Bodemverontreiniging Redox toepassingen

Presentatie over: "Bodemverontreiniging Redox toepassingen"— Transcript van de presentatie:

1 Bodemverontreiniging Redox toepassingen
De Batterij voorbij Bodemverontreiniging Redox toepassingen

2 Opzet 1 lesbrief 2 lessen digitaal simulatiespel (SIM) Uitgangspunten
voorkennis redoxreacties Toepassing redox in nieuwe context Interdisciplinair

3 Waarom bodemverontreiniging?

4 Oeps, probleempje

5 Verontreinigde grond in Nederland
* Aantallen plekken met bodemverontreiniging per km2 400,000 verontreinigde plekken in Nederland Beïnvloed gezondheid en natuur Bedreigt drinkwatervoorziening Remt (her)gebruik van grond *

6 Soorten sanerings technieken
IS Biostimulering Stimuleren natuurlijke afbraak Bijvoorbeeld: Beluchting Er zijn drie soorten sanerings technieken die je kunt toepassen. Welke je moet toepassen, hangt af van de stof die je moet verwijderen en hoeveel het kost om het te verwijderen. De goedkoopste manier is het stimuleren van de natuurlijke afbraak, ofwel biostimulatie. In-situbiostimulering werkt door de omstandigheden voor het natuurlijke afbraakproces te optimaliseren en zo te versnellen. Beluchting is een vorm van biostimulering waarbij extra zuurstof aan het grondwater wordt toegevoegd. Die hogere zuurstofconcentratie zorgt voor een snellere afbraak van een verontreiniging als benzeen. Bij een bodemsanering door in-situ chemische oxidatie - ISCO - wordt een sterk oxidatiemiddel met vrij hoge concentratie in de bodem gebracht. Hierdoor wordt de verontreiniging chemisch afgebroken - geoxideerd - en ontstaan er onschadelijke verbindingen. Met deze techniek is een grote hoeveelheid aan verontreiniging in een korte periode grondig te verwijderen uit de bodem. Vergeleken met biostimulering is het echter ook een duurdere techniek. Bij chemische oxidatie is de verontreiniging de elektrondonor en speelt het saneringsmiddel de rol van elektronacceptor. Er zijn drie eigenschappen van belang bij een saneringsmiddel: Reactiviteit - dat is hoe snel de stof reageert. Levensduur - hoe lang een stof in de bodem actief blijft. Stoffen die sneller reageren zullen minder lang werkzaam zijn Hoeveel elektronen per mol kan de stof opnemen. Chemische reductie lijkt veel op chemische oxidatie, maar dan zijn de rollen omgedraaid. Sommige stoffen kunnen zowel geoxideerd als gereduceerd worden, zoals ijzeroxide. Ijzeroxide is zelf het resultaat van oxidatie, zoals bij een roestige spijker, maar als je ijzeroxide reduceerd krijg je een zwart pigment. IS Chemische Oxidatie Verontreiniging is een elektrondonor Saneringsmiddel is een elektronacceptor Belangrijk: reactiviteit, levensduur en aantal elektronen per mol IS Chemische Reductie Verontreiniging is een elektronacceptor Saneringsmiddel is een elektrondonor

7 Typen verontreiniging
* effective remediation, it is important to know the physical, chemical, and biological properties and reactivity of a contaminant. Twee hoofdtypen: Organische verontreiniging: Inorganische verontreiniging: Zware metalen PCE Benzeen MTBE Zink Cadmium Chroom *

8 Wat te doen? Grond afgraven en dan verwerken.
Werkt prima. een oude techniek (1980). Erg duur en hoge CO2 belasting. Bodem met chemicaliën bewerken, ISCO. Werking hangt af van bodemsoort en gebruikte chemicaliën en soort verontreiniging. Niets (the solution to polution is dissolution!) Werkt vaak verbazingwekkend goed. Biologische afbraak is belangrijke component. Biologisch afbraak stimuleren Stimulatie hangt af van redoxeigenschappen van de verontreiniging en van de grondsoort.

9 Chemische bewerking: Bodem Verontreiniging Saneringsmiddel (ISCO)
Bioremediatie Zand Benzeen H2O2 Acetaat Veen tetrachlooretheen (PCE) MnO4- Zuurstof Polylactaat

10 Toepassing ISCO/Bioremediatie

11 Opstellen redoxreacties en berekeningen
Geef m.b.v. de halfreacties van MnO4- en PCE de totaalreactie. MnO4- + 2H2O + 3e MnO2 + 4OH- Oxidator MnO4- C2Cl4 + 4H2O 8H+ + 4Cl- + 2CO2 + 4e- Reductor PCE X 4 X 3 + 3C2Cl4 + 4MnO4- +4H2O 4MnO2 + 6CO2 + 8H+ + 12Cl-

12 Biologische dissimilatie als redoxconcept
Voedsel is reductor (bv glucose) Ademhaling is inname van oxidator (bv O2) en uitademing van H2O en CO2 De elektronenoverdracht zorgt voor de energie om een organisme in leven te houden. De natuur is veelzijdiger dan dit redoxkoppel!

13 Anaerobe biologische afbraak van PCE stimulatie
Electron Acceptor: Electron Donor: Glucose (C6H12O6) PCE (C2Cl4) TCE (C2HCl3) Hydrogen (H2) DCE (C2H2Cl2) Electrons (e-) VC (C2H3Cl1) Ethene (C2H4)

14 Afronding Leerling kan beoordelen hoe er moet worden ingegrepen bij verontreiniging. Invloed van ISCO beredeneren op biologische afbraak. Verklaren welke deeltjes in de bodem als reductor of oxidator optreden.

15 Challenges Bodem Verontreiniging Sanering 1 Zand Benzeen Bioremediatie
Bodem Verontreiniging Sanering 1 Zand Benzeen Bioremediatie 2 ISCO 3 Veen PCE 4 5 6 ISCO en bioremediatie 7

16 The Game

17 Verdeling in groepen Groep A Groep B Opmerkingen en bugs
Challenge 2 en 4 Groep B Challenge 3 en 5 Opmerkingen en bugs