Proyecto piloto e implantación resultados en tratamiento de

biorremediación de suelos contaminados con PAH

0.-Introducción y antecedentesEmplazamiento industrial utilizado en varias fases temporales por actividades potencialmente contaminantes de los suelos:

• Industria química de derivados del alquitrán

• Cierre de industria / parcelación emplazamiento /utilización instalaciones como almacenamiento residuos

• Investigación inicial suelos (inclusión en inventario suelos contaminados)

• Demolición desordenada instalaciones

Presencia de al menos tres fuentes distintas de hidrocarburos: de origen productivo con presencia de naftaleno (fabricación de naftalina y ftalatos) , una segunda de origen “combustible” :mayor variedad de PAH (calderas de gasoil y fueloil) y una tercera debido al almacenamiento de residuos en las instalaciones (Tinol, alquitranes, etc.)

REINICIO PROCESO: nueva caracterización suelos (y aguas subterráneas asociadas) emplazamiento.

Fase 1: Caracterización (ISS)

Fase 2: Caracterización adicional ISS

0.-Introducción y antecedentesDESARROLLO BÁSICO

1.- Caracterización preliminar de suelos (y aguas subterráneas asociadas) y Caracterización adicional (Informe de situación). 25.000m2

2.-.- Análisis de riesgos y Estudio de alternativas de descontaminación

3.- Selección de Biorremediación como alternativa de tratamiento

4.-Estudio de viabilidad biorremediación

5.- Estudio escala laboratorio. Microcosmos

6.- Proyecto Piloto

7.- Tratamiento de suelos. Biorremediación a escala Real. >14.000 m3 de suelos. Informes de seguimiento y finales de tratamiento.

8.- Limpieza y gestión de residuos >500.000 kg

1.-Caracterización suelos(ISS)

Planificación y toma de muestras para caracterización , localización de estructuras, localización de instalaciones enterradas, residuos.

Caracterización de suelos y aguas con presencia de afección porhidrocarburos, fundamentalmente hidrocarburos aromáticos policíclicos yespecíficamente con naftaleno.

Dada la utilización de la parcela se realizaron inicialmente análisis completospara todos los posibles parámetros y en segunda fase se centró el análisissobre aquellos que se consideraron como contaminantes principales bien porsu concentración, toxicidad, estado, etc. Realización del desarrollo Modeloconceptual emplazamiento

2.-Informe de análisis cuantitativos de riesgos

(ACR) y estudio de alternativas de

descontaminación

Elaboración de ACR, ACR inverso, y por parámetros. Para obtención deobjetivos de remediación válidos y que tuvieran en cuenta la variedad deparámetros existentes.

Análisis de alternativas de descontaminación, (sería imprescindible laaplicación de varias alternativas de forma conjunta).

Caracterización emplazamiento24 puntos muestreo superficiales ZNS29 puntos de muestreo hasta alcanzar ZS

Caracterización emplazamiento

3.-Biorremediación como alternativaDentro de las alternativas estudiadas para realizar el tratamiento se analizó laviabilidad de la biorremediación.

Ejecución de estudios preliminares (químicos, microbiológicos y edafológicos)y experimentos en laboratorio (microcosmos), en los que se reprodujeron lascondiciones que podrían favorecer la biodegradación y elaboración deestudio de viabilidad escala laboratorio.

A partir del anterior diseño de un estudio en fase piloto de biorremediaciónde los suelos del emplazamiento en fase piloto del que pudiesen obtenersecomo conclusión los criterios de diseño para la implantación de untratamiento a escala real en el emplazamiento afectado

Estos trabajos fueron desarrollados por el Grupo de Biotecnología yGeoquímica Ambiental, Instituto Univ. de Biotecnología de Asturias

(Universidad de Oviedo, continuando posteriormente junto a CONSULNIMAdesarrollando el control y seguimiento del tratamiento a escala real hasta lafinalización del proyecto.

