Technológia-verifikáció DR. GRUIZ KATALIN Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Környezeti Biotechnológia Kutatócsoport
Modern Mérnöki Eszköztár a Kockázatközpontú Környezetmenedzsment Alapjául
MOKKKA Remediációs techológiák verifikációja Gruiz Katalin
Mit jelent a technológiaverifikáció? Egy technológiáról, főként, ha az egy újonnan kifejlesztett technológia, meg kell mondanunk, hogy mennyire teljesítette az elvárásokat, mennyire „jó”. A technológia jóságának objektív megállapítására előre meghatározott szempontok és egységes metodika szükséges. A remediációs technológiák jóságának objektív jellemzését az alábbi szempontok szerint javasoljuk megvizsgálni: • a technológia cél szerinti hatékonysága • a technológia környezethatékonysága • a technológia költséghatékonysága • egyéb mérnöki, környezeti, szociális, gazdasági, politikai szempontok
A mérnöki innováció és a piac
Metodika- és technológiafejlesztés Félüzemi méretű kísérlet Demonstráció Finanszírozás
„Halál völgye”
Piac
MOKKA
A kutatástól a piacig START
1 Új technológia Laboratóriumi és eljárás félüzemi módszer
kísérletek
CÉL
Információ továbbadása 9
Piacra kerülés
3
2
Rendeleteknek, előírásoknak való megfelelés
Jelentés a sikeres megoldásról, verifikálás 8
Felhasználók igényei Kibocsátás vagy a szennyezett terület kockázatának jellemzése
4
Döntéshozatal: technológia választás5 Finanszírozás Demonstráció 7 technológiamonitoring
5
6
Környezeti Technológia Verifikációs Rendszer EU alap finanszírozás
Európai Verifikációs Szervezet (EVSZ) Állandó: menedzsment és szervezés ellenőrzése,
Szakértői Bizottság Tanácsadás EVSZ-nek
szakértők lajstroma
Technológiafejlesztők
Verifikációs Bizottság Határozott időre jön össze technológia verifikáció Menedzserek és szakértők (+szükség esetén tesztlabor)
Érdekképviseletek tanácsadás
Verifikáció és értékelés EU PROMOTE projekt nyomán
Akkreditáció
REMEDIÁCIÓS TECHNOLÓGIA VERIFIKÁCIÓ
Anyagmérleg
Technológiai hatékonyság Elbomlott (eltávolított) szennyezőanyag
Kockázat
Környezethatékonyság Maradék kockázat Technológia-alkalmazás
miatti kockázat
Gazdasági értékelés
SWOT analízis
Gazdasági hatékonyság
Összefoglalójellemzés
Költség-hatékonyság v. költség-haszon
Erősségek, gyengeségek lehetőségek, fenyegetések
In situ ciklodextrines biotechnológia (CDT) Szennyezőanyag: Szennyezett környezeti elemek: Technológia-együttes: • •
Adalékanyag:RAMEB
Levegő
TO 40A transzformátorolaj Talaj (EPHtalaj: 20 000–30 000 mg/kg) Talajvíz (EPHtalajvíz: 0,99 mg/l) A telítetlen zóna in situ kezelése bioventillációval A kiszivattyúzott talajvíz ex situ fizikai-kémiai kezelése A telítetlen zóna időszakos in situ mosása a kezelt vízzel Biológiai hozzáférhetőség-javító hatás a telítetlen talajban Szolubilizáló hatás a talaj-talajvíz kölcsönhatásban Víz
Levegő beszívás
Transzformátor
Talaj
Transzformátorolaj szennyeződés
Talajvíz
Technológia verifikáció a CDT példáján Költség-hatékonyság felmérés
Időigény
Anyagmérleg
CDT VERIFIKÁCIÓ
Kockázat
SWOT analízis
A CDT anyagmérlege mikroorganizmusok, víztisztítás
S
S: szubsztrát (szennyezőanyag)
