Factsheet Koude Immobilisatie grond

1 PRINCIPE VAN DE TECHNIEK

Immobilisatie is een bewerking, waarmee de chemische en fysische eigenschappen van verontreinigde grond worden gewijzigd met het doel de verontreinigende stoffen in de grond vast te leggen, zodat ze op korte en lange termijn geen bedreiging meer vormen voor het milieu. Hierdoor wordt de mogelijkheid geschapen om (op zijn best) het immobilisaat nuttig toe te passen als bijvoorbeeld bouwstof of (op zijn minst) het immobilisaat op een veilige wijze te kunnen storten.
Onderscheid wordt gemaakt in koude en thermische immobilisatie. Voor thermische immobilisatie is een aparte beschrijving beschikbaar.

Koude immobilisatieprocessen worden buiten Nederland op grote schaal toegepast. In Nederland was tot op heden het overheidsbeleid met betrekking tot de toepassing van koude immobilisatie nogal terughoudend. In Nederland zijn enige praktijkgegevens beschikbaar van koude immobilisatie. Immobilisatie op basis van organische bindmiddelen (thermoharders of thermoplasten ) komt echter slechts zeer sporadisch voor. In het navolgende zal dan ook alleen worden ingegaan op het toepassingsgebied van koude immobilisatie op basis van anorganische toevoegingen/ bindmiddelen.

Bij deze vorm van immobilisatie wordt de afvalstroom gemengd met chemische stabilisatiemiddelen waarna meestal cement of een mengsel van kalk en (poederkool-)vliegas wordt toegevoegd. Hierna vindt meestal verdichting en ten slotte uitharding plaats om een vormvast immobilisaat te verkrijgen.
De verontreinigende stoffen worden op deze wijze opgesloten in een calciumsilicaatmatrix. Additieven ten behoeve van neutralisatie, oxidatie, reductie, ionenwisseling e.d. kunnen bovendien een extra chemische binding van de verontreinigende stoffen bewerkstelligen. De keuze van additieven hangt af van de te verwerken afvalstof.

Koude immobilisatietechnieken richten zich met name op met zware metalen en cyaniden verontreinigde grond.

2 TOEPASSINGSGEBIED EN VALIDATIE

2.1 Toepassingsvoorwaarden

Verontreinigde grond wordt beschouwd als een afvalstof. De voor immobilisatie in aanmerking komende afvalstromen betreffen veelal gevaarlijk afval, maar voor grond kan dat ook niet-gevaarlijk afval zijn. Kern van het afvalstoffenbeleid is dat de verwijdering van afvalstoffen moet geschieden op een zo hoogwaardig mogelijke wijze (ladder van Lansink). De door het beleid erkende plaats van immobilisatie in dit alles is ten eerste dat afvalstoffen door immobilisatie via nuttige toepassing ('Categorie bouwstof', conform het ‘Besluit bodemkwaliteit’) weer in de kringloop kunnen worden gebracht. Reinigingstechnieken worden ten opzichte van immobilisatie waar mogelijk geprefereerd.

2.2 Toepassingsgebied (hypothese)

Voor immobilisatie is geen sprake van een werkelijke validatie. Daarvoor zijn te weinig echte praktijkprojecten uitgevoerd. Op basis van de in 2003 voorhanden informatie van uitgevoerde (demonstratie)projecten en van proeven wordt een uitspraak gedaan over de (on)mogelijkheden van de verschillende immobilisatietechnieken.

Bij het verzamelen van de gegevens is uitgegaan van het verwerken van (verontreinigde) grond. Het is bekend dat bij verscheidene immobilisatie technieken een ‘mix’ van stoffen wordt bijeengevoegd met een of meerdere bindmiddelen om tot een immobilisaat te komen. Immobilisatieprocessen die als ‘bijmenging’ gebruik maken van al dan niet verontreinigde grond zijn niet buiten beschouwing gelaten. Het is de vraag of de werkwijze van menging op dit moment past in het beleid.

Het toepassingsgebied van koude immobilisatie is weergegeven in tabel 1, uitgaande van de productie van een bouwstof.

