Industrijske aktivnosti v preteklosti so za sabo pustile degradirana območja, kjer so kontaminanti prisotni v zemljinah, ki so iz tega razloga pogosto klasificirane kot nevaren odpadek. Te zemljine namreč vsebujejo nevarne spojine in zvrsti slednih elementov v mobilnih in biodostopnih oblikah. Degradirana območja predstavljajo »stara bremena«, ki morajo biti sanirana na najbolj praktičen, ekonomsko in okoljsko sprejemljiv način. V Sloveniji predstavlja eno od starih bremen območje stare Cinkarne v bližini mestnega jedra Ceja. To 17 ha veliko območje prekriva 1,5 M m3 kontaminirane zemljine, ki je po slovenski zakonodaji klasificirana kot nevaren odpadek, ker vsebuje visoke vsebnosti vodotopnih zvrsti različnih slednih elementov (As, Zn, Pb, Cd, Cu, Mo) in SO42-. Inovativna sanacijska in remediacijska metoda je bila razvita za obdelavo te kontaminirane zemljine in situ. Metoda je bila preverjena tudi realnem primeru sanacije najbolj kontaminirane zemljine in zgoraj omenjenega območja Cinkarne. Pri tem je uporabljen pristop imobilizacije, kjer so biodostopne in mobilne zvrsti slednih elementov s kemijskimi in fizikalnimi mehanizmi vgrajene v novonastali kompozit, ki je mešanica zdrobljene in homogenizirane kontaminirane zemljine, kateri je primešan pepel iz sežiga papirniške pulpe ter jeklarska žlindra iz elektroobločnih peči iz sekundarnih metalurških procesov. Po vzpostavitvi optimalne vsebnosti vlage v kompozitu, je slednji vgrajen v zbite plasti kot del konstrukcijskega zasipa. Zaradi visoke stopnje zgoščenosti in pucolanske ali hidravlične aktivnosti aditivov se tvori cementirana matrica. Tekom tega procesa so kontaminanti fizikalno mikroenkapsulirani in kemijsko adsorbirani na površino ali vgrajeni v kristalno rešetko kalcijevo silikat hidratnih faz. Hidratacijski produkti so podobni tistim pri Portlandskem cementu. Alkalni pH pornih raztopin vodi v nastanek slabo topnih produktov hidrolize večine slednih elementov. Vodoprepustnost je zelo nizka kar pomeni, da je precejanje vode majhno in zato je hitrost transporta kemijskih zvrsti slednih elementov zelo počasna.
B.03 Referat na mednarodni znanstveni konferenci
COBISS.SI-ID: 2159207Postopek po izumu predstavlja nov in inovativen pristop k reševanju okoljskih problemov. Tehnologija omogoča sanacijo močno degradiranih območij, ki so posledica dolgoletnih industrijskih aktivnosti. Gre za zemljišča na področjih jeklarske, železarske ali metalurško-kemične industrije, na katerih je prihajalo do emisij predvsem anorganskih onesnažil v zrak, vodo in zemljino, obenem pa je nastalo tudi veliko industrijskih odpadkov, ki so ostali na lokaciji obratov. Po koncu industrijskih aktivnosti zaradi visoke stopnje degradacije ta območja ostajajo opuščena, na drugi strani pa predstavljajo stalni vir onesnaževanja okolice s tokovi površinskih in podzemnih vod ter z emisijami prašnih delcev. Izum spada na področje obdelave, namreč k postopkom remediacije kontaminirane zemljine, s pomočjo katerih se zemljino pretvori v manj nevarno stanje. Pri tem je izum osnovan na problemu, kako iz kontaminirane zemljine na ekonomičen način pridobiti za okolje in človeško zdravje sprejemljiv, kemijsko nevtralen in inerten gradbeni material. V tem materialu vsebnost vodotopnih težkih kovin ne presega dopustnih mejnih vrednosti, namreč: As ( 0,50 mg/kg suhe snovi, Cd ( 0,04 mg/kg suhe, Pb ( 0,50 mg/kg suhe snovi in Zn ( 4,00 mg/kg suhe snovi. Gradbeni material je pridobljen iz kontaminirane zemljine, vsebujoče vodotopne kemične spojine na osnovi težkih kovin, katerih vsebnost znatno presega predhodno navedene mejne vrednosti in znaša: As = 1,00 – 10,00 mg/kg suhe snovi, Cd = 0,10 – 1,00 mg/kg suhe snovi, Pb = 1,00 – 10,00 mg/kg suhe snovi in Zn = 5,00 – 50,00 mg/kg suhe snovi v kontaminirani zemljini. Postopek po izumu obsega sledeče korake: 1) pripravo kontaminirane zemljine, ki vključuje izkopavanje kontaminirane zemljine, suho sejanje delcev in drobljenje na zrnavost pod 32 mm ter izdelavo začasne deponije po plasteh; 2) mešanje kontaminirane zemljinez disperzijo železovih nanodelcev; 3) dodajanje bentonitne gline v prahu zmesi predpripravljene kontaminirane zemljine in železovih nanodelcev čemur sledi homogenizacija dobljene zmesi; 4) dodajanje kalcijskega elektrofiltrskega pepela, čemur sledi mešanje in po potrebi uravnavanje količine vlage na optimalno vrednost; 5) in situ ali ex situ vgrajevanje pridobljenega materiala z razgrinjanjem v plasti debeline do največ 30 cm ter zgoščevanje tako ustvarjene plasti pridobljenega