ES2266177T3 - Metodo para el tratamiento de un material contaminado. - Google Patents
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Abstract
Método para el tratamiento de un material contaminado (32) que incluye un material con capacidad de flujo, cuyo método comprende la formación de una barrera de baja permeabilidad (30) sobre el material contaminado (32), creando de esta manera un sistema hidráulicamente cerrado y tratando el material contaminado (32) situado por debajo de la barrera (30), como mínimo mediante el suministro de una substancia mediante un dispositivo de suministro (36) para tratar la contaminación y eliminar el material con capacidad de flujo de debajo de la barrera (30), de manera que la barrera de baja permeabilidad (30) es formada por aplicación de una serie de partículas compuestas fabricadas (10), y en el que el material contaminado (32) comprende un material contaminado (32) subacuático permanente o periódicamente que se presenta en medios de aguas profundas o zonas húmedas.
Description
Método para el tratamiento de un material
contaminado.
La presente invención se refiere, de manera
general, a un método para la estanqueización, aislamiento,
tratamiento o minimización de la erosión de una superficie.
Un número significativo de lagos, estanques,
pantanos, lagunas, terrenos pantanosos, lechos de ríos y áreas
marinas cerca de las costas están contaminados con materiales
ambientalmente peligrosos. Se incluyen entre los ejemplos de dichos
materiales los bifenilos policlorados ("PCB"), fósforo blanco,
compuestos orgánicos sintéticos y diferentes metales. Muchos de
estos materiales, una vez introducidos por un medio u otro, se
posan en el fondo de las masas de agua y se unen a los sedimentos.
Los sedimentos contaminados resultantes son perjudiciales para el
ecosistema, especialmente la fauna que utiliza dicha masa de agua,
tal como peces, aves acuáticas y pequeños vertebrados e
invertebrados. En algunos casos los contaminantes son liberados
lentamente desde los sedimentos e introducidos en la masa de agua.
Estos contaminantes soportados por los sedimentos pueden actuar
también de manera adversa sobre los ecosistemas de zonas húmedas o
de aguas profundas, indirectamente a través de efectos en la cadena
alimenticia.
En algunos casos no es factible la eliminación o
tratamiento de estos sedimentos contaminados in situ. Por lo
tanto, para restringir que la fauna y otros organismos establezcan
contacto con los sedimentos contaminados y para estanqueizar o
aislar los sedimentos para que no establezcan contacto con la masa
de agua, se ha propuesto formar una capa barrera subacuática sobre
los sedimentos contaminados. Los métodos anteriormente conocidos se
han mostrado relativamente difíciles y caros de instalar, y han sido
susceptibles de deterioro.
El documento USA 5897946 da a conocer un
material fluido para el aislamiento o tratamiento de una superficie
consistiendo en una serie de partículas compuestas manufacturadas.
Cada una de las partículas compuestas comprende un núcleo y una
capa selladora que, por lo menos de forma parcial, encapsula el
núcleo. La capa selladora contiene un material sellante hidratable
que es capaz de absorber agua y de hincharse. La capa selladora
puede incluir también una serie de materiales de tratamiento para
tratar la superficie.
El documento USA 5611642 da a conocer un aparato
de recuperación y correspondiente método para la contaminación
orgánica en suelos y agua subterránea. Este método comporta la
inyección de una solución reactiva a través de inyectores que se
insertan en la tierra.
El documento DE 3703442 da a conocer un método
de recuperación para terrenos contaminados que comporta el
confinamiento del material contaminado mediante hojas o láminas de
material plástico y la introducción en el material contaminado de
materiales de recuperación para promover el fraccionamiento
bacteriano.
El documento WO 9301899 da a conocer un sistema
para tratamiento in situ de materiales subacuáticos
contaminados, al hacer descender un cuerpo envolvente hueco a un
lecho situado por debajo, haciendo bajar una barra Kelly impulsada
mecánicamente con una cuchilla de mezcla e inyección, alimentada con
el material de tratamiento, proporcionando un recubrimiento
superior para limitar o confinar el sedimento a tratar dentro de
dicho cuerpo envolvente, inyectando y mezclando el material de
tratamiento a través de la barra Kelly y, a continuación, desplazar
el cuerpo envolvente a lugares de tratamiento adyacentes.
El documento USA 4730672 da a conocer un método
y aparato para recoger contaminantes volátiles de la capa vadosa de
la tierra. El aparato es un dispositivo de bucle cerrado que
comprende pozos para la retirada del contaminante rodeados por
pozos de reinyección de aire.
El documento EP 0567692 da a conocer granos de
arcilla de bentonita, recubiertos con celulosa soluble en agua. Los
granos son prensados sobre la superficie de fondo de un vertedero de
desperdicios para formar una capa de bentonita. La bentonita puede
impedir que el terreno situado por debajo sea contaminado al
disolverse los desperdicios y penetrar en el suelo.
El documento EP 0736494 da a conocer un método
de fitorrecuperación en el que una esterilla descomponible es
anclada al lecho marino o playa, plantando plantas fitopurificadoras
en dicha esterilla.
El documento DE 4303811 da a conocer un proceso
de fitorrecuperación, en gran escala, basado en tierra. En este
caso se requiere un método efectivo de estanqueización o aislamiento
de los sedimentos contaminados. Preferentemente, un método efectivo
sería también beneficioso al minimizar las pérdidas por fugas de la
superficie a la masa de agua, y al minimizar los impactos
potenciales con respecto al agua subterránea cuando la masa de agua
contiene contaminantes disueltos.
Los sedimentos contaminados tienen lugar en
áreas húmedas y también en agua profunda (sin vegetación),
caracterizándose por agua dulce o salada (incluyendo salmueras). El
dragado de recuperación y eliminación de sedimentos se utiliza
frecuentemente ex situ para afrontar este problema. Se conoce
una serie de impactos ambientales asociados con el dragado de
recuperación, incluyendo la resuspensión de sedimentos contaminados
en la masa de agua situada por encima y la eliminación incompleta
de los contaminantes de los sedimentos de las capas superiores, más
biológicamente activas. El dragado de recuperación de sedimentos de
zonas húmedas, en particular, puede tener también un severo impacto
del ecosistema de una área húmeda o puede destruirlo, y puede
comprometer las funciones correspondientes de la zona húmeda. Por
lo tanto, se requieren otras tecnologías de recuperación menos
invasivas, pero igualmente efectivas, o alternativas para afrontar
el problema de los sedimentos contaminados en aguas profundas o en
zonas húmedas.
Periódicamente pueden tener lugar condiciones de
elevadas corrientes en una serie de vías de agua de realización
humana y también de tipo natural, incluyendo zanjas o canales de
drenaje, cerca de entradas y salidas de alineaderos, y en algunas
zonas de ríos. Estas condiciones pueden tener como resultado
significativas pérdidas por arrastres y erosión de los sustratos de
fondo expuestos. La erosión de sustratos basales puede resultar
también en el fallo del sistema de transporte y, en algunos casos,
en la acumulación perjudicial de sedimentos desplazados y
nuevamente depositados en otros lugares de las corrientes. Se
requiere un método eficaz de control de la erosión.