T
T: termék (sejttömeg, CO2, eltáv. CH)
A szubsztrát oldal (S) meghatározása • Kezelt talaj: 50 t • Szénhidrogén koncentráció: 25 000 mg/kg Mólsúlyok • Szénhidrogén mennyiség: 1 250 kg /50 t talaj
A termék oldal (T) meghatározása eltávolított szennyezőanyag mennyiség C7H12 + 5 O2 + NH3 = C5H7N + 2CO2 + 4 H2O 96
160
14
113 (sejttömeg)
Talajból biodegradációval fogyott: 1 149 kg • Kezelt talajvíztérfogat: • Olajtartalom a vízben: • Vízben oldott CH:
1 000 m3 1 mg/dm3 1 000 g /1000 m3 talajvíz
• Eltávolítandó összes szénhidrogén: 1 251 kg
Talajvízkezeléssel fogyott:
2 kg
Összes fogyott szénhidrogén: 1 151 kg
Remediáció befejezése után vett magmintákból: talajban visszamérhető maradék: 12 kg
Technológiamonitoring A mozgékony fázisok monitorozása alapján következtetünk a remediáció előrehaldtára: kombinált kútból talajgáz- és talajvíz nyerés és analízis CO2 (%)
E P H in w a t e r ( m g /m l)
1
O2 (%)
5
1st addition 2nd addition
0,8 0,6
21 20,5
4
20 19,5
3
3rd addition
0,4
1st addition
2
0,2
2nd addition
18,5 3rd addition
1
0
19 18 17,5 17
0
40
60
80
100 Time (days)
120
140
40 -1
60
80
100 Time (day)
120
140
16,5 16
A CDT környezeti kockázata 1. A szennyezett terület maradék kockázata (célkockázat): a talaj és talajvíz szennyezőanyag-tartalma határérték alá csökkent, három trófikus szint tesztorganizmusaival végzett környezettoxikológiai tesztek negatívak. 2. A technológia-alkalmazás kockázatai 2.1. Lokális kockázatok: a technológia kibocsátásai és más potenciális káros hatásai: pl. zaj, szállítás, szennyezőanyag-transzport talajvízzel, levegővel, talajban, toxikus intermedier, talajélet veszélyeztetés, stb. Az in situ kezelt talajtérfogat soha nincs izolálva a talaj többi részétől (nyitott reaktor): korlátozni kell az esetleg mobilizálódó szennyezőanyag terjedését - Illó szennyezőanyag esetében, a kiszívott gáz összegyűjtése és kezelése (nincs) - Vízoldható szennyezőanyag esetében a vízzel való terjedés korlátozása – a talajnedvesítés a vízmegkötő-képesség határáig – talajvízszint süllyesztés (CDT). - Az adalékanyagok (tápanyagok, RAMEB) kockázatának megismerése és csökkentése (szükséges mennyiség adagolása, biodegradáció figyelembe vétele) - Az eredetileg nem vízoldható szennyezőanyag mobilizálódás: a talajvíz kiszivattyúzása és felszínen kezelése. 2.2. Globális kockázatok: a technológia energiafelhasználása, időigénye
A technológia gazdasági értékelése • Költség-haszon felmérés: kvantitatív döntéstámogató rendszer, amely pénzértékben fejezi ki a döntési változatok költségeit és hasznait. A technológián kívül a jövőbeni területhasználat, a terület értéke és haszna is befolyásolják. • Költség-hatékonyság felmérés: technológia-alternatívák értékelésére használható, konkrét jövőbeni területhasználatot feltétlezve – Azonos célértékhez és jövőbeni használathoz tartozó alternatívák összehasonlítására – Fajlagos költségek alapján választunk a technológiai alternatívák között – A fajlagos mutatók vonatkozhatnak a szennyezett terület nagyságára, a szennyezett talajtérfogatra vagy a kezelt talajmennyiségre.
