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ⓘ Desorbimento termico (depurazione dei suoli)




                                     

ⓘ Desorbimento termico (depurazione dei suoli)

Il desorbimento termico è un processo di depurazione del suolo inquinato che rimuove i contaminanti organici volatili e semivolatili contenuti nel terreno da bonificare vaporizzandoli.

                                     

1. Meccanismo

La tecnica consiste nella vaporizzazione dei composti senza ossidazione né distruzione degli stessi. A seconda che i trattamenti siano effettuati in situ, cioè senza rimozione o movimentazione del suolo inquinato, quindi lintervento avviene nel luogo della contaminazione oppure on site, cioè effettuati con movimentazione e rimozione di materiali e suolo inquinato, ma con trattamento nellarea del sito stesso metodo meno oneroso delloff site possono essere individuate due categorie di processi:

  • processi in situ: estrazione con vapore e riscaldamento a radiofrequenze;
  • processi on site: desorbimento mediante riscaldamento diretto e desorbimento mediante riscaldamento indiretto.

Le tecnologie più diffuse sono l’ estrazione con vapore, che consiste nellimmissione di vapore a temperature variabili tra 150 °C e 230 °C, sia nella zona vadosa che in quella satura, e il riscaldamento a radio frequenze, nel quale il riscaldamento del terreno avviene mediante lenergizzazione con onde elettromagnetiche nel campo delle frequenze radio.

                                     

2.1. Desorbimento termico in situ Estrazione con vapore

LEstrazione con vapore anche definita" hot air/steam stripping” o" strippaggio con vapore” consente la rimozione dal suolo dei contaminanti volatili e semivolatili, presenti sia al di sotto sia al di sopra del livello della falda. Il sistema prevede la presenza di alcuni pozzetti di immissione posti lungo il perimetro della zona contaminata che permettono liniezione di vapore nel suolo a temperature che variano dai 150 ai 230 °C. Il vapore iniettato a contatto con il terreno si condensa e genera il cosiddetto" fronte di vapore”, questultimo avanzando nel sottosuolo volatilizza i contaminanti che incontra lungo il suo percorso e li incanala verso un pozzo di estrazione. La velocità di spostamento della miscela di vapore e contaminanti gassosi dipende da diversi fattori fra cui la porosità del suolo, la permeabilità allaria e la quantità dacqua presente e per finire dalla distanza fra punto di iniezione e di assorbimento.

                                     

2.2. Desorbimento termico in situ Vantaggi

I vantaggi di questa metodologia sono i seguenti:

  • Opera a temperature più basse rispetto alle tecniche di termodistruzione.
  • Permette di trattare la frazione oleosa dei contaminati;
  • Permette di rimuovere i contaminanti volatili e semivolatili presenti sia sopra che sotto il livello di falda;
  • Le quantità di fluido captate dai pozzi di estrazione e successivamente trattate sono molto ridotte rispetto ai sistemi convenzionali di pump and treat ;
  • Al termine delliniezione del vapore il terreno risulta completamente sterilizzato e, dopo il raffreddamento, possono essere inseriti nel sottosuolo particolari microorganismi che riducono ulteriormente il livello residuo dei contaminanti;
                                     

2.3. Desorbimento termico in situ Riscaldamento a radio frequenze

Il processo di bonifica consiste nel riscaldare il suolo mediante lemissione di onde elettromagnetiche nel campo delle radio frequenze. Lenergia è trasmessa al terreno mediante una serie di elettrodi inseriti per mezzo di pozzi e connessi ad un trasmettitore di onde radio. In seguito, attraverso gli stessi pozzi, vengono aspirati i vapori contaminati per il successivo trattamento. Le temperature raggiunte nel suolo variano dai 100 ai 300 °C.

                                     

3. Desorbimento termico on site

Il processo consiste nella vaporizzazione dei contaminanti organici inquinanti presenti nel terreno da bonificare attraverso un fluido di trasporto che può essere alternativamente costituito da aria, gas di combustione o gas inerte. I contaminanti trasportati dai gas, possono essere trattati attraverso ununità di post combustione, separati tramite un sistemi a carboni attivi, o recuperati attraverso una processo di condensazione. I costi del trattamento di bonifica on site dipendono dal contenuto iniziale di umidità, della tipologia e quantità dei contaminanti presenti e dal risultato che si vuole ottenere.

                                     

3.1. Desorbimento termico on site Vantaggi

I vantaggi del processo di desorbimento termico on site sono i seguenti:

  • Il terreno bonificato mantiene intatte le proprietà organiche e chimiche, consentendone il riutilizzo agronomico;
  • I costi per limplementazione del sistema sono bassi;
  • Il sistema di depurazione dei fumi ha dimensioni ridotte;
  • Non ci sono problematiche dovute alla combustione incompleta degli inquinanti.
                                     

4.1. Trattamenti: distinzione per unità Unità di desorbimento a riscaldamento diretto

Il terreno viene riscaldato attraverso il contatto diretto con un vettore di calore. Questo può essere costituito da un tamburo rotante al cui interno viene bruciato un combustibile ausiliario. La temperatura del processo è generalmente inferiore a 420 °C e i gas in uscita dalla camera di desorbimento, che verranno captati per essere inviati al sistema di depurazione, sono costituiti non soltanto da vapore e prodotti volatili rilasciati dal terreno, ma anche dai fumi generati dalla combustione del combustibile.

                                     

4.2. Trattamenti: distinzione per unità Unità di desorbimento a riscaldamento indiretto

Il processo avviene per scambio termico tra il terreno da bonificare e delle superfici metalliche che vengono riscaldate. Diversamente dalla tecnica precedente i gas in uscita dallunità di desorbimento sono presenti in minor quantità, e sono costituiti quasi esclusivamente dal vapore e dagli inquinanti rilasciati poiché non sono presenti i gas generati della combustione. In questo caso il sistema di depurazione ha quindi dimensioni più contenute. La temperatura di processo varia da 300 a 500 °C.

                                     

5. Applicazioni

Il campo di applicazione della tecnologia è quello dei contaminanti vaporizzabili, come idrocarburi aromatici e policiclici aromatici, oli minerali vari ed idrocarburi alogenati con punto di ebollizione compreso fra 100 e 250 °C. Per terreni uniformi e permeabili il procedimento presenta efficienze di rimozione superiori al 99%. Lefficienza è di molto inferiore nel caso di trattamento di suoli eterogenei, argillosi, limosi e a bassa concentrazione di partenza del contaminante ordine di grandezza 10 mg/kg o inferiore. Inoltre possono essere rimosse con successo sostanze inorganiche, quali NH3, H2S ed Hg, che presentano una pressione di vapore sufficientemente alta.

  • Il desorbimento termico on-site è utilizzato con successo per la rimozione dal suolo di composti organici volatili e semivolatili ed anche di sostanze a più alto punto di ebollizione come i policlorobifenili. Il processo è invece inefficace nella separazione dei contaminati inorganici.
  • La tecnica del riscaldamento a radio frequenze è utilizzata attualmente in esperimenti pilota su terreni contaminati da cherosene e solventi clorurati.