Natuurlijke verwerkingstechnieken voor baggerspecie, Rol van biobeschikbaarheid bij biologische reinigingstechnieken voor baggerspecie

In vrijwel alle biologische reinigingsprocessen wordt steeds eenzelfde afbraakpatroon gevonden (zie onderstaande figuur). Eerst worden de verontreinigende stoffen relatief snel afgebroken, waarna in een tweede fase een zeer trage afbraak volgt. Dit kan verklaard worden door bindingsmechanismen tussen verontreinigende stof en sedimentmatrix.
Door bindingsmechanismen kunnen verontreinigende stoffen op meerdere wijzen in de specie voorkomen: in opgeloste vorm (in de waterfase), aan/in het materiaal zelf gebonden of als afzonderlijke deeltjes. Veelal gaat het om een combinatie van deze vormen.

Voor bacteriën is alleen het in de waterfase opgeloste of het licht aan de buitenzijde gebonden deel van de verontreinigende stof bereikbaar (biobeschikbaar). In de eerste fase na de start van de reiniging, wordt dit biobeschikbare deel relatief snel afgebroken. Vervolgens blijft het sterk aan de matrix gebonden deel over. Waar vroeger gesproken werd over ‘restconcentraties’ en de reiniging werd gestopt, hebben meer recente onderzoeken aangetoond dat ook deze fractie kan worden afgebroken. Dit gebeurt na diffusie vanuit de matrix (desorptie), waardoor de resterende verontreinigende stof, langzaam, biobeschikbaar wordt en afgebroken kan worden. Dit gebeurt in de tweede, trage fase van de biologische reiniging. De reiniging kan daarom volledig zijn, indien voldoende tijd voor desorptie gegeven wordt.

Een laatste karakteristiek punt van biologische reiniging is dat er verschillen bestaan tussen specie, ten aanzien van zowel afbraaksnelheden als ten aanzien van de concentraties die na de eerste fase bereikt worden. Zelfs wanneer het dezelfde verontreinigende stof en dezelfde beginconcentratie betreft. De binding tussen verontreinigende stof en matrix wordt bepaald door eigenschappen van enerzijds de stof (soort, gehalte, verblijftijd in de specie) en anderzijds het sediment (organische stofgehalte, korrelgrootteverdeling).
Het samenspel van al deze eigenschappen maakt een grote variatie aan verschijningsvormen van de verontreinigende stoffen – en dus het afbraakpatroon – mogelijk.

De biobeschikbaarheid (of verschijningsvorm) van de verontreinigende stoffen speelt een cruciale rol bij de resultaten van de biologische reiniging. De beschikbaarheid is rechtstreeks verbonden met de benodigde verblijftijd voor het behalen van de gewenste productkwaliteit. In principe kan elke specie (verontreinigd met organische stoffen) gereinigd worden tot aan een toepasbare kwaliteit. Voorwaarde is dat voldoende (verblijf)tijd aanwezig is om gebonden stoffen te laten desorberen. Bij sterke binding zal de benodigde verblijftijd groot zijn, waardoor de biologische reiniging minder kosten-effectief wordt.
De begingehalten hebben nauwelijks invloed op de benodigde verblijftijd. Het is zelfs zo dat in het algemeen de biobeschikbare fractie hoger zal zijn bij hogere begingehalten, zodat het merendeel van de verontreinigende stof snel zal worden afgebroken.
Het afbraakpatroon is (vooralsnog) niet op basis van fysische of chemische eigenschappen te voorspellen, maar kan sterk per specie variëren als gevolg van de variaties in de verschijningsvorm. Op voorhand dient daarom een inschatting gemaakt te worden van het afbraakpatroon om te besluiten of biologische reiniging effectief kan worden ingezet voor de specie in kwestie, en zo ja met welke technieksoort dit het beste kan geschieden. Dit kan door het uitvoeren van biodegradatieproeven, of desorptietests in het laboratorium.

Omdat totale reiniging tot aan Achtergrondwaardekwaliteit bijzonder veel tijd zal vergen (en dus duur zal zijn), wordt voor de meeste biologische technieken een volgens het Bbk toepasbare kwaliteit nagestreefd.