordt bekomen. Vervolgens vindt enerzijds een afscheiding van organische delen en fijne (minerale) delen plaats op basis van de deeltjesgrootte en dichtheid, waardoor een fysieke afscheiding van de verontreiniging wordt nagestreefd. Aan de andere kant worden in het proces doorgaans chemicaliën toegevoegd aan het proceswater om de verontreinigingen beter oplosbaar te maken en op te lossen of los te weken van de minerale en organische bestanddelen in de grond. Deze chemicaliën worden gedoseerd afhankelijk van de te behandelen verontreinigingen (zuren, basen, oxidatiemiddelen, detergenten, complexvormers, organische oplosmiddelen etc).

8.2

Biologische reiniging

Biologische reiniging is een on-site of off-site reinigingstechniek voor grond verontreinigd met biologisch afbreekbare verbindingen. Teneinde de afbraak optimaal te laten verlopen worden een aantal parameters gecontroleerd en gestuurd. De belangrijkste parameters zijn het zuurstofgehalte en het CO2-gehalte in het systeem. Dit wordt op peil gehouden door een beluchtingssysteem, of door regelmatig omwoelen met een keermachine. Daarnaast worden in intensievere systemen de de structuur van de grond (regelmatig homogeniseren van grond en toeslagstoffen zoals kalk of compost) en het gehalte aan nutriënten (bijmengen van kunstmest) gecontroleerd.

8.3

Thermische reiniging

Bij thermische grondreiniging wordt grond in een draaiende metalen trommel gebracht. Deze trommel wordt verhit waardoor organische verontreinigingen verdampen. Het ingewikkelde van dit proces zit in de behandeling van de (rook)gassen die vrijkomen. Thermische grondreinigingsinstallaties worden gestookt op aardgas of op hoogcalorische afvalproducten. Een nadeel van thermische reiniging is dat de grond geheel steriel wordt. Er is geen enkel levend wezen meer in aanwezig. De thermisch gereinigde grond zal bijgevolg slecht toepasbaar zijn als ‘levende’ grond. Afhankelijk van de samenstelling van de grond kan deze wel gebruikt worden voor civieltechnische toepassingen.


31\35



chemicaliën: (zuren, basen, oxidatiemiddelen, detergenten, complexvormers, organische

• •

oplosmiddelen etc). toeslagstoffen: kalk nutriënten: kunstmest


32\35

toeslagstoffen: compost



9 Deponie Tijdelijke of finale opslag van verontreinigde, niet-reinigbare, gronden zowel on- als off-site. Inrichting van stortplaatsen cfr. VLAREM II Subafdeling 5.2.4.3. Inrichting en infrastructuur van de stortplaats Verontreinigde gronden kunnen eventueel een voorbehandeling krijgen via (ex-situ) immobilisatietechnieken zoals beschreven in hoofdstuk 5. Verontreinigde gronden die niet als bodem kunnen worden hergebruikt kunnen afhankelijk van de milieukwaliteit en de grondmechanische eigenschappen eventueel worden toegepast in bouwkundige toepassingen zoals ‘landscaping’ (dijken, taluds,..). 1. Primaire grondstoffen •