•
A technológia időigénye kiemelt fontosságú és meghatározó
A CDT időigénye és gazdasági értékelése • Nehezen biodegradálódó talajszennyező anyag bioremediációja: 23 év • A CDT technológia időigénye: 11,5 év • Nehezen bomló szennyezőanyagok esetén az időnyereség: 11,5 év
• • • •
Költség-hatékonyság felmérés: transzformátorállomás remediációs alternatívái MNA: monitorozott természetes szennyezőanyagcsökkenés (15 év) Talajcsere: kitermelés, talajkezelő telepen kezelés + talajvíz kezelése (0) Ex-situ: on site talajkezelés + tavas vízkezelés (2,5 év) „Pump and treat”: in situ talajmosás + ex situ vízkezelés (10 év) – *„Pump and treat” alternatívája ciklodextrines mosással (USA példa) (5 év)
• In situ bioventilláció (2,5 év) • In situ bioventilláció + RAMEB (1,5 év)
A CDT költség-hatékonysága A kockázatcsökkentési alternatívák becsült fajlagos költsége K e z e lé s id e je T a la jm e n n y is é g (t ) Á lla p o tf e lm ér és K o c k á z a tf elm é r és T ec h n o ló g ia ter v ez é s K it er m e lés S z á llítá s P ó tta la j B er u h á z á s M ű k ö d t et és T a la jm o s á s a lter n a tív a * T elep r e b ef o g a d á s T e c h n o ló g ia m on ito r in g
U t ó m o n it o r in g C D / (eg y é b a d a lé k ) K u ta s v íz k e z e lés b er u h á z á s K u ta s v íz k e z e lés m ű k ö d és T a v a s v íz k ez e lé s b er u h á z á s T a v a s v íz k ez e lé s m ű k ö d é s Ö s s ze s k ö lts é g (e F t) F a jla g o s k ö lts é g ( eF t/t) 1 to n n a ta la jra v o n a tk o z ta tv a
"0" M NA
T a la j c se r e e x s itu o f f site
E x situ o n s it e
I n s itu t a la j m osá s+ ex s itu v ízk e z.
I n s itu b io v e n t illá c ió
I n s itu b io v e n t illá c ió +RAM EB
15 év 300 300 -
0 1 000 300 300 100 3 000 5 000 10 000 -
2 ,5 é v 1 000 300 300 1 000 3 000 1 500 5 000
2 ,5 é v 1 000 300 300 1 000 2 500 3 000
1 ,5 é v 1 000 300 300 1 000 2 500 1 800
-
5 000
-
10 év 1 000 300 300 1 000 1 500 20 000 *10 000 -
-
-
1 5 év m on . 4 500
-
750
450
750
450
-
300 3 000 3 000
300 -
3 000 - ( *2 0 0 0 ) 3 000 20 000 *10 000
900 3 000 5 000
900 5 400 3 000 3 000
5 100
30 000
1 000 2 500 15 650
16 750
18 650
5 ,1 0
3 0 ,0 0
1 5 ,6 5
49 550 27 550 4 9 ,5 5 2 7 ,5 5 *
1 6 ,7 5
1 8 ,6 5
ERŐSSÉGEK Az általunk alkalmazott adalékok az alkalmazott technológiai paraméterek mellett a környezetre nem kockázatosak. Technológiai paraméterek optimumon működtetése megoldható. Ciklodextrinek alkalmazása szerves szennyezőanyaggal szennyezett talajoknál újszerű, hatékony. A RAMEB biodegradálhatóságának mértéke ideális, nagyságrendben azonos a technológiaalkalmazás időtartamával, tehát az alkalmazás során hat, annak végeztével eltűnik. A ciklodextrinek növelik a biológiai hozzáférhetőséget, alkalmazásukkal a lassan bomló szennyezőanyagok biodegradálhatósága számottevően meggyorsítható, veszélyes anyagok toxikus hatása csökkenthető.
LEHETŐSÉGEK
A bioremediáció hatékonyságának növelésével versenyképes technológia lehet. A biotechnológiák fejlődésével a technológia alkalmazás költsége is csökkenhet, egyes adalékok (RAMEB) ára szintén csökkenő tendenciát mutat. Versenyképes alternatívává válik a jövőbeni használatokból eredő hasznok, és a kockázatcsökkenés figyelembevételével. A talajvédelem felerősödésével, komolyabb szabályozásával a „tiszta” környezetvédelmi technológiák nagyobb szerepet kaphatnak.
GYENGESÉGEK
A ciklodextrinek viszonylag magas ára rontja költséghaszon mérleget. Az adalékanyagok engedélyeztetése problémát jelenthet, Magyarországon nem szabályozott. A technológiából történő kibocsátás kontrollját technológiailag meg kell oldani és monitorozni kell. A területen hosszú időn keresztül utómonitoringot kell folytatni, ennek többletköltsége rontja a költség-haszon mérleget.
VESZÉLYEK
A természetes folyamatokra alapozó biotechnológia nagyon elhúzódhat. A szennyezőanyag mobilizálásán alapuló in situ technológiák veszélyeztethetik a környezetet. A megfelelő monitoring-rendszerrel azonban az in situ technológiák kibocsátása is jól kontrollálható. A bontás során toxikus, kockázatot jelentő termékek keletkezhetnek. Ez a probléma elkerülhető a biodegradáció mechanizmusának ismeretében.
