GRANDANGOLO Sinergia vincente per la - Promedianet.it

GRANDANGOLOBONIFICHE AMBIENTALI: PUNTO DI INCONTRO TRA PETROLTECNICA Edi Alessandro SIAD BignamiSinergia vincente per labonifica di siti contaminatiIl caso di lavoro in esame è la bonifica di un acquifero contaminato da idrocarburimediante micro-diffusione di ossigeno puro. Si tratta di un esempio virtuoso in cui dueaziende appartenenti a settori distinti trovano un terreno comune di azione condividendole proprie tecnologie e il proprio know-how.a cura di Dott. Geol. Stefano Di Nauta*, Ing. Virglio Pagliarani*, Dott. Geol. Stefano Passarino*, Ing. Giorgio Bissolotti**, Dott.ssa Eleonora Pasinetti**, Ing. Michela Peroni**,Dott.Pietro Ferraro***, Dott. Marcello Mancini*** (*Petroltecnica S.p.A. **Siad S.p.A. – Laboratorio di Biologia e Chimica Ambientale - *** Eni S.p.A. – Divisione Refining & Marketing - Roma)Progetto Ambientale ‘La Magdalena’ in Patagonia,in Argentina, in collaborazione tra Petroltecnica e WWF (Cooperazione e sviluppo)Petroltecnica nasce nel 1950 con unamission ben precisa: contribuire allarisoluzione delle problematiche ambientalidi suolo e sottosuolo. Oggi forniscesoluzioni ‘chiavi in mano’ nelleproblematiche dei seguenti ambiti industriali:serbatoi interrati, dismissioniindustriali, gestione dei sistemi di bonificaper suoli e falde e global service deirifiuti. Dal 1985 l’Unità Bonifiche Ambientalidi Petroltecnica offre soluzionipersonalizzate per la gestione integratadelle problematiche ambientali.La società ha sviluppato un ‘pacchettocompleto’: dalla consulenza alla caratterizzazioneambientale del sottosuolodalla elaborazione di analisi di rischiosito specifiche alla progettazione e installazionedi sistemi di messa in sicurezzae bonifica, fino allo sviluppo egestione del monitoraggio. In questoambito si inserisce l’attività di ricerca esviluppo di tecnologie atte a fornirenuove soluzioni a problematiche diinquinamento del sottosuolo che sisono rilevate recalcitranti all’applicazionedi tecniche di bonifica convenzionali.Nasce in tal modo anche la ricercadi partner qualificati per realizzare insinergia soluzioni innovative.

Sistemi di bonifica tradizionaliSIAD Spa è un azienda che opera nel settore della produzione di miscele di gas e della loro applicazione nel mondo industriale. All’interno dellapropria struttura, la società riconosce al settore della Ricerca e Sviluppo una grande importanza. In quest’ottica, nel 1989, all’interno della propriafunzione di ricerca, SIAD crea il Laboratorio di Biologia e Chimica Ambientale a supporto dell’applicazione dei gas nel settore della depurazionedelle acque reflue. Oggi il Laboratorio è un centro di ricerca applicata nel settore ambientale, vantando una vasta esperienza nello studio degliimpianti di depurazione. Il laboratorio è specializzato nello studio di fattibilità dei processi depurativi, attraverso l’esecuzione di sperimentazioni conimpianti pilota supportate da indagini analitiche chimiche e biologiche. Il Laboratorio collabora con Università e Centri di Ricerca su progetti finalizzatiallo studio di nuovi processi e tecnologie volti alla soluzione di problematiche ambientali sempre più complesse. L’esperienza acquisita neglianni fanno del Laboratorio il partner ideale per lo sviluppo di nuovi progetti e tecnologie, con un preciso impegno per la salvaguardia dell’ambiente.L’incontro di SIAD e Petroltecnica nasce a seguito di un’esigenza specifica rilevata da Petroltecnica nell’ambito di uno studio preliminare di fattibilitàdi trattamento di un sito contaminato. In particolare si riscontrava l’esigenza di identificare una tecnologia che promuovesse l’attività di