Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Electroreclamatie, principe van de techniek

Het principe van electroreclamatie berust op het transport van geladen deeltjes en ionen door de bodem door middel van een elektrisch veld (gelijkspanning) dat wordt opgewekt met behulp van elektroden. De transportprocessen die hierbij een rol spelen zijn:

  1. Elektro-osmose; de beweging van grond- of bodemwater van de anode naar de kathode.
  2. Elektroforese; de beweging van geladen of polariseerbare deeltjes (geen ionen) binnen een stationaire vloeistof (in dit geval grond- of bodemwater).
  3. Elektrolyse; de beweging van ionen en ioncomplexen in een elektroliet (grond- of bodemwater).

In de praktijk zal bij toepassing van de techniek bij verontreinigde grond elektrolyse veelal het belangrijkste transportproces zijn.

Onder invloed van het elektrische veld verplaatsen de positief geladen deeltjes (bijvoorbeeld zware metalen) zich in de richting van de kathode en de negatief geladen deeltjes in de richting van de anode. Bij de elektroden worden de ionen uit de bodem verwijderd via de elektrodevloeistoffen die rond de elektroden circuleren, zie figuur [Lageman].

Bij de anode ontstaan door elektrolyse van water waterstofionen, die zich via het grondwater door de bodem in de richting van de kathode bewegen. De zo optredende verlaging van de pH heeft een verzuring van de bodem en een hogere mobiliteit van de metaalionen tot gevolg. Enerzijds komt dit door adsorptieconcurrentie van de H+-ionen met de metaalionen en anderzijds door het in zuur milieu beter in oplossing gaan van metalen. Dit heeft een positief effect op de snelheid van de reiniging. In een bodem met een grote buffercapaciteit is voor de daling van de pH als gevolg van de geproduceerde H+-ionen meer energie en tijd nodig. Na verloop van tijd kan de concentratie aan H+-ionen zo hoog worden dat vrijwel alle energie verloren gaat aan het verplaatsen hiervan. De mobiliteit van de zware metalen neemt hierdoor sterk af.

Bij de kathode vindt vorming van OH--ionen plaats, hierdoor vindt een verhoging van de pH plaats bij de kathode. Wanneer de pH in de bodem te hoog wordt, kunnen metaalionen neerslaan op de kathode, in de elektrodevloeistof en in de grond.

Om te voorkomen dat rond de kathode neerslagvorming van zware metalen optreedt en de bodem rond de anode niet te veel verzuurt, wordt het milieu rond de elektroden geconditioneerd. De elektroden zijn in speciale elektrodenfilters geplaatst waar een conditionerende oplossing doorheen wordt gecirculeerd. Voor de conditionering van de elektrodevloeistoffen wordt voor het kathodesysteem een zure oplossing gebruikt en voor het anodesysteem een basische oplossing. Deze oplossingen worden periodiek vervangen en elektrolytisch of chemisch gezuiverd van zware metalen.

De electroreclamatie zoals hiervoor beschreven wordt weinig toegepast. Vaker wordt wisselspanning toegepast bij de verwijdering van organische verontreinigingen. Door het aanleggen van wisselspanning wordt de bodem opgewarmd, waardoor processen worden gestimuleerd die belangrijk zijn bij de verwijdering of afbraak:

  • de stofwisseling van bodemorganismen verloopt sneller, afbraakreacties en groei van organismen verlopen hierdoor (aanzienlijk) sneller
  • de verdamping van verontreinigingen
  • de oplosbaarheid van verontreinigingen ,
  • de desorptie van geadsorbeerde verontreinigingen verloopt sneller
  • diffusie van stoffen verloopt sneller
  • de verplaatsing van bodemvocht verloopt sneller, doordat de viscositeit van het water afneemt.

Genoemde processen zijn niet specifiek voor electrische verwarming van de bodem. Verwarming kan ook worden gerealiseerd op andere manieren, bijvoorbeeld door stoominjectie. De verwarming steunt altijd een ander proces (biologische afbraak, in situ extractie, in situ strippen etc.). Electrische verwarming van de bodem is practisch toepasbaar bij de verwijdering van vluchtige verbindingen uit de bodem. Vaak wordt de bodemverwarming aangeduid met het aantal fasen wisselspanning dat wordt aangelegd (six phase heating, of three phase heating).(naar bodemverwarming)