Indien de tabel wordt gebruikt voor de toetsing van een specifieke partij grond, dan geldt dat de slechtst scorende parameter aangeeft in hoeverre deze techniek toepasbaar is.

Tabel 1 Hypothese toepassingsgebied koude immobilisatie leidend tot bouwstof (invoer)

2.3 Toelichting tabel

2.3.1 Fysische samenstelling
Organische stoffen, zoals de humusfractie in grond, hebben een negatief effect op de binding van cementachtige bindmiddelen. In de tot nu opgedane ervaring (laboratorium en praktijk) blijkt een gehalte aan organische stof tot circa 10% geen beletsel te zijn om tot een immobilisaat te komen dat aan de gestelde eisen voldoet. Gehalten tot 30% worden in de praktijk als mogelijk beschouwd, hogere gehalten zijn niet onmogelijk, maar op dit moment ontbreken gegevens om hierover een uitspraak te doen.

Bij alle immobilisatieprocessen worden grove materialen verwijderd. Er wordt naar gestreefd de korrelopbouw door middel van menging van verschillende partijen te optimaliseren. Dit heeft een positieve invloed op de mechanische eigenschappen en op de behoefte aan bindmiddelen. Menging is echter niet altijd noodzakelijk en/ of mogelijk, zowel om technische redenen als om redenen die betrekking hebben op de regelgeving.

Zanderige materialen zijn veelal goed te immobiliseren. Wanneer het percentage klei toeneemt, neemt ook de bindmiddelbehoefte toe. Dat wil niet zeggen dat koude immobilisatie onmogelijk wordt, de kosten nemen echter wel toe.

Afval, zoals stukjes hout, metaal en plastic, kan de mechanische eigenschappen van een immobilisaat beïnvloeden. Om die reden kan het noodzakelijk zijn afval te verwijderen.

2.3.2 Verontreinigende stoffen
Uit interviews met betrokkenen bleek, dat de mogelijkheid om zware metalen vast te leggen sterk afhankelijk is van de samenstelling van het te immobiliseren materiaal. De mobiliteit van verschillende metalen is sterk afhankelijk van de samenstelling van het te immobiliseren mengsel.
Zo is de immobilisatie van Cu en Ni, wanneer humus- en fulvozuren aanwezig zijn, in combinatie met cement (hoge pH) een bekend probleem. Er worden anionen gevormd, die zeer mobiel zijn. Het bovenstaande wil niet zeggen, dat koude immobilisatie van grond met Cu en Ni niet mogelijk is. Het geeft wel aan, dat voorafgaand aan elk immobilisatieproject vooronderzoek moet worden uitgevoerd.

Uit proeven die op kleine schaal zijn uitgevoerd blijkt, dat de immobilisatie van organische verontreinigingen in principe mogelijk is. Hierbij moet worden opgemerkt dat het immobiliseren van:
- olieachtige verontreinigende stoffen redelijk goed mogelijk is;
- PCB's aanmerkelijk lastiger is, en;
- pesticiden vaak weinig effect heeft.

Tevens moet worden opgemerkt dat immobilisaten voor wat betreft organische verontreinigende stoffen worden getoetst op de samenstelling. In haar brief van 19 maart 1998 stelt de minister dat uitlogingsnormen voor organische verontreinigende stoffen voorlopig niet zullen verschijnen.

Voor koude immobilisatie is de pH in het algemeen niet kritisch. Mengsels met een zeer lage pH komen zelden voor. Bij de immobilisatie van zeer zure materialen, zoals zuurteer, moeten grote hoeveelheden toeslagstoffen (kalk) worden toegevoegd t.b.v. neutralisatie.

De aanwezigheid (en vorming) van anionen bij koude immobilisatie kan een probleem zijn. Molybdeenoxide is daar een bekend voorbeeld van (met name bij hoge pH).

Om arbeidshygiënische redenen (arbeidsomstandigheden) mag met asbest verontreinigde grond (nog) niet worden verwerkt.

2.3.3 Vooronderzoek immobilisaten
Al naar gelang de grootte van een project/partij wordt de omvang bepaald van de (voor)onderzoeken. De onderzoeksmethodiek is meestal gefaseerd opgesteld om de kosten te beperken. Een voorbeeld daarvan volgt hierna.