bioremediationsenza però avere effetti di volatilizzazione dei contaminati ed esercitando il minore impatto possibile sul sito da bonificare dal punto di vistadi ingombri e/o ostacoli. SIAD ha brevettato un sistema di iniezione di ossigeno puro in falda. Tale sistema si basa sull’iniezione in falda di ossigenopuro secondo flussi molto ridotti. L’ossigeno viene diffuso mediante un diffusore micro strutturato che consente di raggiungere rese di dissoluzionesuperiori al 95%, rendendo praticamente trascurabili gli effetti di volatilizzazione dei contaminanti. L’impiego di gas in flussi molto ridotti consente dicontenere notevolmente i volumi di stoccaggio utili all’esecuzione della bonifica, permettendo di realizzare sistemi di alimentazione compatti, alloggiabilianche in pozzetti interrati. Nella presente relazione sono illustrati i risultati di un intervento di bonifica di acque di falda contaminate da idrocarburimediante micro-diffusione di ossigeno puro. Tale intervento è stato effettuato in un’area costituita da un ex P.V. carburanti, ubicato nel Comunedi Iseo in un ambito di particolare sensibilità dal punto di vista ambientale. L’intervento è stato realizzato nel periodo febbraio 2008-settembre2009 con l’esecuzione di una prima fase di test pilota in sito e una seconda fase di installazione full scale ed avvio dei sistemi di bonifica. Esso haavuto la duplice finalità di valutare l’applicabilità della biostimolazione dei microorganismi aerobici principali fautori della biodegradazione dei compostiidrocarburici e dell’Mtbe e di dimensionare i sistemi a larga scala al fine di raggiungere gli obiettivi di bonifica previsti per il sito.Cenni sulla tecnologia applicataIl rilascio nei corpi idrici di sostanze contaminantibiodegradabili determina il generale dei processi di biodegradazione aerobicaL’ossigeno disciolto consente la stimolazioneabbassamento del livello di Ossigeno Disciolto(OD). In dettaglio, la degradazione delle idrocarburiche per opera dei microrganismidella contaminazione dovuta a sostanzesostanze idrocarburiche risulta più favorita incondizioni aerobiche rispetto a quelle anaerobiche.Le sostanze biodegradabili (per es.gli idrocarburi) sono utilizzate da microrganismiaerobici come fonte di energia e vengonometabolizzate con l’utilizzo dell’OD.L’immissione di ossigeno puro in falda consentedi raggiungere elevate concentrazionidi ossigeno disciolto nel punto di iniezione(40-50 mg/l), favorendone la diffusione nell’intornograzie al gradiente di concentrazioneche si viene così a indurre.Particolare sistema di iniezione ossigeno Siadautoctoni. Nel caso specifico è stato utilizzatoun sistema di micro-diffusione in falda diossigeno gassoso. In fase di test pilota leverifiche in sito hanno previsto l’iniezione diuna miscela di gas così composta: 90%ossigeno – 5% Neon – 5% kripton.L’utilizzo di gas inerti come Neon e Kripton èstato valutato in relazione alle loro caratteristichedi rilevabilità analitica e per il loro pesomolecolare rispettivamente più basso e piùalto dell’ossigeno. Mentre l’ossigeno puòessere consumato dai microorganismi per ladegradazione delle sostanze contaminanti,Neon e Kripton, gas inerti, non rientrano neiprocessi metabolici e quindi non subisconoconsumo. Tali gas consentono quindi unostudio indisturbato della capacità di diffusionedella miscela iniettata.n. 10 - Dicembre ‘10 25

