Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Isolatie, in situ immobilisatie, technieken en uitvoeringsvormen, opmengen met bindmiddelen

In situ opmengen met bindmiddelen
Er vindt een onderzoek plaats naar de bodemopbouw (zie tabel checklist) en naar een bindmiddel dat geschikt is om de verontreinigende stoffen te binden (zie ook technieken en uitvoeringsvormen onderafdichting, injectievloeistoffen). Het terrein wordt obstakelvrij gemaakt. Een brede boor met een diameter van 2 meter wordt de grond ingedraaid. Vanuit een holle stang wordt tijdens het in de grond boren of desgewenst bij het trekken van de boor, het bindmiddel in de grond gespoten. Aan de boorstang verbonden mengspatels vermengen het bindmiddel goed met de grond.

Het is onbekend tot op welke diepte deze techniek werkt, maar dit is zeker afhankelijk van de grondslag. Bij grotere dieptes zal op een kleinere boordiameter moeten worden overgegaan.

Concrete gegevens over gebruikte bindmiddelen bij in situ immobilisatie zijn nauwelijks bekend. Onderstaande informatie is dan ook voornamelijk ontleend aan procesmatige (ex situ) immobilisatie van verontreinigde materialen.

Anorganische bindmiddelen
De porositeit en de poriënverdeling van een verontreinigde bodem zijn van invloed op de uitloogbaarheid van het materiaal en bepalen daarmee de contactmogelijkheden tussen de verontreinigende stof en het grond- en percolatiewater, dat als transportmedium optreedt. De werking van de anorganische bindmiddelen berust voor het grootste deel op de inkapseling in een slecht doordringbare matrix.

Hydraulische bindmiddelen
Hydraulische bindmiddelen zijn anorganische materialen die een verharding veroorzaken door een reactie met water. De belangrijkste anorganische bindmiddelen vallen in deze categorie: ze brengen een cementerings-reactie teweeg. Op grond van de hydraulische waarde van de bindmiddelen kan een onderscheid worden gemaakt (zie literatuurverwijzing 6) tussen:

  • hydraulische bindmiddelen (bijv. portlandcement);
  • latent hydraulische bindmiddelen (bijv. slakken);
  • pozzolanen (bijv. vliegas van kolengestookte energiecentrales).

De eerste groep verhardt spontaan bij contact met water, de andere hebben activatie nodig om het proces op gang te brengen. Bij de pozzolanen dient ook extra kalk te worden toegevoegd.
De haalbaarheid van de immobilisatie wordt bepaald door het type bindmiddel, de water/bindmiddel verhouding, de gewichtsverhouding tussen het bindmiddel en de hoeveelheid verontreinigende stoffen en de fysische en chemische eigenschappen van de verontreinigende stoffen.

Additieven
Bovenop het effect van de inkapseling kan een chemische binding van de verontreinigende stoffen aan het bindmiddel optreden. Dit kan ook door het gebruik van extra additieven worden bewerkstelligd. Enkele mogelijke additieven zijn:

  • kleimineralen, toegepast als absorbentia, in het bijzonder bij materialen die verontreinigd zijn met olie of andere anorganische verbindingen die de hydratatie beïnvloeden. Toevoeging van kleimineralen kan ook extra sterkte geven aan beton door wateropname;
  • zeolieten, toegepast als specifieke absorbentia. Werken als moleculaire filters waarin verontreinigende stoffen kunnen worden opgenomen;
  • waterglas, verbetert uitlooggedrag in beginstadium van verharding, verlaagt mobiliteit van 2-waardige metaalionen door vorming van silicaten.

Organische bindmiddelen
Kenmerkend voor de technieken op basis van organische bindmiddelen is dat de vastlegging voornamelijk is gebaseerd op een fysische inkapseling. Bij de procesmatige technieken op basis van organische bindmiddelen kan het verontreinigde materiaal worden gemengd met een organisch bindmiddel dat door verhitting plastisch is gemaakt (thermo- plast). Een voorbeeld van zo’n organisch bindmiddel is asfaltbitumen. Het te immobiliseren materiaal wordt gedroogd en verhit en dan door de verhitte organische matrix gedispergeerd. Het mengsel vormt bij afkoeling een vaste massa.

Naast thermoplasten kunnen voor de immobilisatie ook thermoharders of organische polymeren worden gebruikt. Deze technieken zijn gebaseerd op het omgeven van bodemdeeltjes en verontreinigende stoffen met een kunststof (micro-inkapseling).

De toepassing van organische bindmiddelen is beperkt omdat de techniek alleen toepasbaar is voor relatief droge bodems en omdat de matrix aangetast kan worden door onder andere olie, vetten en oxydatoren. Daarnaast moet bij de toepassing van thermoplasten rekening gehouden worden met de vervluchtiging van organische componenten.

Met bindmiddelen te immobiliseren verontreinigende stoffen
Bij ex situ immobilisaties zijn voornamelijk bindmiddelen bekend die anorganische verontreinigende stoffen vastleggen. De meerderheid van de toepassingen van immobilisatie met bindmiddelen heeft dan ook betrekking op anorganische verontreinigende stoffen (zie literatuurverwijzing 11). Anionen (o.a. chroom in anion-vorm en cyanide) zijn moeilijk te fixeren met anorganische bindmiddelen omdat ze niet precipiteren als hydroxide en meestal niet worden opgenomen in kristalroosters. Kationen als zware metalen kunnen bij technieken op basis van anorganische bindmiddelen over het algemeen goed worden vastgelegd door de vorming van metaalhydroxiden. Deze zijn slecht oplosbaar bij pH 8-10, maar de oplosbaarheid neemt vaak sterk toe bij zowel een hogere als een lagere pH.

Organische verontreinigende stoffen vormen een probleem bij deze immobilisatietechniek, omdat ze het verhardingsproces kunnen vertragen en omdat er slechts een geringe chemische fixatie aan de matrix optreedt. Over de vastlegging van organische verontreinigende stoffen en de invloed van additieven op de mate van vastlegging bestaat nog veel onduidelijkheid en er dient op dit terrein nog veel fundamenteel onderzoek te worden verricht (zie literatuurverwijzing 12).