Percolaatdrainagesystemen − Filtergrind / -zand − −

•

Drainagebuizen (PVC, HDPE) met verfiltering van polypropyleen Geotextiel

Afsluitlaag (K-waarde < 1,0 × 10-9 m/s) − Bentoniet − HDPE-folie


Percolaatdrainagesystemen −

Drainagebuizen (PVC, HDPE) met verfiltering van kokosvezel


33\35


10 Fytoremediatie

Bij Fytoremediatie worden planten ingezet voor de reiniging van de grond en/of het grondwater. De techniek gebruikt zonlicht als energiebron in plaats van fossiele brandstoffen en zet CO2 om in biomassa. Een reeds vaak toegepast voorbeeld is de inzet van rietvelden voor de afbraak en/of fixatie van nitraten en fosfaten in afvalwater. In een proefproject dat op heden wordt uitgevoerd in opdracht van de OVAM worden populierenstekken geënt met geschikte bodembacteriën aangeplant in verontreinigde grond1. Ook de aanplanting van koolzaad op met zware metalen vervuilde landbouwgronden is een mooi voorbeeld. Op heden zijn er echter nog veel vragen rond effectiviteit, technische haalbaarheid en kosten in Vlaanderen. Wanneer men spreekt over fytoremediatie zijn verschillende processen onderscheidbaar. Er zijn echter 3 hoofdmechanismen: hydraulische controle, bodembedekking/sanering (6 specifieke processen), en de aanleg van wetlands (2 specifieke processen)2. Fytoremediatie o.b.v.hydraulische controle houdt in dat planten een grote hoeveelheid vervuild water aantrekken zodat de (regionale) stroming hiervan gecontroleerd wordt3. Bodembedekking/sanering heeft betrekking op alle processen die gebruik maken van de natuurlijke processen van de plant om verontreinigingen te verwijderen, vast te zetten of te veranderen van structuur. Voorbeelden van dit proces zijn fytovervluchtiging, fyto-extractie, rhizodegradatie, fytotransformatie en fytostabilisatie Het aanleggen van wetlands kan opgedeeld worden in 2 groepen. Enerzijds de oppervlakte wetlands waarbij de planten hun wortels in het sediment van het wetland groeien. Bij deze wetlands stroomt het oppervlaktewater rond de stengels en de bladeren. Dit soort wetland lijkt sterk op een natuurlijk wetland. Anderzijds zijn er wetlands waarbij de wortels van de planten in een aangelegd medium groeien (kleine stenen, gravel, zand of bodem). Het verontreinigd water zal bijgevolg onder de oppervlakte van de media stromen en enkel in contact komen met de wortels en rhizomen van de plant. Bij dit type aangelegd wetland is de verontreiniging niet zichtbaar en komt deze ook niet in contact met dieren in de natuur. De planten die aangelegd worden maken tevens gebruik van (een mix) van de onder bodembedekking/sanering vernoemde mechanismen.

1

Bron: OVAM.link editie 12 (Juni 2013) “Hoe populieren en warmtepompen bodemsanering groener maken” Bron: NAVFAC. Phytoremediation web tool [on line]. NAVFAC. Beschikbaar op https://ert2.navfac.navy.mil/template.aspx#tool=Phytoremediation&page=Ref [datum van opzoeking: 5/06/2013]. Deze site werd bekomen via een link op Surf (The Sustainable Remediation Forum): http://www.sustainableremediation.org/ 3 Bron: Theuws, P., Wilschut, M. (2009). Healing Urban Landscapes [on line]. Topos. Beschikbaar op http://edepot.wur.nl/165014 [datum van opzoeking: 10/06/2013] 2

34\35




Percolaatdrainagesystemen − − −

Filtergrind / -zand Drainagebuizen (PVC, HDPE) met verfiltering van polypropyleen Geotextiel

•

Groeisubstraat − Grind en zand

•

Nutriënten

Reeds gekende alternatieve grondstoffen •

Percolaatdrainagesystemen − Drainagebuizen (PVC, HDPE) met verfiltering van kokosvezel

•

Groeisubstraat − Aanvulgrond (hergebruik)


35\35

Bijlage 4: Enquête grondstoffen

65/71

Studie duurzame materialen bodemsaneringswerken in opdracht van de OVAM (Uitleg over het invullen van de enquete kan u terugvinden onder het tweede tabblad) Aannemer/bedrijf: Inzetbaarheid:

Functie/toepassing/eigenschap

(Primaire) Grondstof (Lijst met voorbeelden per functiegroep)

Duurzaam alternatief? (alternatieve grondstoffen)

Werd/wordt het alternatief door Kwalitatief volwaardig alternatief? u al toegepast in de praktijk? Nadelen / voordelen (Ja: Full-scale, pilootproef of labtest Nee: Gelieve bron/referentie te vermelden)

(Ja/Nee)

Kostprijs

1 - Onmiddellijk toepasbaar en beschikbaar 2 - Onmiddellijk toepasbaar maar beperkt beschikbaar 3 - Bijkomend onderzoek noodzakelijk/ toepasbaar op lange termijn (toepassing op laboschaal) (vul 1, 2 of 3 in)

Onderfundering en/of filtermateriaal Onderfundering Filter (omstorting filters/drains, zandfiltratie) Aanvulmateriaal Vloeistofdichte afdichting Filter-, drainage-, scheidingsmateriaal Stalendamwanden Houten berlinerwanden Secanspalenwanden Soilmixwanden Extractiefilters, peilbuizen Grout, vloeistofdichte afdichting Surfactant flushing Solventen (co-solvent flushing) Oxidantia tbv ISCO

Complexvormers voor modified fentons Reductantia tbv ISCR Nulwaardig metaal Gekatalyseerde bimetallische partikels hydrofiele dragers (gemodificeerde nanopartikels) Ijzermineralen (Fe(II))

Zuurstofafgevende componenten

Nutriënten (gestimuleerde biologische afbraak) Elektrondonoren (substraat gestimuleerde biologische afbraak) Elektronacceptoren