GRANDANGOLOBONIFICHE AMBIENTALI: PUNTO DI INCONTRO TRA PETROLTECNICA E SIADè proceduto alla progettazione e alla realizzazionedi un campo prova così costituito: pozzodi iniezione VEP2; pozzo pulito (Bianco) PM10;pozzo di monte PM4 bis; pozzi di valle VMP1bis – PM1; pozzo laterale PM6 bis. In fase diprova pilota, che ha previsto l’iniezione di ossigenopuro a partire dal punto VEP 2 per unperiodo complessivo di circa 2 mesi, in corrispondenzadi tutti i pozzi del campo prova, si èproceduto alla misurazione dei seguenti parametri:variazione di concentrazione dei contaminatiin corso di esecuzione della prova nell’ambitodi iniezione; analisi dei gas tracciantiinerti (neon e kripton) iniettati contestualmenteall’ossigeno per la verifica del raggio di influenza;misura dei parametri indice della biodegrazionetra cui: ossigeno disciolto, potenzialeredox, pH. Contestualmente alle prove incampo, su campioni di acqua prelevati in sito,sono state effettuate le seguenti prove di laboratorio:test respirometrici in condizioni: aerobiche,aerobiche abiotiche e anossiche; analisidella CO 2prodotta contestualmente ai testrespirometrici; analisi microbiologiche.Monitoraggio off-gasModello concettuale del sitoIl sito oggetto della bonifica è ubicato lungo laStrada Provinciale Iseo-Rovato nel Parco delleTorbiere del Sebino e presenta una superficie dicirca 1500 m 2 . Le principali caratteristicheambientali del sito sono così riassumibili:• dal punto di vista litostratigrafico, in corrispondenzadel primo sottosuolo dell’area d’interventosi osservano, da monte verso valle,depositi morenici e fluvoglaciali costituti dacomponenti ghiaioso-sabbiose prevalenti ineteropia con depositi di torbiera e lacustri costituitiprevalentemente da alternanze di orizzontilimosi, limoso-argillosi, torbosi e argillosi;• dal punto di vista idrogeologico il sottosuolodell’area d’intervento presenta un acquiferocon caratteristiche che variano da libero asemi-libero con significate variazioni del livellofreatico comprese fra 2,5 m e 3,5 m dal pianocampagna (p.c.). Le prove di portata in situeseguite hanno permesso di riscontrare valoridi conducibilità idraulica (k) dell’acquiferosuperficiale molto variabili: nell’ordine di 3,0 xTabella 1 - Grado della contaminazione prima degli interventi di bonifica10-4 m/sec in corrispondenza dei depositisabbioso-ghiaiosi; nell’ordine di 3,5 x 10-6m/sec in corrispondenza dei terreni a granulometriapiù fine presenti a valle del sito;• la contaminazione risulta costituita da sostanzeidrocarburiche derivanti da benzine e gasoliper autotrazione disciolte in falda. L’entità dellacontaminazione nelle acque sotterranee delsito è riassunta nella tabella 1.Modalità di esecuzioneed esiti della prova pilotaSulla base del modello concettuale del sito, siEsiti della prove pilotaI pozzi che inizialmente hanno evidenziato lapresenza di contaminazione residuale da idrocarburi,VEP2 (pozzi di iniezione) e VMP1(pozzo di monitoraggio ubicato a 2,3 m da VEP2 lungo il gradiente di falda), nel periodo diprova hanno mostrato i seguenti comportamenti:la quasi immediata rimozione della contaminazioneda idrocarburi ed MtBE nel pozzoVEP 2; nel pozzo VMP1-bis si è riscontrata lascomparsa degli idrocarburi leggeri dopo circaun mese dall’inizio del test. In corrispondenzadell’ultimo prelievo si rileva la presenza del soloparametro MtBE (80 mg/l). La distribuzionedell’ossigeno disciolto nel periodo di provarisulta caratterizzato dal seguente trend:• ad eccezione del pozzo di iniezione, VEP 2dove i valori di OD passano da una concentrazioneiniziale di 0,60 mgO 2/l (25/02/08) aduna concentrazione di 45 mgO 2/l (04/04/08),nei pozzi più prossimi al punto di iniezione nonsi osservano importanti variazioni del parametroOD;• le basse variazioni di concentrazione di ODnei pozzi PM6 e VMP1, che si trovano all’internodel plume di contaminazione, sono stateattribuite al consumo di O 2da parte dei microrganismiatti alla degradazione biologica dellacontaminazione;• al contrario, il pozzo PM-1, ubicato a valle delpunto di iniezione in una zona non contaminata,evidenzia maggiori incrementi di OD (da 3 a26 n. 10 - Dicembre ‘10