Grupo de Biotecnología y Geoquímica Ambiental, Instituto Univ. de Biotecnología de

Asturias (Universidad de Oviedo), José Luis Rodríguez Gallego, Ana IsabelPeláez Andrés, Jesús Sánchez Martín, Ana Sostres y todos aquellos quehicieron que el proyecto saliese adelante

4.-Estudio de viabilidad 11.- Caracterización edafológica (suelo) valoración de texturas, presencia de nutrientes y otros parámetros necesarios para conocer las condiciones en las que podría darse la biorremediación

2.-Caracterización química (contaminantes): estado y evolución de los contaminantes presencia de fracciones biodegradables y procesos de atenuación natural.• Presencia de PAH, gama completa desde el naftaleno (dos anillos) hasta el

benzo(a)pireno (cinco anillos). Presencia de contenidos reseñables de hidrocarburos alifáticos (lineales C12 a C24 y cíclicos).

• La proporción C18/fitano superior a 1, indicaba baja degradación, por la falta de oxigenación de los materiales arcillosos.

Parámetro Valor promedio UnidadesTextura Arcillosa (+limos y gravas) % P/P

pH 8,2 upHConductividad 0,13 dS/M

Materia Orgánica Oxidable 0,20 % P/P

Nitrógeno total 0,03 % P/PRelación C/N 3,9 -

Carbonatos totales 0,72 % P/P

4.-Estudio de viabilidad 2Otros compuestos detectados:heterocíclicos de azufre (benzotiofenos, dibenzotiofenos), de oxígeno(dibenzofurano) y de nitrógeno (carbazoles, piridinas, etc.), trazas de fenolese hidrocarburos clorados (PCBs) en puntos concretos del emplazamiento, otinol que fue almacenado en los antiguos tanques. Presencia de DEHP (di(2-etilexil) ftalato), uno de los ftalatos más comunes, fácilmente biodegradable.

3.- Caracterización microbiológica: definición y potencial degradador de losmicroorganismos presentes en el medio afectado.Análisis numérico y fenotípico de las poblaciones cultivables,potencial biodegradador de los microorganismos del suelo. Realización decultivos en diferentes medios y con objetivos de realizar recuentos deheterótrofos totales y, con naftaleno como única fuente de carbono,contar/aislar microorganismos degradadores.

Los resultados reflejaron que todas las muestras presentaban un número demicroorganismos suficiente para llevar a cabo un proceso debiorremediación. Ensayos naftaleno o fluoreno como única fuente decarbono se permitieron procesar un total de quince bacterias concapacidades biodegradativas además de varios hongos y levaduras con elmismo potencial

5.-Ensayo Microcosmos 1Con el fin de obtener resultados de referencia y optimizar una futuraestrategia de biorremediación en el suelo sometido a estudio, seaplicaron diferentes tratamientos en el laboratorio a una muestracompleja de suelo en bandejas (microcosmos).

Posibilidad de tratar conjuntamente el suelo contaminado y el agua superficial contaminada, empleando ésta como agua de “riego” de los microcosmos.

El seguimiento consistió en análisis químicos y microbiológicos hasta transcurridos 21 días.

I: Control A: 650 g suelo + 10 ml agua destilada + surfactanteII: Control B: 650 g suelo + 10 ml “agua superficial” + surfactante.III: 650 g suelo + Nutrientes + 10 ml agua destilada + surfactante.IV: 650 g suelo + Nutrientes + 10 ml “agua superficial” surfactante.V: Agua superficial” previamente estimulada con extracto de levadura 0,3 %.

5.-Ensayo Microcosmos 2RESUMEN DE RESULTADOS

En cuanto al crecimiento microbiano se observó:• aumento en el número de microorganismos cultivables hasta los 14

días después del inicio del experimento. Durante los 7 primeros días,esta tendencia fue más evidente en los microcosmos a los que se hasuplementado con nutrientes.

• La diversidad de microorganismos observada mediante el análisismorfológico de las colonias se incrementó también en los primeros 7días. Al final del experimento, la mayor diversidad se observó en labandeja que se suplementó con nutrientes y se regó con “aguasuperficial” (IV) (no así con agua esteril)

• se usó la suma de la concentración de los 16 HAPs prioritarios de laEPA como parámetro de control. Como complemento se midiótambién la concentración de TPH (hidrocarburos totales del petróleo).En cualquier caso se observó una reducción importante

5.-Ensayo Microcosmos 3Resultados.