Cuando se montan conducciones subterráneas
(incluyendo alcantarillas), las conducciones están alojadas de
manera típica sobre un lecho de piedra o arena que puede actuar como
conducto para la emigración de agua y/o contaminantes. En el caso
de conducciones que atraviesen un pantano o un dique, se requiere un
cierre estanco hidráulicamente continuo (baja permeabilidad) entre
la conducción y las inmediaciones; este cierre estanco minimiza el
potencial de fugas de los suministros de agua urbanos. En el caso de
recuperación de lugares contaminados, pueden atravesar el material
del lecho hacia el material geológico o suelo adyacente aguas
residuales, productos de petróleo u otros contaminantes. El mayor
potencial de fugas tiene lugar, de manera típica, en las uniones
entre las secciones de la conducción, si bien también pueden
producirse fugas alrededor del mismo cuerpo de la conducción, donde
se hayan desarrollado grietas o roturas. La estanqueización efectiva
de conducciones minimiza también el potencial de movimiento de las
aguas subterráneas u otros fluidos, pasando a la estructura de
transporte, lo que puede tener particular relevancia en zonas en las
que las aguas subterráneas son especialmente altas (tal como en
zonas húmedas) y/o donde el agua subterránea está contaminada. Se
requiere un método efectivo para la estanqueización de
conducciones.
También se requiere un medio de estanqueización
hidráulico, de baja permeabilidad, durante la construcción de pozos
de control y de extracción de aguas subterráneas, y en perforación
de pozos de petróleo y extracción de aguas saladas y en la
industria de extracción, para minimizar el potencial de
transferencia vertical de agua subterránea contaminada, petróleo o
aguas saladas, a lo largo del espacio anular del pozo. Estas
transferencias podrían tener como resultado emigración polucionante
en los acuíferos adyacentes.
Los vertederos de relleno se construyen, de
manera típica, completando una excavación en el suelo y recubriendo
la excavación para formar un sistema de contención antes de su
llenado con materiales de desperdicio. Desafortunadamente, el
vertedero es susceptible de liberar contaminantes hacia los terrenos
circundantes y posiblemente a la capa de agua fréatica. La
superficie superior del vertedero atrae invasiones de animales,
tales como aves y roedores, que posiblemente pueden llevar
enfermedades.
De acuerdo con la presente invención, se da a
conocer un método para el tratamiento de materiales contaminados
que comprenden material susceptible de flujo, comprendiendo el
método la formación de una barrera de baja permeabilidad sobre el
material contaminado, creando de esta manera un sistema
hidráulicamente cerrado y tratando al material contaminado situado
por debajo de la barrera, como mínimo mediante una sustancia a
suministrar con un dispositivo de alimentación para tratar la
contaminación y eliminar el material susceptible de flujo por
debajo de la barrera, de manera que la barrera de baja permeabilidad
es formada por aplicación de una serie de partículas compuestas
fabricadas y, de manera que el material contaminado comprende un
material contaminado permanentemente o periódicamente subacuoso que
se presenta en medios de aguas profundas o de zonas húmedas.
Preferentemente, el material contaminado es
tratado, como mínimo, mediante un proceso de tratamiento químico,
un proceso de tratamiento biológico y un proceso de inmovilización
del contaminante.
Preferentemente, el tratamiento es llevado a
cabo por el suministro de un material de tratamiento con capacidad
de flujo hacia adentro del material contaminado.
Preferentemente, la barrera de baja
permeabilidad es una capa de barrera, y comprende adicionalmente la
formación de una capa de drenaje permeable por debajo de la capa
barrera de baja permeabilidad.
Preferentemente, las primeras partes del
material contaminado son cubiertas con la barrera de baja
permeabilidad y las segundas partes del material contaminado son
cubiertas con un material permeable para crear un sistema de embudo
y compuerta.
Preferentemente, el material permeable es
preparado combinando uno o varios materiales con dimensiones de
arena, mineral de arcilla, material con dimensiones de arcilla o
dimensiones cuasi de arcilla, material puzolánico, hierro
con valencia cero carbón activado y microbios.
\newpage
Preferentemente, el material contaminado es
tratado por un proceso de tratamiento biológico que comprende un
proceso de fitorrecuperación.
Preferentemente, el proceso de fitorrecuperación
es llevado a cabo por el crecimiento de plantas para producir la
degradación o eliminación del contaminante.
Preferentemente, la barrera sirve como zona
habitable para organismos bénticos.
Preferentemente, la barrera sirve como sustrato
para el crecimiento de plantas.
Preferentemente, la barrera es formada como capa
barrera, y comprende además la formación de una capa barrera
modificada sobre la capa barrera, siendo formulada la capa barrera
modificada para proporcionar zona habitable por lo menos para uno
de dichas plantas y organismos bénticos por encima del material
contaminado.
Preferentemente, la barrera es formada en forma
de capa barrera, y comprende además la formación de una capa
barrera modificada entre la capa barrera y el material contaminado,
siendo formulada la capa barrera modificada para la promoción de
crecimiento de plantas dentro del material contaminado.
Múltiples ventajas de la invención quedarán
aparentes para los técnicos en la materia a partir de la descripción
detallada siguiente de realizaciones preferentes, teniendo en
cuenta los dibujos adjuntos.
La figura 1 es una vista en sección de una
partícula única de tipo compuesto para formar una capa barrera, de
acuerdo con la presente invención.
La figura 2 es una vista en sección de una capa
barrera formada por una serie de partículas compuestas.
La figura 3 es una vista lateral, parcialmente
en sección, de un método para tratamiento in situ de
sedimentos por inyección y extracción de contaminante desde abajo
de una capa o recubrimiento barrera, de acuerdo con una realización
de la invención.
La figura 4 es una vista en sección lateral de
otra realización del método de tratamiento de sedimentos
representada en la figura 3.
La figura 5 es una vista en sección de otra
realización del método de tratamiento de sedimentos de la figura
3.
La figura 6 es una vista lateral, parcialmente
en sección, de un método de fitorrecuperación de contaminantes
orgánicos situados por debajo de un recubrimiento de sedimentos.
La figura 7 es una vista en sección de otra
realización del método de fitorrecuperación de la figura 6.
La figura 8 es una vista en sección de otra
realización del método de fitorrecuperación de la figura 6.
La figura 9 es una vista en perspectiva de un
método de estanqueización de una conducción bajo la superficie, que
proporciona información de antecedentes de la invención pero que no
forma parte de una realización de la misma.
La figura 10 es una vista en sección del método
de estanqueización de conducciones de la figura 9.
La figura 11 es una vista en sección transversal
de un método de estanqueización de un pozo que proporciona
información de antecedentes sobre la invención, pero que no
constituye una realización de la misma.
