Remediación de aguas subterráneas

Si un estudio de tratabilidad no muestra degradación (o requiere un período prolongado en el laboratorio antes de que se logre una degradación significativa) de la contaminación contenida en el agua subterránea, entonces la inoculación con cepas conocidas por su capacidad para degradar los contaminantes puede ser útil. Este proceso aumenta la concentración de enzimas reactivas dentro del sistema de biorremediación y, posteriormente, puede incrementar las tasas de degradación de contaminantes con respecto a las tasas sin tratamiento, al menos inicialmente después de la inoculación. ^{[ 2 ]}

La bioventilación es una tecnología de remediación in situ que utiliza microorganismos para biodegradar los componentes orgánicos en el sistema de aguas subterráneas. La bioventilación mejora la actividad de las bacterias y arqueas autóctonas y estimula la biodegradación natural in situ de los hidrocarburos mediante la inducción del flujo de aire u oxígeno en la zona no saturada y, si es necesario, mediante la adición de nutrientes. ^{[ 3 ]} Durante la bioventilación, el oxígeno puede suministrarse mediante la inyección directa de aire en la contaminación residual del suelo. La bioventilación contribuye principalmente a la degradación de los residuos de combustible adsorbidos, pero también a la degradación de los compuestos orgánicos volátiles (COV) a medida que los vapores se mueven lentamente a través del suelo biológicamente activo. ^{[ 4 ]}

La bioinyección es una tecnología de remediación in situ que utiliza microorganismos autóctonos para biodegradar los componentes orgánicos en la zona saturada. En este proceso, se inyecta aire (u oxígeno) y nutrientes (si es necesario) en la zona saturada para aumentar la actividad biológica de los microorganismos autóctonos. La bioinyección puede utilizarse para reducir las concentraciones de componentes derivados del petróleo disueltos en el agua subterránea, adsorbidos al suelo por debajo del nivel freático y en la franja capilar .

El bioslurping combina elementos de bioventilación y bombeo al vacío de producto libre más ligero que el agua ( líquido ligero de fase no acuosa o LNAPL) para recuperarlo del agua subterránea y del suelo, y para biorremediar suelos. El sistema de bioslurping utiliza un tubo de succión que se extiende hasta la capa de producto libre. De forma similar a como una pajita en un vaso extrae líquido, la bomba extrae líquido (incluido el producto libre) y gas del suelo a través del tubo en el mismo flujo. El bombeo eleva los LNAPL, como el petróleo, desde la superficie del nivel freático y desde la franja capilar (es decir, un área justo por encima de la zona saturada, donde el agua se mantiene en su lugar por fuerzas capilares). El LNAPL se lleva a la superficie, donde se separa del agua y del aire. Los procesos biológicos en los que se refiere el término "bioslurping" se refieren a la degradación biológica aeróbica de los hidrocarburos cuando se introduce aire en el suelo contaminado de la zona no saturada. ^{[ 5 ]}

En el proceso de fitorremediación se plantan ciertas plantas y árboles cuyas raíces absorben contaminantes del agua subterránea con el tiempo. Este proceso puede llevarse a cabo en áreas donde las raíces pueden acceder al agua subterránea. Algunos ejemplos de plantas utilizadas en este proceso son el helecho escalera chino (Pteris vittata), también conocido como helecho freno, que acumula arsénico de forma muy eficiente. Los álamos modificados genéticamente absorben bien el mercurio , y las plantas de mostaza india transgénicas absorben bien el selenio . ^{[ 6 ]}

Ciertos tipos de barreras reactivas permeables utilizan organismos biológicos para remediar las aguas subterráneas.

La precipitación química se utiliza comúnmente en el tratamiento de aguas residuales para eliminar la dureza y los metales pesados . En general, el proceso consiste en añadir un agente a una corriente acuosa residual en un reactor agitado, ya sea por lotes o en flujo continuo. La mayoría de los metales se pueden convertir en compuestos insolubles mediante reacciones químicas entre el agente y los iones metálicos disueltos. Los compuestos insolubles (precipitados) se eliminan por sedimentación y/o filtración.

El intercambio iónico para la remediación de aguas subterráneas se lleva a cabo casi siempre haciendo pasar el agua hacia abajo a presión a través de un lecho fijo de medio granular (ya sea un medio de intercambio catiónico o aniónico) o perlas esféricas. Los cationes son desplazados por ciertos cationes de las soluciones y los iones son desplazados por ciertos aniones de la solución. Los medios de intercambio iónico más utilizados para la remediación son las zeolitas (tanto naturales como sintéticas) y las resinas sintéticas. ^{[ 2 ]}

El carbón activado más común utilizado para la remediación se deriva del carbón bituminoso . El carbón activado adsorbe compuestos orgánicos volátiles del agua subterránea; estos compuestos se adhieren a la superficie grafítica del carbón activado.

En este proceso, denominado Oxidación Química In Situ (ISCO), se introducen oxidantes químicos en el subsuelo para destruir (convirtiendo en agua y dióxido de carbono o en sustancias no tóxicas) las moléculas orgánicas. Los oxidantes se introducen en forma líquida o gaseosa. Entre ellos se incluyen aire u oxígeno, ozono y ciertos productos químicos líquidos como el peróxido de hidrógeno , el permanganato y el persulfato . El ozono y el oxígeno gaseoso pueden generarse in situ a partir de aire y electricidad e inyectarse directamente en el suelo y las aguas subterráneas contaminadas. El proceso tiene el potencial de oxidar y/o potenciar la degradación aeróbica natural. La oxidación química ha demostrado ser una técnica eficaz para la eliminación de líquidos densos no acuosos (DNAPL) cuando están presentes.

