Isolatie, in-situ immobilisatie, principe van de methode

Inleiding
Immobilisatie is een technische ingreep waarmee verontreinigende stoffen die in materialen (zoals afvalstoffen, secundaire grondstoffen, verontreinigde grond) aanwezig zijn, worden vastgelegd. Immobilisatie berust op het reduceren van de mobiliteit van verontreinigende stoffen. Doel hiervan is om, ook op de lange termijn, de verspreiding van verontreinigende stoffen vanuit het materiaal (met name door uitloging en erosie) tegen te gaan. De verontreinigende stoffen vormen daarmee geen bedreiging meer voor het milieu. Bij immobilisatie worden de chemische en fysische eigenschappen van de materialen gewijzigd. Voor het intact blijven van het geïmmobiliseerde produkt zijn technische specificaties van belang die verband houden met de sterkte en de slijtvastheid van het produkt. Deze aspecten spelen zowel vanuit milieuoogpunt als vanuit de mogelijkheden voor hergebruik een rol.

Immobilisatietechnieken kunnen in situ op het bodemmateriaal worden toegepast. Dat wil zeggen het immobiliseren van de verontreinigende stoffen aan de bodemmatrix zonder deze stoffen uit de bodem te verwijderen. Voor het procesmatige (ex situ) verwerken van ontgraven grond met inzet van immobilisatietechnieken wordt verwezen naar deel E ‘Verwerken van grond’.

Er wordt veel onderzoek gedaan naar de immobilisatie van verontreinigd materiaal (zie literatuurverwijzing 1, 2 en 3). De nadruk ligt hierbij op de procesmatige immobilisatie van chemische afvalstoffen (zie literatuurverwijzing 4 en 5) en verontreinigde baggerspecie. Doel van deze immobilisatie is het zodanig vastleggen van de verontreinigende stoffen dat het materiaal nuttig kan worden toegepast als bouwstof of op relatief eenvoudige manier kan worden gestort. In opdracht van de OUP is een onderzoek naar de ‘state of the art’ van het procesmatig immobiliseren uitgevoerd (zie literatuurverwijzing 6).

De werking van immobilisatie
De werking van immobilisatie van verontreinigende stoffen in een materiaal berust op één of een combinatie van de volgende principes (zie literatuurverwijzing 7):

• Insluiting/inkapseling (fysische binding) van de verontreiniging in een slecht door water doordringbare matrix (solidification). Hierbij wordt met bindmiddelen of door sintering/vitrificatie een monolitische massa gevormd waarvan, vergeleken met het oorspronkelijke materiaal, de permeabiliteit is verlaagd en het uitwendig oppervlak (contactoppervlak voor vloeistoffen) is verkleind;
• Vermindering van mobiliteit door interactie met verontreinigingen (stabilisation/fixation), bijvoorbeeld:
  
  • chemische binding door de vorming van een slecht oplosbaar precipitaat (bijv. metalen als sulfiden of hydroxiden), de nieuwvorming van mineralen of door kristallisatie;
  • fysisch-chemische binding door adsorptie aan vaste bestanddelen, beïnvloeding oplosbaarheid door pH-effecten, binding aan zeolieten e.d.

Insluiting speelt bij de operationele procesmatige immobilisatietechnieken de hoofdrol. Dit kan tot stand worden gebracht met behulp van bindmiddelen of thermisch. De immobilisatietechnieken kunnen, op basis hiervan, worden ingedeeld in:

1. Immobilisatie met anorganische bindmiddelen (zoals cement en pozzolanen);
2. Immobilisatie met organische bindmiddelen (bijv. polymeren en bitumen);
3. Thermische immobilisatie, door sintering (gedeeltelijke vervloeiing en aaneensmelting van deeltjes aan het oppervlak van korrels);
4. Thermische immobilisatie, door vitrificatie (verglazing, d.w.z. via een volledige smelt).

Voor ex situ toepassing van thermische immobilisatie wordt verwezen naar de door POSW uitgevoerde haalbaarheidsstudie naar het ex situ smelten van slib en baggerspecie (zie literatuurverwijzing 8).