La figura 12 es una vista en sección de un
método para minimizar las fugas de una masa de agua superficial
para proporcionar información de antecedentes de la invención, pero
que no constituye una realización de la misma.
Haciendo referencia a los dibujos, la figura 1
muestra una realización preferente de una partícula compuesta,
indicada en general con el numeral (10), para formar una capa
barrera de acuerdo con la invención. Las partículas compuestas
(10), de acuerdo con la invención, son comercializadas con la Marca
AQUABLOK^{(RTM)} por AQUABLOK, Ltd., Toledo, Ohio. Tal como se
explicará más adelante en detalle, una serie de dichas partículas
compuestas (10) forman una capa barrera efectiva. Las partículas
compuestas fluyen fácilmente de una pala, transportador, bolsas de
vertido, rampa, conducción u otro aparato de distribución, y se
pueden hundir rápidamente en el agua para formar una capa barrera
sobre una superficie sumergida. Otros métodos de aplicación e
implementación de las partículas compuestas se describirán a
continuación.
Por ejemplo, las partículas compuestas pueden
ser también distribuidas para formar una capa barrera efectiva
sobre una superficie de tierra, tal como un vertedero sanitario,
lugar con desperdicios peligrosos o un pantano o estanque recién
excavado. Cuando se utiliza como recubrimiento en un lugar destinado
a vertedero, las partículas compuestas pueden ser vertidas sobre la
superficie del vertedero y luego niveladas para formar una capa
barrera, o se pueden aplicar por otros medios. Preferentemente, los
materiales que comprenden las partículas compuestas son
distribuidos de manera relativamente uniforme en la capa barrera.
Éste es un tema de control de calidad importante para las capas
barrera de lugares destinados a vertedero. La capa barrera mantiene
también las invasiones de animales, tales como aves y roedores,
alejadas del material de desperdicio, dotado de recubrimiento.
Preferentemente, una capa barrera de acuerdo con
la presente invención tiene una baja permeabilidad al agua, de
manera que es resistente a las fugas de agua y contaminantes
disueltos. Una vez irrigada, la capa barrera tiene preferentemente
una permeabilidad al agua menor de 1 x 10^{(-7)} cm/seg. sometida
a un gradiente hidráulico mínimo de 1 cm/cm de acuerdo con el
Método ASTM D 5084.
Las dimensiones de la partícula compuesta (10)
pueden variar desde una pequeña piedra a una roca de gran tamaño o
incluso superior. Preferentemente, la partícula compuesta tiene
forma general esférica, pero también puede tener otras formas,
tales como oval, alargada o irregular. La partícula compuesta es
formada mediante un núcleo (11) que está parcialmente encapsulado,
como mínimo, por una capa de estanqueización (12). El núcleo se
encuentra preferentemente encapsulado de forma completa por la capa
estanqueizante. En una disposición preferente, un recubrimiento de
protección (13) queda dispuesto sobre la capa de estanqueización
(12). Cada una de las partículas compuestas tiene un peso
específico superior a uno.
El núcleo (11) de la partícula compuesta (10)
está formado por una pieza de un material que usualmente es
relativamente denso y preferentemente relativamente duro en
comparación con la capa de estanqueización (12). El núcleo es de
manera habitual relativamente denso porque actúa usualmente como
portador de las partículas compuestas hacia la superficie aislada o
tratada. Se pueden indicar como ejemplos de materiales adecuados
para formar el núcleo piezas de piedra o roca, mineral de hierro,
escorias, vidrio de desecho, vidrio triturado o porcelana
triturada. Preferentemente, el núcleo de la partícula compuesta está
formado por una pieza de grava u otro árido sólido. Para algunas
aplicaciones de proyectos específicos, se puede utilizar un núcleo
menos denso (por ejemplo, perlita) con respecto a la capa de
estanqueización, si bien el peso específico de las partículas
compuestas, en su conjunto, es superior
a uno.
a uno.
En otra realización, en la que la invención es
utilizada como capa barrera sumergida, el núcleo de las partículas
compuestas está formado por un material degradable, de manera que se
puede disipar lentamente a lo largo de un período de tiempo. La
utilización de un núcleo degradable ofrece ciertas ventajas.
Facilita las operaciones de dragado de tipo hidráulico. Un núcleo
degradable permite también que la superficie sumergida se rellene
con una nueva capa barrera a lo largo del tiempo, tal como
revegetación de la superficie. Tal como se explicará más adelante,
un núcleo degradable puede facilitar también materiales de
recuperación/restauración a la superficie sumergida.
Se pueden utilizar diferentes materiales para
formar un núcleo degradable, siempre que el núcleo siga siendo
relativamente denso en comparación con la capa de estanqueidad, y
las partículas compuestas como conjunto tienen un peso específico
superior a uno. La arena es un material preferente para formar un
núcleo degradable. La arena funcionará como portadora de las
partículas compuestas hacia una superficie sumergida, y cuando se
hidrata se dispersará en el material de la capa de estanqueización.
Otros materiales adecuados para el núcleo degradable comprenden
piedras o rocas muy pequeñas, trozos de neumáticos de goma,
materiales basados en azúcar, tales como caramelo sólido ("rock
candy"), papel reciclado en pastillas, tal como papel de revistas
o periódicos, mineral de arcilla en gránulos que se hidratan muy
lentamente o fertilizantes de alta densidad. Estos materiales
pueden ser retenidos entre sí por un aglomerante, tal como con los
utilizados en la capa de estanqueización, para formar un núcleo con
las dimensiones requeridas.
El núcleo de las partículas compuestas puede
estar formado también por materiales puzolánicos, tales como yeso,
finos de yeso, cemento portland, polvo de hornos de cemento, polvo
de caliza, polvo de piedras, cenizas voladoras y yeso de París.
Estos materiales se describirán más adelante de forma detallada.