Reactieve wanden

Electroreclamatie zware metalen

Rolgrind Stabilisé

vb. Copro puingranulaat

Zand Kunststoffolie Bentonietmatten Geotextiel (polypropyleen, polyester, nylon) Staal Hout Beton Cement Kunstoffilters (HDPE; PVC) Kunststofleidingwerk Bentoniet Cement Bio-tensiden (alkylglucoside) niet-ionogene surfactanten (Dowfax®, Tween 80, Triton-X, AMA) Alcoholen (methanol, ethanol, isopropylalcohol (IPA),etc.) Fentons reagens (waterstofperoxide, ijzersulfaat, HCl of H2SO4) Natriumpercarbonaat Kaliumpermanganaat Natriumpersulfaat Ozon EDTA, natriumtrifosfaat, citraat

vb. aanvulgrond (hergebruik)

vb. hennep-, jutematten

ijzer (0), zink (0) Fe/Pd, Fe/Cu, Fe/Ni, Fe/Co, Fe/Au, Zn/Pd, Au/Pd, Ag/Pd Polyacrylzuur, polysulfonzuur, etc. Magnetiet, pyriet, glauconiet,.. Polysulfides Dithioniet Waterstofperoxide Magnesiumperoxide (ORC®) Calciumperoxides (calciumhydroxide, calciumoxyhydroxyde, calciumcarbonaat) (ORC Advanced®, IXPER-C®) Magnesiumoxide, magnesiumhydroxide, magnesiumcarbonaat (IXPER-M®) stikstof (vb. ammoniumnitraat) fosfor (vb. natrium- of kaliumfosfaat) Alcoholen (ethanol, methanol) Geëmulgeerde eetbare oliën (HRC®, CAP18®) Waterstofgas Nitraat, sulfaat grannulair Fe(0) pillared clays granulair actief kool Alumino-silicaten, zeolieten Zuren Basen Elektroden

vb. Glycerol, melkwei, melasse, protamylasse

vb. veenbarriëre, houtkrullen

Nee

Nadeel voor Filtermateriaal: niet chemisch inert

1

Nee

biologisch afbreekbaar

2

Opmerkingen

Immobilisatie- en isolatietechnieken Additieven Waterkerende afdichting Waterzuivering Precipitaat Coagulanten Flocculanten

Chemische oxidatie Luchtstrippen Biologische waterzuivering Ionuitwisseling Regeneratievloeistof katalytische verbranding Ex-situ grondreiniging

Chemicaliën Toeslagstoffen (grondverbeteraar) Nutriënten (biologische reiniging)

Bitumen Thermoharders (vb. urea-formaldehyde, polyester) Cement,ongebluste kalk Siliciumhoudende stoffen (vb. klei, zeoliet, waterglas (natriumsilicaat)) Waterglas & calciumchloride Bentoniet & cement Actief kool natronloog, kalkmelk, natriumsulfide Ijzerchloride, ijzerchloridesulfaat, aluminiumsulfaat, polyaluminiumchloride Polyamiden en polytannines Polyelektrolieten (vb. polyacrylzuur), polyacrylamide,… Chloorgas, chloordioxide, chloorbleekloog Ozon Peroxyazijnzuur Kunstof pakkingsmateriaal (vb. dragermateriaal van polyurethaan) Kunstof pakkingsmateriaal (vb. dragermateriaal van polyurethaan) nutriënten (fosfor en stikstof) uitwisselingsharsen (anionisch & kationisch) Zuren, basen Zoutoplossing

vb. pozzolanen, vliegas, gips

vb. actief kool op basis van pindadoppen

Staal en keramisch dragermateriaal met katalysator (evt. incl. edelmetalen)

zuren, basen oxidatiemiddelen detergenten Complexvormers Organische oplosmiddelen Kalk stikstof (vb. ammoniumnitraat) fosfor

vb. compost

Bijlage 5: Info fytoremediatie

67/71

Verschillende soorten wetlands:

Figuur 6: Natuurlijk wetland

Figuur 7: Oppervlakte wetland

Figuur 8: Wetland met wortels in kunstmatige media

69/71

DEEL V: Referentielijst

70/71

Bijlage 1: Lijst van tabellen

Tabel 1: Saneringstechnieken en variant ............................................................................................. 9 Tabel 2: Aangeschreven bedrijven ..................................................................................................... 12 Tabel 3: Grondstoffen als alternatieven voor primaire grondstoffen - bouwmaterialen ...................... 35 Tabel 4: Grondstoffen als alternatief voor primaire grondstoffen – chemische stoffen ...................... 45

71/71

Studieopdracht toepasbaarheid van grondstoffen (VLAREMA) bij bodemsaneringen

Recommend Documents