Soil vapor extraction

• Autore: Enrico Brugnoli - Carmine Massarelli - Vito Felice Uricchio - Giovanni Zurlini
• Pagine: 243-283

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Tecnologie chimico-fisiche di risanamento

Di seguito saranno trattate anche due tecnologie chimico-fisiche per il risanamento del-

le matrici ambientali in grado di degradare e mineralizzare il contaminante in un composto

meno tossico o meno mobile, o capaci di indurre il passaggio di stato dello stesso alla fase

vapore per permetterne una più facile rimozione. I meccanismi di processo con cui operano

l’insieme dei trattamenti chimico-fisici sono così raggruppati:

– trattamenti di separazione e rimozione dei contaminanti attraverso induzione di trasferi-

mento in fase vapore dello stesso con ventilazione od estrazione d’aria o con la flottazione;

– metodi chimici in cui viene modificata la struttura dei contaminanti fino alla completa

mineralizzazione o formazione di derivati meno tossici e/o più facilmente separabili dalla

matrice; alcuni processi sono estrazione chimica, dealogenazione, ossidazione, riduzione,

fotolisi, adsorbimento passivo su polimero, lavaggio, processi elettrochimici;

– processi di immobilizzazione che puntano a confinare i contaminanti in matrice solida con

inertizzazione o capping.

In Tabella 1 sono riportate le più importanti tecnologie chimico-fisiche con la loro modali-

tà di implementazione fermo restando il fatto che, nel seguito di questa trattazione, saranno

trattate solo la Soil Vapor Extraction e l’Air Sparging.

Tabella 1 – Trattamenti di tipo chimico-fisico e loro implementazione

Tecnologia e processo Modalità operativa

Soil vapor extraction In situ

Air sparging In situ

Soil washing In situ

Soil flushing Ex situ

Elektroreclamation In situ

Ossidazione/Riduzione chimica In situ

Solidificazione/Stabilizzazione In situ

Capitolo 9

SOIL VAPOR EXTRACTION

Tecnologie di bonica dei siti contaminati

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Generalità

La soil vapor extraction (SVE), nota anche come soil venting o soil vacuum extraction, tra le

tecnologie realizzabili in situ, è considerata una delle più rapide, efficaci ed economiche per ri-

muovere i contaminanti organici, maggiormente volatili, adsorbiti alle particelle di suolo [1]. La

SVE opera nella zona vadosa del terreno contaminato grazie all’installazione di uno o più pozzi di

estrazione d’aria (con pompe a vuoto), di sistemi di trattamento gas e di eventuali pozzi d’iniezio-

ne (con soffianti), di separatori aria/acqua e di sistemi superficiali di impermeabilizzazione [2].

È una tecnologia piuttosto matura introdotta sul mercato in piena scala già agli inizi degli

anni ’90 ed ampiamente utilizzata nei siti Superfund (26% dei progetti) in caso di sversamenti

accidentali di prodotti petroliferi [3].

Principio di funzionamento

Il gradiente di pressione generato dalla pompa a vuoto induce un flusso di risalita dei gas

interstiziali attraverso pozzi o trincee, realizzati a seconda della specificità del sito. I gas vengo-

no opportunamente trattati in quanto il flusso d’aria generato ha prodotto la volatilizzazione

di contaminanti presenti sia in fase NAPL che disciolti nell’acqua interstiziale, nonché il desor-

bimento – e conseguente volatilizzazione – degli stessi in forma di adsorbato.

I flussi d’aria generati dall’estrazione di gas interstiziali devono essere collettati ed oppor-

tunamente trattati; a tal fine si utilizzano, per esempio, filtri a carboni attivi granulari (GAC)

che favoriscono il ri-adsorbimento (su filtro), o tecniche per incentivare la degradazione come

l’ossidazione catalitica (Figura 1).

Figura 1 – Modello schematico di un impianto di SVE [4]

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Cap. 9 – Soil Vapor Extraction

In seguito sarà fatta una più ampia trattazione delle tecnologie per il trattamento dei va-

pori estratti (vds. Trattamento dei vapori estratti).

Nel complesso il processo risulta molto vantaggioso per l’estrazione di VOCs, mentre se

applicato a SVOCs si deve considerare un eccesso totale di costi del 50% dovuto al surplus

di energia da fornire a causa della minore efficacia di estrazione [5] e per il trattamento di

desaturazione dei gas [6].

La tecnologia di SVE differisce dalla precedentemente trattata del bioventing in quanto

la prima, generando un passaggio forzato di aria nel sottosuolo, rimuove (desorbimento e

volatilizzazione) i vari contaminanti che saranno poi trattati, mentre la seconda, iniettando

aria in quantità tale da incentivare il metabolismo batterico nel suolo e sottosuolo, incentiva la

biodegradazione. Tuttavia, nel caso della SVE, la perturbazione della pressione nel sottosuolo,

generata dalla pompa a vuoto, provocando l’ingresso di aria atmosferica a maggior tenore

di ossigeno, può indurre l’attivazione di meccanismi di biodegradazione per composti meno

volatili. Per queste ragioni si preferisce applicare la SVE a VOCs mentre il BV a SVOCs.

Descrizione del sistema di trattamento

Ad essere puntuali, la SVE è una tecnologia applicata in situ che trasferisce i contami-

nanti on site affinché possano essere lì trattati. Tipicamente la SVE è applicabile quando la

zona contaminata è quella insatura (meglio se omogeneamente permeabile ai vari gas così

da permetterne una diffusione uniforme). Per migliorarne l’efficacia, possono realizzarsi

coperture superficiali del suolo per evitare la fuoriuscita d’aria in atmosfera e, dunque,

la diffusione in altri ambienti (soprattutto quelli indoor) di contaminanti e per evitare il

fenomeno della cortocircuitazione dell’aria [7] (vds. Copertura superficiale o sigilli di su-

perficie).

La tecnologia permette il trattamento di ampie superfici e volumi di suolo a costi relativa-

mente accessibili ed in tempi brevi, da pochi mesi a due anni in condizioni ottimali [1], salvo

la sua non specificità d’applicazione nel contesto geochimico locale.

Risulta particolarmente integrabile con altre tecniche, infatti, nonostante sia sconsigliata

l’applicazione a distanze minori di 1 m dalla superficie freatica, può comunque essere im-

plementata una pratica soluzione come quella che prevede la realizzazione di pozzi per l’air

sparging, come mostrato in Figura 2: procedendo così è possibile integrare con un ulteriore

trattamento la bonifica delle acque sotterranee seguendo sempre lo stesso principio di funzio-

namento (vds. par Cenni sulle tecnologie di Enhanced SVE e cap. 10 Air sparging).

In alcuni casi l’estrazione può essere coadiuvata dall’iniezione di aria in determinati punti

per accelerare sia il trasferimento di fase e sia, anche se parzialmente, il fenomeno biodegra-

dativo (soil venting).

Nel caso di applicazione della SVE devono essere prioritariamente considerati dei para-

metri chiave per decidere se effettivamente può essere efficiente per la bonifica. Gli aspetti

da considerare in via prioritaria sono la permeabilità dei suoli contaminati, che determina il

tasso di estrazione dei vapori, e la volatilità dei contaminanti come indice del grado di volati-