El núcleo (11) de la partícula compuesta (10)
está encapsulado, por lo menos parcialmente, por una capa de
estanqueización (12). El material de la capa de estanqueización
actúa como barrera principal para los contaminantes en la
superficie aislada. Un tipo preferente de material para la capa de
estanqueización es mineral de arcilla, o una mezcla de minerales de
arcilla, que muestra gran capacidad de absorción y de hinchamiento
en la hidratación. Preferentemente, se utiliza en la capa de
estanqueización un mineral de arcilla seca. Este material está
compuesto por partículas de mineral de arcilla extremadamente
pequeñas, con carga negativa, que tienen una elevada proporción de
área superficial a masa. Estas características hacen que el material
de arcilla seco se hidrate fácilmente cuando se expone al agua,
expansionándose formando una masa de suelo de tipo plástico,
cohesivo, con permeabilidad muy baja. El mineral de arcilla puede
ser una arcilla de bentonita que es fácilmente hidratable, tal como
bentonita cálcica o bentonita sódica. En ciertas aplicaciones,
especialmente en aguas que tienen un contenido de sal relativamente
elevado, tal como aguas salobres o en ambientes marinos, la capa de
estanqueización incluye una combinación especial de minerales de
arcilla y/o otras partículas con dimensiones de arcilla, incluyendo,
sin que ello sea necesariamente limitativo, bentonita, atapulgita,
caolinita y/o yeso. Por "dimensiones de arcilla" se debe
comprender un material que tiene unas dimensiones promedio de las
partículas menores de unas 10 micras, típicamente menores de unas 5
micras y, en algunos casos, menores de unas 2 micras. La capa de
estanqueización puede también contener otros materiales con
dimensiones de arcilla o casi de arcilla para facilitar el
tratamiento de sedimentos y/o la absorción de contaminantes
disueltos específicos; estos otros materiales con dimensiones de
arcilla pueden incluir bentonita organofílica ("arcillas
orgánicas"); zeolitas; óxidos inorgánicos u otras formas de
aluminio, hierro (incluyendo hierro con valencia cero) y/o
manganeso; sustancias húmicas y/o carbón activado.
Una capa estanqueizante basada en arcilla forma
una capa barrera sumergida blanda que puede disiparse lentamente en
el agua a lo largo de un período de tiempo prolongado, dependiendo
de las condiciones de erosión de un lugar determinado. En algunas
superficies sumergidas, puede ser deseable formar una capa barrera
sumergida más permanente que constituye una envolvente impermeable
y relativamente dura sobre la superficie contaminada. En estos
casos, la capa barrera formaría una barrera dura que se parece más
al hormigón que a un material basado en arcilla blanda. Esta capa
barrera sería útil, por ejemplo, en superficies sumergidas en agua
que requieren una resistencia positiva a las corrientes o
turbulencias dentro del agua.
Un material puzolánico puede ser utilizado en la
capa de estanqueización para crear una capa barrera dura de este
tipo. El término "material puzolánico" significa un material
capaz de fraguado y endurecimiento dentro del agua. Son materiales
puzolánicos adecuados el yeso, finos de yeso, cemento portland,
polvo de hornos de cemento, materiales de polvo de tipo calizo,
material de polvo de piedra, cenizas voladoras y yeso de Paris.
Son preferibles el yeso, cemento portland y su subproducto de polvo
de horno de cemento. Las cenizas voladoras quedan constituidas por
hollín y ceniza producidos por la combustión de madera o carbón u
otros combustibles de biomasas. La naturaleza fraguante de un
material puzolánico crea una capa barrera permanente más
endurecida. Estos materiales pueden ser utilizados en lugar de un
material basado en una arcilla relativamente más blanda, o se
pueden utilizar en mezclas con el mineral de arcilla para crear
capas barrera con dureza intermedia.
Opcionalmente, la capa de estanqueización (12)
puede incluir también un aglomerante. El aglomerante promueve la
adherencia de la capa de estanqueización al núcleo (11). Cuando se
utiliza, una cantidad de aglomerante suficiente para la
aglomeración de la capa de estanqueización al núcleo se mezcla con
el material de estanqueización. Alternativamente, una capa del
material aglomerante puede ser interpuesta entre el material de
estanqueización y el núcleo. El material aglomerante actúa también
como retardante para inhibir el fraguado o la expansión del
material de estanqueización hasta que es colocado sobre la
superficie sumergida. El aglomerante es preferentemente un
material polímero, tal como un polímero celulósico. Un polímero
celulósico preferente es goma agar. Otros polímeros celulósicos
preferentes incluyen polímero de hidroxietil celulosa y polímero de
carboximetil celulosa. Otros aglomerantes apropiados incluyen
colas, tales como cola disolvente orgánica 3M, lignitos (madera
seca) de árboles, tales como los comercializados por Arizona
Chemical, poliacrilatos injertados de almidón, tales como Sanwet
comercializado por Hoechst Celanese, y lecitinas de aceite de soja y
sus derivados.
El agua es otro aglomerante adecuado, pero debe
ser utilizada en pequeñas cantidades para evitar que las partículas
compuestas se hidraten parcialmente y se vuelvan pegajosas,
difíciles de manipular y sin capacidad de flujo. En una
realización, las partículas compuestas son fabricadas por
recubrimiento de un núcleo con agua y aplicando luego la capa
estanqueizante alrededor del núcleo dotado de recubrimiento. Por
ejemplo, un trozo de grava puede ser dotado de recubrimiento de
agua, y a continuación de un recubrimiento de un material
estanqueizante, tal como carbón activado, arcilla de bentonita,
yeso o una órgano arcilla.
En una realización preferente, se añade un
material de recuperación/restauración a la partícula compuesta.
Este material trata la contaminación, o restablece o mejora de otra
manera el medio ambiente circundante facilitando los procesos de
tratamiento. Se puede diseñar un material para utilización general,
o el material puede ser destinado específicamente a tratar
contaminantes específicos. La necesidad de materiales
específicamente diseñados es fácilmente aparente, teniendo en
cuenta la diversidad de contaminantes y combinaciones de los mismos
presentes en el medio ambiente, particularmente en sedimentos
sumergidos o en lugares de vertederos.
Los materiales de recuperación/restauración
pueden incluir, por ejemplo, bacterias diseñadas específicamente
para tratar la contaminación de disolventes, aceites u otros
hidrocarburos. Por ejemplo, se pueden añarir bacterias que consumen
el petróleo a la capa aglomerante o de estanqueización de las
partículas compuestas para limpiar la contaminación de sedimentos
con petróleo pesado. Una encima u hongo puede ser un material
especialmente deseable para tratar una contaminación específica. Una
partícula compuesta preferente incluye arcilla o yeso, fertilizante
y un microrganismo seleccionado entre bacterias, algas y hongos. El
fertilizante actúa como material hospedante para la alimentación de
las bacterias, además de los contaminantes.
Otros materiales de este tipo pueden incluir
agentes neutralizantes u oxidantes, tales como ozono, peróxidos o
permanganatos. También se pueden añadir productos químicos de
recuperación, tales como metoxipolietileno glicol para el
tratamiento de los PCB. También se puede añadir carbón activado para
eliminar contaminantes.
Otro material adecuado de
recuperación/restauración es un alga, tal como en las capas
microbianas inoculadas con algas desarrolladas en la Clark Atlanta
University por Bender y Philips. En estas capas microbiadas se
inoculan cortes de hierba fermentada con algas
azules-verdes. Las algas pueden alimentarse de los
contaminantes de la superficie tratada e igualmente de la hierba,
transformando los contaminantes orgánicos en dióxido de carbono.
