Bonifica delle acque sotterranee mediante In Situ Chemical Reduction

Descrizione

Premessa

A valle di una discarica per rifiuti industriali ubicata in Provincia di Torino, già sottoposta ad un intervento di messa in sicurezza permanente mediante impermeabilizzazione superficiale, è stato riscontrato un plume di contaminazione da solventi clorurati. Tale plume proviene da un limitato settore della discarica ed caratterizzato da elevate concentrazioni di cloruro di vinile (VC) e 1,2-dicloroetilene (1,2-DCE). Questi composti derivano dal processo di dealogenazione anaerobica riduttiva dei prodotti originariamente smaltiti PCE e TCE) che oggi risultano pressoché assenti.

Per riportare le concentrazione di solventi clorurati in uscita dalla discarica a valori inferiori ai limiti di legge, è stato progettato e realizzato un intervento di Riduzione Chimica In Situ (ISCR). L'intervento è consistito nell'iniezione in falda di agenti riducenti a formulazione specifica lungo l'intero fronte di contaminazione, avente un'ampiezza di circa 40 m in direzione perpendicolare a quella di falda. In questo modo è stato possibile generare una Zona Reattiva In Situ che, come avviene per le barriere permeabili reattive, consente di trattare le acque sotterranee che naturalmente defluiscono attraverso la stessa.

La tecnologia di bonifica

Il prodotto iniettato è costituito da un miscela di materiale organico a lento rilascio di carbonio e di ferro zerovalente, che permette di degradare direttamente i solventi organoclorurati per via abiotica e, al contempo, di accelerare i processi già in atto di dealogenazione anaerobica.

Il dosaggio del reagente determina il rapido instaurarsi di condizioni fortemente riducenti. La crescita di batteri indigeni a spese del carbonio contenuto nell'EHC determina un consumo di ossigeno disciolto e una conseguente riduzione del potenziale redox. La fermentazione del substrato organico porta al rilascio di acidi grassi volatili, che si diffondono nell'area di iniezione e possono fungere da donatori di elettroni per altre specie microbiche. In questo modo, all'interno e a valle della zona di iniezione si crea un ambiente riducente che favorisce la dealogenazione chimica e microbiologica di composti generalmente persistenti, quali quelli in esame.

Le micro-particelle di ferro zerovalente, a loro volta, costituiscono una superficie reattiva molto estesa che consente la dealogenazione chimica diretta degli stessi composti organoclorurati, contribuendo ad un'ulteriore diminuzione del potenziale redox nell'acqua di falda.

Una volta iniettato, il prodotto è in grado di rimanere attivo nel sottosuolo per un periodo compreso fra 3 e 5 anni, variabile in funzione del dosaggio e delle caratteristiche idrogeologiche e geochimiche dell'acquifero.

Per migliorare l'efficacia del processo di dealogenazione, al dosaggio di agenti riducenti è stato fatto seguire un inoculo di specifici consorzi batterici, denominati dealococcoidi, in grado di degradare un vasto numero di composti organo-alogenati (Bioaugmentation).

Esecuzione dell'intervento

Per l'iniezione dei reagenti, a valle della discarica sono state realizzate una serie di postazioni di iniezione, allineate lungo due segmenti ortogonali alla direzione di deflusso.

Le postazioni di iniezione sono dotate di una serie di valvole di iniezione distribuite lungo tutto lo spessore saturo dell'acquifero, pari a circa 18 m. Si tratta di postazioni fisse che permettono l'iniezione di miscele reagenti ad alta pressione, allo scopo di massimizzare il raggio di influenza. Le iniezioni possono essere ripetute nel tempo, consentendo di operare secondo fase successive di intervento.

I reagenti sono stati iniettati in falda sotto forma di sospensione in acqua (slurry), mediante una pompa a pistone. La preparazione della miscela è stata eseguita direttamente in campo, utilizzando un impianto mobile di miscelazione e dosaggio. Complessivamente, l'intervento ha richiesto l'iniezione di circa 42'800 kg di reagente, miscelati al 30% in acqua, per un totale di 130'000 litri di sospensione iniettata.

Piano di monitoraggio

Il corretto andamento delle operazioni di iniezione è stato verificato mediante il monitoraggio in continuo della pressione di iniezione e della suscettività magnetica della miscela iniettata (proporzionale alla concentrazione del reagente). Periodicamente si è provveduto a misurare la viscosità.

L'efficacia dell'intervento è stata verificata mediante l'attuazione di un piano di monitoraggio post operam sui piezometri a valle della zona reattiva.

L'abbattimento delle concentrazioni a valle della Zona Reattiva In Situ è stato pressoché immediato: a fronte di un valore di partenza superiore a 200 μg/l, due mesi dopo il dosaggio del reagente le concentrazioni di cloruro di vinile risultavano addirittura inferiori al limite di quantificazione (0.05 μg/l).

A quattro anni dall'esecuzione dell'intervento, le concentrazioni di VC continuano ad essere inferiori alle CSC, a conferma dell'efficacia nel tempo della zona reattiva.