Figura 1 - Trend della contaminazione in VEP 2Figura 2 - Trend della contaminazione in VMP1-bis5 mgO 2/l).Sulla base dei risultati sopra esposti si evidenziacome già al termine della prova pilota gliidrocarburi e il benzene presenti inizialmentesono stati completamente rimossi, mentrerisultava ancora presente il composto Mtbe.L’analisi dei gas traccianti ha evidenziato quantosegue:• rispetto al fondo naturale, il kripton è statorilevato già dopo 15 giorni dall’iniezione neipozzi PM6 e VMP1 posti rispettivamente a 0,9e 2,3 m dal punto di iniezione. Il kripton comparenel pozzo PM1, localizzato a 5,2 metridall’iniezione, dopo 1 mese;• il raggio di influenza della micro-diffusionedell’ossigeno in falda può essere stimato incirca 4-5 m dopo 30 giorni di iniezione.Le indagini microbiologiche hanno evidenziatoche il sito è caratterizzato dalla presenza di unaflora batterica autoctona in grado di ossidare gliinquinanti specifici per via aerobica. In dettaglio,alla fine del test si osserva una generaleFigura 3 - Confronto Concentrazioni O 2vs MtBEcrescita della microflora specifica atta alladegradazione della contaminazione presente(da 1 a 3 ordini di grandezza per gli ossidantispecifici e da 1 a 2 ordini di grandezza per idenitrificanti specifici).I test respirometrici hanno convalidato la viaaerobica di biodegradazione evidenziando lacompleta rimozione della contaminazione presentein acqua di falda anche in laboratorio.L’attività di biodegradazione della contaminazionein condizioni aerobiche trova confermaanche nella produzione di CO 2.Intervento di bonificaprogettazione full scaleDall’elaborazione dei dati della prova pilotasono stati dimensionati gli interventi di bonificafull scale ed in particolare:• raggio di influenza (ROI) non superiore a 4 m.Tale raggio è in grado di generare un’area diinfluenza che permetterà di interessare, attraversol’installazione di 6 punti di iniezione, tuttal’area contaminata;• tempi di bonifica per la completa rimozionedel parametro MtBE ancora presente in falda altermine delle prove pilota, stimati in circa 12mesi dall’avvio dei sistemi. A 6 mesi dall’avvioè stata prevista una prima fase di spegnimentodei sistemi finalizzata alla valutazione di eventualieffetti rebound.Nella figura 3 è riportato il trend delle concentrazionidel parametro MtBE in ambito di provapilota e bonifica confrontato con la distribuzionedel parametro OD nelle acque di falda.La prima linea verticale indica il termine delleprove pilota in sito, mentre la seconda linea verticaleindividua la prima interruzione dell’iniezioneal termine dei primi 6 mesi di attività. Al completamentodelle attività di bonifica, una voltariattivati i sistemi al verificarsi dell’effettorebound (121 mg/l di MtBE) si osserva la completaeliminazione di tutti i composti d’interesse.ConclusioniL’intervento di bonifica si è concluso raggiungendogli obiettivi prefissati, incluso la completaeliminazione di un composto recalcitrantecome l’MtBE. Tale risultato è stato raggiuntocon una tecnologia innovativa che non haprevisto emungimenti di acque e successivitrattamenti prima dello scarico, con completoannullamento dell’impatto sulla risorsa idricaoggetto di bonifica. Questo intervento innovativoha permesso di eliminare totalmente laproduzione di rifiuti (ad es. acque di scarico ecarboni attivi esausti) che sono generalmenteprodotti dagli interventi tradizionali di bonificadelle falde idriche.n. 10 - Dicembre ‘10 27