Además de materiales para tratar una
contaminación específica, se pueden añadir otros materiales a las
partículas compuestas para restablecer o mejorar la zona
circundante, particularmente en una superficie sumergida. Por
ejemplo, se pueden añadir semillas y/o fertilizante a una superficie
sumergida para favorecer el crecimiento de hierbas o de otras
vegetaciones hidrofíticas (zonas húmedas). Una combinación
preferente de materiales para constituir o rejuvenecer una zona
pantanosa comprende un conjunto de semillas, fertilizantes, encimas
y bacterias.
El material de recuperación o restauración se
añade preferentemente a la capa estanqueizante de la partícula
compuesta. No obstante, también se puede añadir al núcleo o puede
comprender el núcleo de la partícula compuesta siempre que el
núcleo retenga la densidad requerida. Por ejemplo, se pueden añadir
un producto químico de recuperación o semillas a un núcleo
degradable. Como otro ejemplo, el núcleo puede comprender un
fertilizante de alta densidad.
También se puede añadir a las partículas
compuestas (10) un agente repelente de las aves. Se incluyen entre
los agentes repelentes de aves adecuados los ésteres de ácido
antranílico, ésteres de ácido fenilacético o dimetil bencil
carbinil acetato, a título de ejemplo. Son agentes repelentes
preferentes de aves el dimetil antranilato y el metil antranilato.
El agente repelente de aves es mezclado con la capa estanqueizante o
núcleo degradable en cantidades suficientes para la repulsión de
aves acuáticas que establecerían contacto con los mismos.
Un agente repelente para animales tal como
"capsium" puede ser también añadido a las partículas
compuestas. Cuando las partículas compuestas son utilizadas para
formar un recubrimiento sobre un lugar destinado a vertedero, la
adición del agente repelente de animales frenará la acción de éstos
de excavar a través de recubrimiento para llegar a los
desperdicios.
La partícula compuesta (10) puede quedar dotada
de un recubrimiento externo (13) que ayuda a mantener la capa
estanqueizante (12) intacta antes del depósito de la partícula
compuesta en una superficie sumergida. Preferentemente, la
partícula compuesta está dotada de un recubrimiento polímero delgado
alrededor de la capa de estanqueización. Son materiales preferentes
para el recubrimiento externo una resina acrílica o un látex. El
recubrimiento externo no debe tener un grosor tal como dependiendo
del material en forma de partículas, que pueda impedir la
hidratación eventual de la capa estanqueizante de la partícula
compuesta después de haber sido colocada debajo del agua.
Las partículas compuestas (10) pueden ser
constituidas de cualquier forma adecuada. Según una realización, el
aglomerante es dispuesto en una solución acuosa. Encimas y/o
bacterias se mezclan preferentemente en la solución aglomerante
acuosa, de manera que se mezclan íntimamente con todos los demás
ingredientes. El material de estanquización es mezclado en la
solución acuosa. Si las partículas compuestas comprenden productos
químicos de recuperación u otros reactivos o compuestos de
tratamiento, éstos preferentemente se mezclan previamente con el
material de estanqueización tal como bentonita. Una serie de núcleos
(11) se añaden a esta mezcla de estanquización y se agitan de forma
que la mezcla de estanquización se adhiere a cada uno de los
núcleos. La mezcla de estanquización se puede dejar secar sobre los
núcleos, y a continuación se puede agitar con mezcla de
estanqueización adicional para formar una capa de estanqueización de
capas múltiples (12) alrededor de cada uno de los núcleos. El
recubrimiento externo (13) puede ser aplicable entonces por
cualesquiera medios adecuados, tales como pulverización.
Preferentemente, las partículas compuestas (10)
están conformadas por compresión y compactado de la capa de
estanqueización contra el núcleo. Por ejemplo, el material de
estanqueización y el aglomerante opcional pueden ser colocados en
un tambor tal como un mezclador de hormigón u hormigonera. Los
núcleos tales como trozos de grava son colocados también en el
tambor. La rotación del tambor hace que los núcleos queden
recubiertos con el material de estanqueización y que caigan y
choquen contra las paredes del tambor. Esto compacta el material de
estanquización íntimamente alrededor del núcleo.
Una capa barrera sumergida (20) formada a partir
de las partículas compuestas (10) se han mostrado en la figura 2.
La capa barrera sumergida cubre una capa de sedimentos contaminados
(21), que está dispuesta por debajo de una masa de agua (22)
caracterizada como agua dulce o salada (incluyendo aguas salobres)
dependiendo del nivel de salinidad del agua. Para formar esta capa
barrera, una serie de partículas compuestas se depositan sobre los
sedimentos contaminados. Si los sedimentos contaminados se
encuentran debajo del agua en el momento del depósito, las
partículas compuestas pueden ser vertidas directamente en el agua.
Las partículas compuestas se hundirán, posándose encima de los
sedimentos contaminados. Dado que las partículas compuestas y secas
son relativamente duras y resistentes a impactos, se pueden verter
al agua desde el aire, por ejemplo desde una bolsa de vertido de un
helicóptero. Las partículas compuestas también pueden ser bombeadas
sobre los sedimentos contaminados utilizando una bomba
convencional, con o sin la presencia de columna de agua. Las
partículas compuestas también pueden ser colocadas desde dentro del
agua con intermedio de una tubería dispuesta justamente por encima
de la superficie del sedimento inundado. Las partículas compuestas
también pueden ser depositadas sobre los sedimentos contaminados
desde una gavarra o desde la costa de una superfície de masa de agua
específica utilizando un transportador telescópico articulado, una
eslinga o una grúa dotada de cuchara de mandíbulas articuladas
("clamshell"). De manera alternativa, si el clima lo permite,
las partículas compuestas pueden ser depositadas cuando el agua
situada encima de los sedimentos contaminados se encuentra helada.
Entonces, las partículas compuestas pueden ser depositadas de
manera efectiva mediante un camión, una motoniveladora, tractor de
baja presión en el suelo, u otros medios adecuados. Cuando el hielo
se funde, las partículas compuestas se hundirán alcanzando el fondo
y posándose encima de los sedimentos contaminados.
Una vez que las partículas compuestas se han
sumergido, la capa de estanqueización situada alrededor de cada una
de las partículas compuestas empezará a absorber agua y a
hincharse. La extensión del hinchamiento depende de la composición
de la capa de estanqueización y también del nivel de salinidad
dentro del agua. De este modo, se forma una capa continua de la
capa estanqueizante sobre la capa superior de los sedimentos, con
los núcleos dispersados al azar en su totalidad. Se cree que los
núcleos ayudan a mantener la capa barrera intacta sobre los
sedimentos contaminados.
