Sanierung von Schwermetallen

Eigenschaften und Vorteile

Geochemische Faktoren

In der gesättigten Zone ist das Verhalten von gelösten Schwermetallen von einer Reihe geochemischer Faktoren wie dem pH und dem Redox-
Potential (Eh) und Prozessen wie Komplexbildung, Sorption und Ionenaustausch abhängig. Durch Veränderung und Kontrolle dieser Faktoren kann
der physikalische Status, die Mobilität, und die Anwesenheit von Schwermetallen im Grundwasser durch Prozesse wie Fällung, Oxidation/Reduktion,
Sorption und Komplexbildung direkt beeinflusst werden.

Die Technologie

MRC® entfernt Schwermetalle wie gelöstes Chromat, Cr(VI), aus dem Grundwasser durch in situ Immobilisierung (Fällung und/oder Sorption an
der Feststoffphase). MRC besteht aus einer Organoschwefel-Komponente, die über eine Esterbindung an ein Grundgerüst aus Glycerin gebunden
ist. Dieser Organoschwefel-Ester ist in eine Matrix von Polylaktaten eingebettet, die MRC zu einer dicken viskosen Flüssigkeit machen. Nach der
Einbringung ins Grundwasser wird die Organoschwefel-Komponente, die die Immobilisierung der Schwermetalle bewirkt, durch Lösen der Esterbindung
in kontrollierter Weise freigesetzt. Ähnliche Prozesse lassen MRC auch Milchsäure freisetzen, die eine Kohlenstoffquelle für die von Natur
aus anwesenden Bakterien bietet und so die optimalen Bedingungen für die Schwermetallimmobilisierung durch die Organoschwefel-Komponente
schafft.

Mechanismus der Immobilisierung

MRC stimuliert die Immobilisierung von Chrom durch einen zweiteiligen Mechanismus. Erstens reduziert die Organoschwefel-Komponente im
MRC-Molekül das lösliche Chromat direkt und produziert dreiwertiges Chrom, Cr(III), in unlöslichen Bindungen. Zweitens kann MRC die Reduktion
von Cr(VI) durch die Bereitstellung von Milchsäure indirekt bewirken, da die Milchsäure schnell durch Mikroorganismen fermentiert wird, wodurch
reduzierte Komponenten wie Eisen(II) und Sulfide entstehen, die Cr(VI) chemisch zum unlöslichen zweiwertigen Chrom, Cr(III), reduzieren.

Zusätzlicher Vorteil der Reduktiven Dechlorierung

MRC kann auch Standorte mit einer kombinierten Kontamination aus Chromat und chlorierten Kohlenwasserstoffen behandeln, da es sowohl
das Substrat für die reduktive Dechlorierung als auch die Komponente für die Metallimmobilisierung enthält. Über den Mechanismus der reduktiven
Dechlorierung werden chlorierte Kohlenwasserstoffe in situ unter anaeroben Bedingungen biologisch abgebaut. Durch diese Doppelwirkung von
MRC wird die Notwendigkeit von separaten Verfahren für die beiden unterschiedlichen Kontaminationen vermieden.

Fallbeispiele

Labortest

MRC wurde in seiner Wirkung auf die Immobilisierung von Cr(VI) in einem
Experiment mit einem simulierten Grundwasserleiter getestet.

Ergebnisse der Chrom-Behandlung
Zeitraum von 30 Tagen:
• Die Chromkonzentration wurde zunächst durch die Einwirkung von MRC von
15.000 auf 400 μg/l reduziert. 30 Tage nach Testbeginn wurde der simulierte
Grundwasserleiter mit drei Porenvolumen von mit Sauerstoff angereichertem
Wasser gespült, um die Stabilität des immobilisierten Chroms zu untersuchen.
Die Spülphase dauerte ebenfalls 30 Tage, wobei kein Rebound durch wieder
ansteigende Cr(VI)-Konzentrationen gemessen wurde (Abbildung 17).

Felderfahrung

Auf einem Superfund-Standort wird Pump
& Treat durch MRC ersetzt
Ein System aus Grundwasserentnahme und –abreinigung (Pump & Treat)
wurde auf einem Standort des Superfund Programms in Texas installiert, um
einen Chrom-Schaden in bindigen Böden zu sanieren. Nach 13 Betriebsjahren
wurde das System für die Behandlung der Restkontamination mit Chrom als
ungeeignet eingestuft und abgeschaltet. Ein Sanierungsverfahren mit MRC
als aktiver Substanz wurde gewählt, um die Konzentrationen von Chrom weiter
zu reduzieren. Abbildung 18 zeigt die Abnahme der Chrom-Konzentration
unter dem Einfluss des eingebrachten MRC. Cr(VI) und Gesamtgehalt an
Chrom (aus der nicht filtrierten Probe) wurden bis nahe an oder unter den
Sanierungszielwert reduziert. Der Einsatz von MRC ergab außerdem eine
Einsparung von 183.000 US-Dollar allein im ersten Jahr der Sanierung.