Aktiverede peroxygener til rensning af forurenet jord og vand

ErhvervsPhD-projektet ”in situ kemisk oxidation med aktiverede peroxygener” udføres af Lars Bennedsen i et samarbejde mellem Aalborg Universitet Esbjerg og Rambøll. Forløbet er 3-årigt (maj 2008 – maj 2011) og er baseret på laboratorie- og pilottest hvor forurenet jord og behandles med katalyseret hydrogen peroxid eller aktiveret persulfat. Det overordnede formål er at udvikle en metode til vurdering af oxidationsmidlernes egnethed og effekt i fuldskala under danske forhold baseret på en kombination af teoretiske overvejelser samt laboratorie- og pilotforsøg.

FormålErhvervsPhD-projektets nyhedsværdi baseres på:

1 Bidrag til den generelle fysisk-kemiske procesforståelse for radikalernes rolle i oxidationsprocesser med fokus på persulfat- og brintperoxid-baserede teknikker

2 Undersøgelse af de styrende parametre for dannelsen af radikaler (pH, alkalinitet, Fe, chelatorer)

3 Undersøge vekselvirkningen mellem forurening adsorberet til jordmatricen og de tilførte oxidationsmidler, herunder undersøge muligheden for oprensning af fri fase forurening

4 Bestemme de væsentligste dimensioneringsparametre for feltoprensninger, herunder bestemme det totale oxidationsforbrug, TOD, i typiske danske jorde med henblik på at beregne hvor meget oxidationsmiddel, der skal tilsættes til den forurenede jord, vurdere varigheden af reaktionen i grundvandszonen samt vurdere udbredelsen af oxidationsmidlet i jorden fra et givent injektionspunkt

Anvendelsesområdet for projektet er in-situ oprensning af jord- og grundvandsforurening med de væsentligste forureningskomponenter i Danmark (klorerede opløsningsmidler, oliekomponenter og blandingsforureninger). Projektet kobler traditionelle ingeniørfaglige discipliner inden for jord- og grundvandsområdet (geologi, hydrogeologi samt forureningsundersøgelse og afværgeteknologi) med det kemiske fagområde.

Et af formålene med erhvervsPhD-projektet er at udvikle ’state of the art’ paradigmer til laboratorie- og pilottest til screening af teknologier samt undersøge de væsentligste designparametre ved feltoprensninger med katalyserede peroxygener. Sammen med den forøgede procesforståelse vil både udviklingen af paradigmer og beslutningsværktøj bidrage med ny viden til de medvirkende universiteter, Rambøll og rådgivere generelt, som vil sikres en nemmere tilgang til anvendelsen af de nye oxidationsteknologier i praksis og derigennem sikre en større udbredelse af teknologierne i Danmark.

IndholdErhvervsPhD-projektet vil overordnet består af følgende 5 elementer:

1. Vidensindsamling: Der udføres et litteraturstudium af de forskellige teknikkers anvendelse, forståelsesramme og potentiale inden for forurenet jord og grundvand, herunder gennemgang af fordele og ulemper.

2. Laboratorieundersøgelser: Der udføres laboratorieundersøgelser af styrende parametre for persulfat- og brintoverilte-baserede oxidationsteknologier resulterende i en fysisk kemisk forståelsesramme involverende begreber og sammenhænge på et kolloid og grænsefladekemisk grundlag.

3. Pilottest på feltlokaliteter: Der udføres pilottest i vekselvirkning med laboratorieundersøgelserne, således at de to skalaer for materialer og processer understøtter og styrker hinanden.

4. Modellering: Der udarbejdes en model, som beskriver de væsentligste geokemiske processer ved AOP metoderne i forbindelse med forskellige jord- og grundvandsmatricer.

5. Beslutningsværktøj: Der udvikles et matrixbaseret beslutningsværktøj til valg af oxidationsteknik.

Laboratorie- og pilottestDet praktiske arbejde i projektet inkluderer undersøgelse af følgende områder:

1Karakterisering af jordprøver fra test-lokaliteterHenfald og øget stabilitet af H_{2O2/ S2O8^2-}TOD/NOD for H_2O2/S2O8^2-Aktivering af S_2O8^2-Grænsefladekemisk undersøgelse af vekselvirkning mellem vand/jord/oxidantDannelse af reaktive specierFrigivelse af metaller

SamarbejdeUdover AAUE og Rambøll indgår Professor ph.d., Lic. Scient., Dr. Scient. Jan Skov Pedersen fra Aarhus Universitet som tredjepartsvejleder med specialviden omkring røntgenmetoder på et højt internationalt niveau inden for undersøgelse og beskrivelse af struktur, termodynamik og molekylære kræfter. Der er ligeledes aftalt et samarbejde med Dr. Neil Thomson fra University of Waterloo i Canada, som er et internationalt førende universiteter inden for oprensning af forurenet jord og grundvand. Dr. Neil Thomson forsker i in-situ kemiske afværgeteknikker med fokus på bl.a. persulfat, brintperoxid og TOD-bestemmelse og har indvilliget i at indgå i projektet som ekstern vejleder. Herudover indgår både Region Syddanmark og Region Midtjylland som eksterne vejledere/sparringspartnere.