Un número y/o grosor suficientes de las
partículas compuestas, propiamente formuladas se deposita sobre un
área para formar una capa barrera de un grosor hidratado suficiente
para minimizar la emigración de contaminantes (unidos a las
partículas de sedimento en emigración o en forma disuelta) hacia
adentro de masas de agua adyacentes, incluyendo la columna de agua
situada por encima y/o el agua subterránea situada por debajo. Esto
se puede conseguir de manera general con una capa barrera de
partículas compuestas de un grosor hidratado preferente comprendido
aproximadamente entre 7,68 a 20,32 cm (aproximadamente de 3 a 8
pulgadas), si bien también pueden ser apropiados para algunos
proyectos otros grosores de partículas compuestas hidratadas,
comprendidos entre 2,54 a 30,48 cm (aproximadamente 1 a 12
pulgadas). En la mayor parte de lugares, el grosor hidratado
preferente de partículas compuestas debe ser también adecuado para
frenar a los animales y a otros organismos que utilizan dicha masa
de agua que establezcan contacto con los sedimentos encapsulados, y
para minimizar la erosión de los sedimentos encapsulados situados
por debajo. Además, también se pueden incorporar una o varias capas
de partículas compuestas con otros materiales (incluyendo
materiales granulares tales como arena, piedras y/o cantos
rodados, así como materiales geosintéticos tales como materiales
geotextiles y/o georejillas) para crear una capa barrera diseñada
para satisfacer necesidades específicas del lugar considerado.
Cuando se incorpora con otros materiales, el grosor preferente de
las partículas compuestas hidratadas puede estar comprendido
también entre 7,62 y 20,32 cm (de 3 a 8 pulgadas), si bien otros
grosores hidratados para las partículas compuestas (quizás
comprendidas entre 2,54 a 30,48 cm (aproximadamente de 1 a 12
pulgadas) pueden ser apropiados. Como resumen, el grosor más
apropiado para una capa barrera de partículas compuestas, utilizada
exclusivamente o cuando se ha integrado con otros materiales,
dependerá finalmente de una serie de factores, incluyendo
condiciones específicas del lugar, las funciones físicas,
hidraúlicas y/o químicas que se supone que la capa barrera debe
satisfacer, y los objetivos generales del proyecto.
Cuando se ha añadido el agente repelente de aves
en las partículas compuestas, éste será dispersado de la totalidad
de la capa barrera, evitando adicionalmente que las aves acuáticas
establezcan contacto con los sedimentos contaminados situados por
debajo de la capa barrera.
En caso deseado, también se pueden mezclar
materiales en partículas adicionales tales como fibras con las
partículas compuestas antes de su colocación sobre los sedimentos
contaminados. Se incluyen entre los ejemplos de dichos materiales
los plásticos reciclados, mazorcas de maíz, serrín, papel
reciclado, fibras de carbón y fibras de vidrio. Estos materiales
adicionales ayudan a aglomerar el producto y, en algunos casos,
pueden proporcionar un medio adicional para germinación de semillas
y crecimiento de plantas dentro de la capa barrera.
Si se utiliza un material de arcilla en la capa
de estanqueización (12), se dispone preferentemente una capa de
recubrimiento (23) sobre la capa barrera (20) para minimizar la
disipación del mineral de arcilla en el agua (22), particularmente
en ambientes de alta energía, incrementando de esta manera, de forma
efectiva, la vida útil de la capa barrera. Esta capa de
recubrimiento puede estar formada por una capa de árido tal como
rocas, grava o arena, que pueden ayudar también a la estabilidad de
la vegetación una vez establecida.
Utilizando una o varias de las técnicas de
aplicación anteriormente descritas, la tecnología de las partículas
compuestas puede ser implementada en una serie de formas distintas,
y en una serie de medios situados por debajo de la superficie
dentro de una masa de agua dulce o salada, zonas húmedas o de agua
profunda, a efectos de ser aplicables a diferentes funciones. Estas
funciones, que se describen a continuación dentro del contexto de
varios ejemplos específicos de implementación de partículas
compuestas, son en su totalidad o en gran proporción relacionadas
con las características intrínsecas cohesivas, de baja permeabilidad
y/o de propiedades de reactividad química de las partículas
compuestas, una vez que el material es aplicado e hidratado. La
formulación específica de partículas compuestas utilizada para un
objetivo de implementación determinado dependerá de una serie de
factores tales como objetivos específicos del proyecto y numerosas
condiciones específicas del lugar, incluyendo el nivel de
salinidad
del agua.
del agua.
Los sedimentos contaminados se presentan en
zonas húmedas y también en agua profunda (sin vegetación)
caracterizándose por condiciones de agua dulce o salada.
Frecuentemente, se utiliza el dragado de recuperación y retirada de
sedimentos ex situ para tratar este tipo de problema. Se
conoce una serie de impactos ambientales asociados con el dragado
de recuperación, incluyendo la resuspensión de sedimentos
contaminados en la masa de agua situada por encima y la eliminación
incompleta de contaminantes del sedimento de las capas de sedimentos
superiores, más biológicamente activas. El dragado de recuperación
de sedimentos de zonas húmedas, en particular, puede impactar
severamente o destruir el ecosistema de una zona húmeda y
comprometer las funciones relacionadas con la zona húmeda. Por lo
tanto, se requieren otras tecnologías de recuperación, menos
invasivas, pero igualmente eficaces o formas alternativas, para
solucionar el problema de los sedimentos contaminados que se
presentan en medios de agua profunda o de zonas húmedas.
Como alternativa no intrusiva para el dragado de
recuperación de sedimentos, los sedimentos contaminados pueden ser
tratados en el propio lugar, es decir, in situ. Utilizando
este enfoque, los contaminantes que forman los sedimentos pueden
ser tratados sin alteraciones físicas importantes que puedan
contribuir a la resuspensión significativa de los sedimentos
contaminados. El tratamiento in situ puede ser conseguido por
implementación o promoción de procesos químicos, biológicos y/o de
inmovilización de sedimentos, de los que la mayor parte o la
totalidad pueden presentarse en condiciones aeróbicas o
anaeróbicas.
Los procesos de tratamiento químico comportan,
en general, la adición de oxidantes fuertes (por ejemplo, ozono,
peróxido de hidrógeno o permanganato) en sedimentos para destruir
los contaminantes orgánicos. Los procedimientos de tratamiento
biológico (o biorecuperación) comportan, en general, la adición de
una serie de constituyentes en los sedimentos (incluyendo oxígeno,
nutrientes, ajustadores de pH y/o inoculantes que contienen
microbios) para aumentar la degradación biológica de los
contaminantes orgánicos. La fitorrecuperación es un tipo particular
de tratamiento biológico in situ que comporta crecimiento en
planta y su siguiente degradación de contaminantes orgánicos dentro
de la zona de raíces biológicamente activa; este proceso puede ser
utilizado también para extraer y eliminar contaminantes inorgánicos
(por ejemplo, metales) de sedimentos contaminados. Y, finalmente,
procedimientos para la inmovilización de contaminantes, incluyendo
solidificación o estabilización, se pueden implementar
comprendiendo, en general, la solidificación de la masa de
sedimentos y/o la reconversión de contaminantes
orgánicos/inorgánicos en fases menos solubles y/o móviles.
