Reactieve schermen, principe van de techniek, ijzerscherm, vorm van het ijzer

De toepassing van ijzer bij bodemsanering vindt plaats op 2 manieren:

1. als granulaire deeltjes (0,2 tot 6 mm)
2. als nano-deeltjes die als emulsie in de bodem worden geïnjecteerd.

Granulaire deeltjes
Een ijzerscherm kan bestaan uit alleen maar ijzer of uit een mengsel van ijzer en zand of grind. Het ijzer van verschillende leveranciers verschilt van aard en samenstelling. Korrelgrootte, ruwheid van oppervlak en begeleidende elementen (koolstof, zwavel, andere metalen) hebben belangrijke invloed op de reactiesnelheid. Voor de dimensionering van het scherm is laboratoriumonderzoek nodig met de in aanmerking komende soorten ijzer en het lokale grondwater.

Het schermmateriaal wordt aangebracht in een gegraven sleuf. Bij de dimensionering van het scherm moet uiteraard rekening worden gehouden met de grondwaterstroming. Verontreinigd grondwater moet dóór het ijzerscherm passeren. Soms is het nodig maatregelen te treffen die garanderen dat het verontreinigde grondwater inderdaad door het ijzerscherm gaat. Dit kan zijn een grondwateronttrekking achter het scherm of verticale wanden die het grondwater naar het scherm toe geleiden (funnel & gate).

Nano deeltjes
De reactiesnelheid is door het grote specifieke oppervlak van het fijn verdeelde ijzer uiteraard groter als de ijzerdeeltjes heel erg klein zijn. Verschillende leveranciers leveren ijzer in de vorm van de zogenaamde 'nanodeeltjes' met een grootte van 100-200 nm. Het voordeel van ijzerdeeltjes met deze afmetingen is dat zij als emulsie in de bodem kunnen worden geperst, vergelijkbaar met de injectie van 'grout' (bentoniet) of oxidatiemiddelen.

De toepassing van fijne ijzerdeeltjes staat ook wel bekend onder de naam 'Nanoscale Emulsified Zero Valent Iron' (afgekort NZVI, of EZVI). Door de fijne korrelverdeling is dit ijzer zeer reactief. De emulsie wordt gemaakt met behulp van water, plantaardige olie en een emulgator (toegestaan in levensmiddelen). De druppels in de emulsie bestaan, van buiten naar binnen, uit plantaardige olie, water en ijzerdeeltjes. Het ijzer (met water) is verpakt in een oliedruppeltje. Deze druppeltjes nemen chloorkoolwaterstoffen (ckw) op omdat deze goed mengbaar zijn met de plantaardige olie. De ckw wordt in de kern van de druppel reductief afgebroken door de reactie met ijzer. Door het ijzer in plantaardige olie te verpakken wordt het ijzer enigszins beschermd tegen stoffen in de bodemoplossing, zoals sulfaat of nitraat die het gevormde waterstof zouden kunnen 'wegvangen' en daardoor de effectiviteit van het ijzer verminderen.
Daarnaast vormen de emulgator en de plantaardige olie substraat voor anaërobe biologische afbraak van (resterende) chloorkoolwaterstoffen. Met ijzer in de vorm van een emulsie kunnen bij voorkeur horizontale schermen worden aangelegd onder en in de bronzone van de verontreiniging. IJzerschermen met nanoscale ijzer zijn minder lang chemisch aktief, omdat het ijzer in deze vorm sneller wegregereageert dan grovere ijzerdeeltjes. Op de lange termijn zal de biologische afbraak mogelijk de overhand nemen.