Todos los tratamientos muestran una reducción apreciable de los contaminantes.El riego y la aireación son suficientes para estimular la biodegradación lo que sugiere que se están utilizando algunos de los contaminantes como fuente de nitrógeno. No obstante, la adición de nutrientes favorece la cinética de degradación, como se muestra en los resultados de III y IV.Independientemente de otros aditivos, el riego con agua contaminada puede ser una buena opción para llevar a cabo el tratamiento de biorremediacion (ver resultados de II y IV).En cuanto a la posibilidad de estimular el crecimiento microbiano en el agua de la balsa antes de su utilización (microcosmos V) no proporciona grandes ventajas.

ParámetroSuelo inicial

MicrocosmosI II III IV V

TPH 815 590 540 530 490 460HAP 125 39 30 19 28 33

% Reducción TPH

0 27.6 33.7 35.0 39.9 43.6

% Reducción HAP

0 68.8 76.0 84.8 78.6 73.6

5.-Ensayo Microcosmos 4CONCLUSIONESel tratamiento de biorremediación “on site” del emplazamiento contaminadoera viable :

• Número suficiente de microorganismos en las muestras de suelo y deagua analizadas capaces de degradar hidrocarburos

• Existencia de poblaciones bacterianas degradadoras muy variadas,incluyendo bacterias, levaduras y hongos. Poblaciones además adaptadasdebido al tiempo transcurrido desde la afección inicial

• No apreciación inhibidores• Eficacia de las técnicas de bioestimulación en la degradación de los

contaminantes. Posibilidad de utilizar la propia agua afectada delemplazamiento como agua de riego, que aporta además nutrientes

• Respuesta positiva, a la bioestimulación se explica por la gran escasez denutrientes y oxígeno en el medio original

• Tratamiento mas adecuado: combinación de agua contaminada para elriego, un complemento nutricional y un surfactante para hacer másbiodisponibles los contaminantes

• Se recomendó realizar una prueba piloto antes de abordar el proceso debiorremediación en todo el emplazamiento, con el fin de asegurar laoptimización de los parámetros de actuación y rentabilizar al máximo loscostes

6.-Ensayo Piloto 1

• Ensayo a escala piloto: una zona impermeable en la que se construyeron seis celdas contiguas y aisladas. Se practicaron calicatas en diversas zonas de suelos con afección procurando una homogeneidad en cuanto a textura y contenido en contaminantes (4.000 ppm de naftaleno).

• De este acopio general se constituyeron un total seis biopilas (una por celda), de tamaño 2 x 2 metros y una altura aproximada de 50 cm. lo que suponía un volumen de unos 2 m3 cada una (12 en total) y un peso aproximado de unas 3 toneladas ( densidad estimada del suelo de 1,45 -1,65 t/m3).

6.-Ensayo Piloto 2Las biopilas se etiquetaron consecutivamente desde B1 a B6, con diferentes características de tratamiento:

•B1: Únicamente riego con 35 l de agua.•B2: 5,5 kg del fertilizante granulado de liberación lenta 31:5:7 (FLL). Riego posterior con 35 l de agua.•B3: 5,5 kg de FLL y riego con 10 l del surfactante tipo1 diluido en 25 l de agua.•B4: 5,5 kg de FLL y riego con 10 l del surfactante tipo2diluido en 25 l de agua.•B5: mezcla de fertilizantes de liberación inmediata (NO3: 5 kg/ 1 kg de KH2PO4) y riego posterior con 10 l del surfactante tipo1 diluidos en 25 l de agua.•B6: con surfactante tipo 2.

Todas las dosificaciones tanto de agua como de nutrientes se hicieron en aras de respetar al máximo los niveles considerados óptimos para la biorremediación (ratios C:N:P de 100:10:1 y humedad de un 15-20%)

6.-Ensayo Piloto 3Los trabajos de seguimiento tenían un plazo inicial de un mes, dado el interésde los resultados se prologó el seguimiento a 60 días para los parámetrosquímicos y hasta 100 días para la realización de ensayos microbiológicos

• Cualquiera de los procedimientos redujo las concentraciones de PAH (de forma concreta Naftaleno), siendo destacables los avances conseguidos en las parcelas B3 a B6

• El riego y aireación (B2) permite ya un avance importante, pero éste es mejorado en casi quince puntos porcentuales por la adición de nutrientes y en, al menos, otros quince cuando se complementa con un surfactante. Parece por tanto que la mezcla de surfactante y nutrientes es el tratamiento más adecuado.