La práctica actual par facilitar sustancias
químicas, biológicas y/o inmovilizantes (colectivamente designadas
en esta descripción como "reactivos") en la masa de sedimentos
estables comporta, en general, la inyección de los reactivos
directamente en la base del sedimento utilizando un aparato de brazo
de inyección, de tipo mecánico, similar a un rastrillo que es
arrastrado a través de los sedimentos a diferentes
profundidades.
Los tratamientos de sedimentos in situ,
tal como se ha descrito, pueden ser menos eficaces que los
tratamientos ex situ básicamente debido a la falta de
control del proceso, es decir, el suministro uniforme de reactivos,
con una aplicación adecuada, en la masa de sedimentos contaminados.
La incapacidad de controlar el flujo de aguas portadoras de
reactivos por los poros a través de la masa de sedimentos limita
también el contacto eficaz entre los reactivos y los contaminantes
fijados en las superficies de las partículas inmóviles de
sedimentos; el control limitado de las corrientes impide también
la retirada de los contaminantes disueltos y/o productos de
reacción de la masa de sedimentos, limitando esencialmente la
eficacia de procesos de tratamiento in situ que degradan los
contaminantes orgánicos en el propio lugar. Finalmente, la falta
general de control del sistema minimiza también la capacidad de
crear, de manera uniforme, condiciones aeróbicas (en las que, de
manera típica, los microbios pueden degradar contaminantes
orgánicos de manera más efectiva) y limita, asimismo, la eliminación
efectiva de gases (por ejemplo, metano y sulfuros) que pueden ser
resultado de procesos químicos y biológicos in situ.
También se pueden producir impactos
medioambientales adversos durante el tratamiento químico in
situ de sedimentos, dada la falta general de control del
proceso. Durante los procesos de inyección, se pueden liberar
directamente agentes químicos potencialmente tóxicos u otros
reactivos de tratamiento a la masa de agua situada por encima,
perjudicando potencialmente los organismos de la masa de agua o de
la zona húmeda. Una vez inyectados los sedimentos, los productos
químicos también se pueden difundir en la masa de agua, reduciendo
no solamente su tiempo de permanencia efectivo en el sedimento que
se desea tratar, sino que además tiene un impacto potencialmente
perjudicial en la calidad del agua superficial. La utilización de un
proceso de brazo de inyección, parecido a un rastrillo, podría
también resuspender sedimentos contaminados (y productos químicos de
tratamiento) en la masa de agua situada por encima.
Finalmente, la falta de control de proceso
durante el tratamiento in situ de sedimentos impide la
supervisión controlada y precisa de la efectividad real de técnicas
de tratamiento in situ, incluyendo efectividad de seguimiento
de procesos de recuperación natural. Una serie de procesos de tipo
natural (por ejemplo, bioturbación, difusión, advección y
erosión/depósito de sedimentos) tiene lugar también de manera típica
en un ecosistema acuático dinámico, simultáneamente con tratamiento
in situ. Con intermedio de cualquiera o varios de estos
procesos naturales, se pueden reducir las concentraciones de
contaminantes en sedimentos, por ejemplo, mediante difusión en la
masa de agua situada por encima o por intermedio de pérdidas por
erosión de sedimentos superficiales contaminados. Estos fenómenos,
si no son controlados o no son claramente identificados y
cuantificados, pueden complicar notablemente las interpretaciones
de las reducciones reales, producidas por el tratamiento, en la
masa de contaminantes de los sedimentos.
Este método específico de implementación
AQUABLOK^{(RTM)}, que se ha mostrado conceptualmente en la figura
3, comporta, en general, la colocación de una capa impermeable (30)
de AQUABLOK^{(RTM)}, de grosor apropiado, sobre la parte superior
de los sedimentos (32) de una zona húmeda o en agua profunda, que se
presentan en medios de agua dulce o salada. Tal como se muestra en
la figura 3, la capa (30) de AQUABLOK^{(RTM)} es colocada bajo la
masa de agua (34). Antes de la colocación de la capa, durante la
misma o después de ella, un sistema de conducciones (36)
interconectadas, orientadas de forma variable y separadas de manera
apropiada es instalado por debajo de dicha capa y a través de la
masa de sedimentos. Partes del sistema de tuberías (36) se
prolongarían hacia afuera de los sedimentos, siendo accesibles
desde lugares situados en las riberas. La figura 3 muestra una
abertura (38) para suministro y/o extracción de reactivo. Las
secciones de tubería en contacto directo con el sedimento pueden
tener perforaciones (40) para permitir el paso de reactivos de
tratamiento fluidos hacia adentro de los sedimentos (32); el
suministro de reactivos hacia adentro de los sedimentos se podría
optimizar incorporando dispositivos de difusión especialmente
diseñados a intervalos aproximados a lo largo del sistema de
tuberías, en lugar de utilizar tuberías perforadas. El sistema de
tuberías permitiría, también, la extracción y eliminación de aguas
de los poros de los sedimentos (conteniendo contaminantes disueltos,
productos de reacción, etc.) de la masa de sedimento saturada.
Dependiendo de su diseño y configuración,
condiciones hidrológicas específicas del lugar, el tipo o tipos de
procesos de tratamiento in situ a los que se hace referencia,
y los contaminantes específicos a los que se dirige el proceso,
estos sistemas de tuberías podrían funcionar de manera general para
uno o varios de los objetivos siguientes: (1) como conductos para
inyección de reactivos de tratamiento a la masa de sedimentos; (2)
como conductos para dar salida a gases de reacción procedentes de
los sedimentos tratados, o para inyectar aire hacia adentro de los
sedimentos para favorecer los procesos de biodegradación aeróbica;
y/o (3) para controlar y/o para inducir flujo de agua de los poros
a través de los sedimentos con intermedio de inyección de reactivos
de tratamiento a una parte del sistema de tuberías y extracción
simultánea de aguas de poros de sedimentos que han reaccionado con
respecto a otras partes del sistema. Los volúmenes de agua de poros
que han reaccionado, una vez extraído utilizando el sistema de
tuberías, se pueden eliminar a un sistema de tratamiento situado en
las riberas para su tratamiento químico o biológico adicional. La
figura 3 muestra una conducción (41) que se dirige a un sistema de
tratamiento situado en la ribera. Para mantener equilibrio de las
condiciones hidrológicas y relativas a la presión dentro de la masa
de sedimentos, se podrían inyectar reactivos de tratamiento y/o
masas de agua hacia adentro del sistema de tuberías en una
proporción equivalente a la de eliminación de las aguas de
sedimentos de poro ya reaccionadas, ajustadas para reflejar una
descarga de una corriente natural o flujos de recarga.