materiala z ustrezno gradbeno mehanizacijo. Zgoščenost vgrajene plasti mora v povprečju znašati najmanj ≥ 95 % glede na gostoto zmesi dobljeno po modificiranem Proctorjevem postopku (SIST EN 13286-2:2010/AC:2013). Dodatek disperzije uporabljenih železovih nanodelcev v koraku 2) je do 8 mas. % maghemitnih delcev ali do 3 mas. % nanodelcev nič-valentnega železa, glede na suho maso kontaminirane zemljine. Bentonitno glino v koraku 3) se dodaja v količini do 10 mas. % glede na suho maso kontaminirane zemljine. V primeru kontaminirane zemljine z več kot 40 mas. % glinene frakcije oziroma delcev velikosti ≤ 0,002 mm, se namesto bentonitne gline v koraku 3) dodaja zeolitni tuf v obliki suhega prahu. Količina dodanega zeolitnega tufa glede na suho maso kontaminirane zemljine znaša do 10 mas. %. Količina dodanega kalcijskega elektrofiltrskega pepela glede na suho maso kontaminirane zemljine znaša do 20 mas. %. Z remediacijo se zagotovi imobilizacijo deleža kovin v lahko topni frakciji, zatem pa se s standardnim postopkom izluževanja za preskus kemičnih lastnosti agregatov (SIST EN 1744-3:2002) dokazuje, da koncentracija posameznega onesnažila v vodnem izlužku ne presega predpisanih mejnih vrednosti omenjenih nevarnih snovi, ki so predpisane za inertne odpadke. Koncentracija onesnažila v vodnem izlužku poda stopnjo imobilizacije strupenih kovin v remediiranem materialu, ki ne sme presegati zgoraj navedenih mejnih vrednosti.
F.09 Razvoj novega tehnološkega procesa oz. tehnologije
COBISS.SI-ID: 2163303Kontaminacija tal s slednimi elementi v koncentracijah in kemijskih oblikah, ki predstavljajo nevarnost za človekovo zdravje in okolje, je velik svetovni problem. Ocenjeno je, da je v Evropski uniji 250.000 kontaminiranih območij, med katerimi jih je 34,8 % onesnaženih s slednimi elementi. Celjska kotlina velja za eno najstarejših industrijskih območij v Sloveniji, kjer ima posebej dolgo zgodovino delovanja podjetje Cinkarna Celje. Ta je bila sprva locirana v bližini samega centra mesta, ki je danes znano kot področje stare Cinkarne. Analize zemljine iz tega področja so pokazale, da ima ta lastnosti nevarnega odpadka po veljavni slovenski zakonodaji. Presežene so namreč mejne vrednosti nekaterih slednih elementov (Zn, Pb, Cd), SO42- in organskih snovi. Država in Mestna občina Celje sta bili tako prisiljeni poiskati čim bolj optimalno rešitev, tako z okoljskega kot tudi z ekonomskega vidika. Remediacija z imobilizacijo na mestu samem je bila izbrana kot najbolj perspektivna opcija za sanacijo onesnaženih tal na področju stare Cinkarne. Metode imobilizacije vključujejo postopke mešanja onesnažene zemljine z različnimi aditivi, ki v zemljini s fizikalnimi (enkapsulacija) in kemijskimi procesi (ionska izmenjava, sorpcija, oksidacija/redukcija, tvorba trdnih raztopin, obarjanje) imobilizirajo nevarne kemijske zvrsti slednih elementov. Kot aditivi se uporabljajo različni materiali, kot na primer portlandski cement, apno, fosfati, gline, železove spojine, reciklirani odpadki (leteči pepeli, jeklarske žlindre, rdeče blato, humusni pripravki itd.). Izbira portlandskega cementa kot aditiva je pogosta, vendar njegova uporaba v tem primeru ni bila upravičena, ker bi prisotni kontaminanti zavirali nastanek cementne matrice. Kot bolj perspektivna možnost se je pokazala uporaba reaktivnih letečih pepelov iz lokalne industrije in termoelektrarn. Tako je bil razvit večstopenjski postopek remediacije, v okviru katerega je bila mešanica zemljine in letečega pepela predelana v gradbeni proizvod, ki je bil vgrajen na področju stare Cinkarne nazaj v tla kot konstrukcijski zasip. Remediacijski kompozit je bil sestavljen iz papirniškega pepela iz podjetja Vipap Videm Krško (iz sežiga papirniškega mulja in nekoliko lesene biomase) in onesnažene zemljine. Da je bila imobilizacija onesnažil učinkovita je bilo potrjeno z rezultati izluževanja in elektronsko mikroskopijo. Za učinkovitost metode je bilo pomembno, da se je remediacija izvedla pravilno. Onesnaženo zemljino je bilo potrebno homogenizirati in zmešati z ustrezno količino pepela pri optimalni vlagi, ki je bila določena z modificiranim Proctorjevim preskusom. Sledilo je vgrajevanje materiala v zasip po plasteh, v skladu z geotehničnimi principi. Le na ta način je bilo mogoče doseči največjo možno prostorninsko maso in s tem nizko vodopropustnost materiala, kar je bilo zagotovilo za učinkovito fizikalno in kemijsko imobilizacijo onesnažil.
F.09 Razvoj novega tehnološkega procesa oz. tehnologije
COBISS.SI-ID: 2165095