6.-Ensayo Piloto 3• Nutrientes: utilizando el mismo surfactante, no se observaron diferencias

significativas entre usar fertilizante de liberación lenta y sales deliberación inmediata

• Surfactantes: con cualquiera de los utilizados se mejoran los resultados.

7.-Tratamiento de Remediación 1Proyecto de descontaminación

Construcción de dos celdas de tratamiento cerradas e impermeabilizadas,con sistema de recogida de lixiviados y recirculación parcial de los mismos.Ejecución sistema de riego y adicción de nutrientes y surfactantesProcesos de riego, aireación por volteo y aradoPrograma de control y seguimiento del tratamiento

7.-Tratamiento de Remediación 2Proyecto de descontaminación

Plan excavación, procedimientos de caracterización de material excavado yparedes y suelos de excavación.División emplazamiento por zonas de excavación, en función tiposcontaminantes, texturas suelos, rellenos, etcExcavación selectiva y posterior preparación material previa formaciónbiopilas.

7.-Tratamiento de Remediación 3

Control y seguimiento proceso biorremediaciónPlanificación y ejecución de controles de caracterización final e utilización delos materialesCumplimiento de objetivos de tratamiento con reducción deconcentraciones de PAH (especialmente Naftaleno, <90%) y otrosparámetros

7.-Tratamiento de Remediación 2Zonas de

excavación

Superficie

parcial (m2)

Volumen parcial

(m3)

Superficie

excavada (m2)

Volumen

excavado (m3)

Porcentaje

retirada

Vol.terreno

cont. (m3)

ZE 1 750,44 2.235,44 80 % 1.788,35

ZE 1-1 42,98 83,06 100 % 83,06

ZE 1-2 255,57 538,18 100 % 538,18

TOTAL ZE 1 1.048,99 2.856,68 2.409,59

ZE 2a 823,26 2.433,15 100 % 2.433,15

ZE 2b 339,98 313,40 100 % 313,40

ZE 2c 522,31 985,16 100 % 985,16

ZE 2d 126,69 124,43 100 % 124,43

ZE 2e 14,84 27,43 100 % 27,43

ZE 2-1 16,09 13,48 80 % 10,78

ZE 2-2 40,48 73,02 100 % 73,02

TOTAL ZE 2 1.883,65 3.970,07 3.967,37

ZE 3a 865,35 2.999,11 90 % 2.699,20

ZE 3b 226,87 671,10 90 % 603,99

ZE 3-1 28,16 46,91 70 % 32,84

ZE 3-2 311,13 318,01 80 % 254,41

TOTAL ZE 3 1.431,51 4.035,13 3.590,43

ZE 4 590,29 1.706,31 100 % 1.706,31

ZE 4-1 406,90 367,07 80 % 293,66

ZE 4-2 278,89 275,35 90 % 247,82

ZE 4-3 208,33 595,55 90 % 536,00

ZE 4-4 391,28 382,57 30 % 114,77

TOTAL ZE 4 1.875,69 3.326,85 2.898,55

ZE 5a 387,08 726,81 100 % 726,81

ZE 5b 105,37 75,53 80 % 60,42

ZE 5c 211,76 724,33 100 % 724,33

TOTAL ZE 5 704,21 1.526,67 1.511,56

TOTAL 6.944,05 m2 15.715,40 m3 14.377,51 m3

NOTA: Los sufijos "a, b, c…" corresponden a diferentes profundidades de excavación.

7.-Tratamiento Biorremediación 3

NAFTALENO (ppm)

0,00

1.000,00

2.000,00

3.000,00

4.000,00

5.000,00

6.000,00

7.000,00

Mes 18

Mes 1

7.-Tratamiento Biorremediación 4

8.-Gestión externa Residuos Peligrosos

TIPO RESIDUO PELIGROSO CANTIDAD

GRASAS 23.980,00 kgBIDONES RESINAS 282,00 kgENVASES CONTAMINADOS 2.923,00 kgPRODUCTOS QUÍMICOS DE LABORATORIO; RP 616,00 kgMEZCLAS AGUAS Y ACEITES 2.122,00 kgRESIDUO DE NAFTALINA 9.342,00 kgMEZCLAS DE ESCOMBROS CONTAMINADOS CON RP 528.160,00 kg

TOTAL RESIDUOS PELIGROSOS GESTIONADOS 567.425,00 kg

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