Tabel 2 Onderzoeksmethodiek koude immobilisatie

2.4 Toepasssingsmogelijkheden / kwaliteitsborging

2.4.1 Toepassingsmogelijkheden
Immobilisaten worden voor verschillende doeleinden toegepast. Afhankelijk van het gebruiksdoel zijn de eisen verschillend. Op dit moment zijn de volgende toepassingen operationeel:
- omzetting van C2 naar C3 materiaal;
- afdekking van stortplaatsen;
- funderingsmateriaal voor wegenbouw.

De toepassing van het omzetten van C2 naar C3 materiaal is voor het onderwerp verwerken van grond niet relevant. Deze toepassing wordt dan ook niet verder besproken. De ervaring die bij deze toepassing wordt opgedaan (een installatie is in 1998 opgestart) kan in de toekomst wel worden gebruikt bij de verdere ontwikkeling en toepassing van immobilisatietechnieken.
Bij afdekking van een stortplaats is het immobilisaat een vervanging van de gebruikelijke oplossingen hiervoor. De belangrijkste eisen die daaraan worden gesteld zijn de waterdoorlatendheid (5-20 mm/jaar), en de scheurvorming (bij een kromtestraal van 100 m mag geen scheurvorming optreden).
Bij toepassing van een immobilisaat als funderingsmateriaal moet worden voldaan aan de civieltechnische eisen. De belangrijkste daarvan is het bereiken van een voldoend hoge druksterkte, afgestemd op de toepassing, bijvoorbeeld tenminste 1,5 MPa bij 28 dagen ouderdom voor een met cement gestabiliseerde laag.

2.4.2 Kwaliteitsborging
Hiervoor is de beoordelingsrichtlijn 9322 “Immobilisaten vervaardigd uit minerale afvalstoffen voor toepassing in de GWW” opgesteld en ter beoordeling voorgelegd aan respectievelijk de Toetsingscommissie Bouwstoffenbesluit en de Harmonisatie-Commissie Bouw (HCB) van de Stichting Bouwkwaliteit. Deze nationale beoordelingsrichtlijn dient als basis voor de certificatie van bedrijven, die cementgebonden immobilisaten uit minerale afvalstoffen vervaardigen die worden toegepast in de GWW sector.

3 KOSTEN

Omdat immobilisatietechnieken in Nederland nauwelijks op commerciële schaal zijn toegepast zijn er geen betrouwbare gegevens over kostprijzen bekend voor de Nederlandse markt. De kosten van koude immobilisatie worden sterk beïnvloed door de benodigde hoeveelheid toeslagstoffen. Het mengen van de te behandelen grond met de toeslagstoffen gebeurt in relatief eenvoudige apparatuur, waarvan de kosten relatief gering zijn. Het vormgeven in bijvoorbeeld extruders brengt hogere kosten met zich mee.

4 TRENDS EN ONTWIKKELINGEN

In Nederland is de immobilisatie van verontreinigde grond het afgelopen decennium verder van de grond gekomen. Toen vormden de beperkingen van het Bouwstoffenbesluit en de maatschappelijke vooroordelen om ook daadwerkelijk over te gaan tot het gebruik van immobilisatie als verwerkingstechniek, de belangrijkste knelpunten. Door diverse partijen in Nederland is hiertoe het Centrum voor Immobilisatie (CIM) opgericht. Het CIM bevordert de techniek van koude immobilisatie, door lezingen te houden, het milieubeleid mede vorm te geven en door promotie. In 2003-2004 is er door o.a. VROM en CIM gewerkt aan een LCA-studie (zie literatuurverwijzing 34) die de status van immobiliseren van verontreinigde grond moet verhelderen. Op basis van de resultaten van die studie kunnen immobiliseren en reinigen als gelijkwaardig worden beschouwd.

Immobilisatie heeft inmiddels haar plaats gevonden in de milieuregelgeving, waaronder het Landelijk Afvalstoffenbeheer Plan (LAP) en het Besluit Bodem Kwaliteit (de opvolger van het Bouwstoffenbesluit). In het LAP zijn immobiliseren en reinigen van reststoffen genoemd als gelijkwaardige technologieën.