La recuperación mejorada con surfactantes aumenta la movilidad y la solubilidad de los contaminantes absorbidos por la matriz del suelo saturado o presentes como líquido de fase no acuosa densa . Este método consiste en inyectar surfactantes (agentes tensioactivos que son el ingrediente principal de jabones y detergentes) en aguas subterráneas contaminadas. Un sistema típico utiliza una bomba de extracción para extraer el agua subterránea aguas abajo del punto de inyección. El agua subterránea extraída se trata en superficie para separar los surfactantes inyectados de los contaminantes y del agua subterránea. Una vez separados del agua subterránea, los surfactantes se reutilizan. Los surfactantes utilizados no son tóxicos, son aptos para uso alimentario y biodegradables. La recuperación mejorada con surfactantes se utiliza con mayor frecuencia cuando el agua subterránea está contaminada por líquidos de fase no acuosa densa (DNAPL). Estos compuestos densos, como el tricloroetileno (TCE), se hunden en el agua subterránea debido a su mayor densidad en comparación con el agua. Actúan entonces como una fuente continua de plumas de contaminantes que pueden extenderse por kilómetros dentro de un acuífero. Estos compuestos pueden biodegradarse muy lentamente. Suelen encontrarse en las proximidades del derrame o fuga original, donde las fuerzas capilares los han atrapado. ^{[ 7 ]}

Algunas barreras reactivas permeables utilizan procesos químicos para lograr la remediación de las aguas subterráneas.

El bombeo y tratamiento es una de las tecnologías de remediación de aguas subterráneas más utilizadas. En este proceso, el agua subterránea se bombea a la superficie y se combina con tratamientos biológicos o químicos para eliminar las impurezas. ^{[ 8 ]}

La inyección de aire es el proceso de soplar aire directamente en el agua subterránea. A medida que las burbujas ascienden, los contaminantes se eliminan del agua subterránea por contacto físico con el aire (es decir, por desorción) y se transportan a la zona no saturada (es decir, el suelo). Cuando los contaminantes se desplazan hacia el suelo, se suele utilizar un sistema de extracción de vapores del suelo para eliminarlos. ^{[ 9 ]}

La extracción al vacío de doble fase (DPVE), también conocida como extracción multifásica, es una tecnología que utiliza un sistema de alto vacío para eliminar tanto el agua subterránea contaminada como el vapor del suelo. En los sistemas DPVE, se instala un pozo de extracción de alto vacío con su sección filtrada en la zona de suelos y agua subterránea contaminados. Los sistemas de extracción de fluidos/vapores reducen el nivel freático, lo que acelera el flujo de agua hacia el pozo de extracción. La DPVE elimina los contaminantes tanto por encima como por debajo del nivel freático. A medida que el nivel freático alrededor del pozo desciende debido al bombeo, se expone el suelo no saturado. Esta zona, denominada franja capilar , suele estar muy contaminada, ya que contiene sustancias químicas no disueltas, sustancias químicas más ligeras que el agua y vapores que han escapado del agua subterránea disuelta. Los contaminantes en la zona recién expuesta pueden eliminarse mediante la extracción de vapores. Una vez en la superficie, los vapores extraídos, los compuestos orgánicos en fase líquida y el agua subterránea se separan y se tratan. El uso de la extracción al vacío de doble fase con estas tecnologías puede acortar el tiempo de limpieza en un sitio, ya que la franja capilar suele ser la zona más contaminada. ^{[ 10 ]}

Los pozos de monitoreo se perforan con frecuencia para recolectar muestras de agua subterránea para su análisis. Estos pozos, que suelen tener un diámetro de seis pulgadas o menos, también se pueden usar para eliminar hidrocarburos de la pluma de contaminación dentro de un acuífero subterráneo mediante un desnatador de aceite de cinta. Los desnatadores de aceite de cinta, de diseño sencillo, se utilizan comúnmente para eliminar petróleo y otros contaminantes de hidrocarburos flotantes de los sistemas de agua industriales.

Un skimmer de petróleo para pozos de monitoreo remedia diversos tipos de petróleo, desde combustibles ligeros como gasolina, diésel ligero o queroseno, hasta productos pesados ​​como el aceite No. 6, la creosota y el alquitrán de hulla. Consiste en una cinta transportadora de movimiento continuo que funciona sobre un sistema de poleas accionado por un motor eléctrico. El material de la cinta tiene una fuerte afinidad por los líquidos de hidrocarburos y por la capacidad de repeler el agua. La cinta, que puede tener una caída vertical de más de 30 metros, se baja al pozo de monitoreo más allá de la interfaz LNAPL/agua. A medida que la cinta atraviesa esta interfaz, recoge el contaminante de hidrocarburos líquidos, que se elimina y se recoge a nivel del suelo al pasar por un mecanismo de limpieza. En la medida en que los hidrocarburos DNAPL se depositan en el fondo del pozo de monitoreo y la polea inferior del skimmer los alcanza, estos contaminantes también pueden eliminarse mediante un skimmer de petróleo para pozos de monitoreo.

Por lo general, los desnatadores de banda eliminan muy poca agua junto con el contaminante, por lo que se pueden usar separadores simples tipo vertedero para recolectar el líquido de hidrocarburo restante, lo que a menudo hace que el agua sea apta para su retorno al acuífero. Debido a que el pequeño motor eléctrico consume poca electricidad, puede alimentarse con paneles solares o una turbina eólica , lo que hace que el sistema sea autosuficiente y elimina el costo de llevar electricidad a una ubicación remota. ^{[ 11 ]}