En algunas disposiciones de implementación, el
funcionamiento del sistema de tuberías descrito (36) podría ser
facilitado por la instalación de una capa de drenaje (42) permeable,
granular directamente por debajo de la capa impermeable
AQUABLOK^{(RTM)} (ver figura 4). Dichas capas de drenaje podrían
ayudar no solamente a la eliminación de agua de poros del sistema
de sedimentos, sino que se podría utilizar para el ciclo in
situ de agua de poros y volúmenes de reactivo durante procesos
de tratamiento. La figura 4 muestra un sistema (44) de
inyección/extracción en la capa de drenaje permeable (42), y un
sistema de inyección/extracción/rociado (46) en los sedimentos
contaminados (32). El sistema podría funcionar también sin capa
permeable (42).
En lugares de aguas más profundas o zonas
húmedas caracterizadas por el ascenso de aguas subterráneas (flujo
desde los sedimentos hacia adentro de la masa de agua situada por
encima), se podría colocar una capa (30) AQUABLOCK^{(RTM)}
relativamente impermeable en zonas seleccionadas del lugar, mientras
que un AQUABLOK^{(RTM)} (48) más permeable y reactivo, modificado
para incluir uno o varios reactivos de tratamiento, sería instalado
como "áreas de tratamiento" en otras partes del lugar. Por
"más permeable" se debe comprender que el AQUABLOK^{(RTM)},
una vez hidratado, tiene una permeabilidad al agua superior a 10 x
10^{)7} cm/seg bajo un gradiente hidraúlico mínimo de 1 cm/cm.
Esta formulación de AQUABLOK^{(RTM)} relativamente permeable pero
reactiva podría ser preparada por combinación en proporciones
variables de uno o varios minerales de arcilla, materiales
puzolánicos, carbón activado, otros materiales con dimensiones de
arcilla y/o materiales con dimensiones de arena. De manera típica,
la formulación más permeable de AQUABLOK^{(RTM)} sería preparada
utilizando un porcentaje más elevado de partículas con dimensiones
de arena, si bien ciertos materiales de arcilla son más permeables,
tales como materiales de arcilla no reactivos. La composición
específica de dicha formulación relativamente permeable pero
reactiva sería función de una serie de factores, incluyendo los
tipos de contaminantes involucrados, condiciones específicas del
lugar tales como nivel de salinidad del agua y objetivos del
proyecto. Esta disposición espacial de capas de AQUABLOK^{(RTM)}
estratégicamente situadas ayudaría en favorecer el flujo lateral de
reactivos de tratamiento y aguas de poros de sedimentos a través de
la masa de sedimentos (32) (por debajo de las áreas con capas
impermeables) y hacia las áreas de tratamiento más permeables y
reactivas. Este enfoque es conceptualmente similar a la técnica de
"embudo y compuerta" utilizada para tratar contaminación de
aguas subterráneas (figura 5). Este enfoque puede ser utilizado con
o sin capa de drenaje (42) situada por debajo. Los vectores que se
han mostrado demuestran el potencial de circulación de la masa de
agua situada por encima (34) a través de los sedimentos (32).
Como enfoque alternativo en el caso de que no se
descargan aguas subterráneas en los sedimentos, las aguas
superficiales situadas por encima de los sedimentos pueden ser
dirigidas e inyectadas a través del sistema de tuberías para
inundar de manera efectiva la masa del sedimento, proporcionando un
flujo controlado a través de los sedimentos y hacia las
"puestas" de tratamiento relativamente permeables. Condiciones
ambientales no óptimas (por ejemplo, calidad de agua superficial)
pueden presentarse en áreas puerta de tratamiento, con
independencia de si predominan o no condiciones de recarga o de
descarga en el lugar. Como consecuencia, las puertas de tratamiento
se podrían colocar y accionar a efectos de crear impactos mínimos en
las comunidades y medios de vida de la fauna y flora locales.
La colocación de una capa de AQUABLOK^{(RTM)}
sobre la parte superior de los sedimentos crea una barrera
relativamente impermeable al flujo vertical de agua a través del
interfaz sedimento/masa de agua. La creación de dicha barrera
esencialmente "cierra" el sistema de sedimentos
hidraúlicamente, sino de forma completa, como mínimo en mucha mayor
medida que se podría conseguir utilizando un material de formación
de la capa granular, más permeable. La resistencia sustancial a la
erosión de AQUABLOK^{(RTM)}, con respecto a la de arenas poco
coherentes, aseguraría también la presencia continuada de la capa
relativamente impermeable con un grosor adecuado. Dentro de los
confines de este sistema sedimentario casi cerrado, se puede
conseguir entonces un grado sustancial de control de proceso
durante la implementación de métodos químicos, biológicos y/o de
tratamiento de inmovilización, particularmente cuando los
tratamientos se desarrollan dentro del contexto de uno o varios de
los sistemas de tuberías que se han descrito anteriormente. Un
control de proceso incrementado debería traducirse directamente en
un tratamiento in situ más eficaz de sedimentos contaminados,
con independencia de los procesos utilizados.
La capacidad de controlar, e incluso inducir, el
flujo líquido de reactivos de tratamiento a través del sedimento
incrementa, notablemente, el contacto entre los reactivos y los
contaminantes unidos a las superficies de partículas de sedimento
inmóviles. La capacidad de controlar o determinar el flujo del
líquido hace también posible la extracción y eliminación de
contaminantes disueltos y/o productos de reacción potencialmente
tóxicos. Una vez retirados del sistema de sedimentos, los líquidos
conteniendo contaminantes podrían ser dirigidos a un sistema de
tratamiento adyacente situado en la ribera, en el que se pueden
controlar las condiciones ambientes (por ejemplo temperatura, pH,
contenido de oxígeno disuelto) para optimizar el tratamiento ex
situ de las aguas de poros extraídas. La mayor capacidad de
controlar o inducir flujo de oxígeno u otros oxidantes fuertes
hacia adentro y a través de la masa de sedimento hace también máximo
el potencial para crear condiciones aeróbicas en el sedimento, que
son frecuentemente mucho más favorables (con respecto a las
condiciones anaeróbicas) para afectar la biodegradación de muchos
contaminantes orgánicos. Un mayor control del sistema durante el
tratamiento in situ de los sedimentos aumenta también el
potencial para una eliminación efectiva de gases (por ejemplo
metano y sulfuros) que puede resultar de procesos de tratamiento
in situ.
Este método de implementación podría mejorar
también la eficacia de tecnologías de tratamiento in situ al
proporcionar una aplicación de los volúmenes de reactivo mejor
dirigida (y más eficaz) hacia adentro de las masas de sedimentos,
por el hecho de que se puede hacer mínimo el desperdicio de los
reactivos aplicados, por pérdida o difusión desde la masa de
sedimentos hacia adentro de la masa de agua situada por encima. Con
una capa relativamente impermeable tal como AQUABLOK^{(RTM)} en
su lugar, incluso contaminantes relativamente solubles permanecen
concentrados también dentro del área sometida a tratamiento. El
mantenimiento de concentraciones más elevadas de algunos
contaminantes orgánicos dentro del área de tratamiento podría
favorecer el desarrollo eventual (por mutación y selección natural)
de especies microbianas o cepas que son especialmente efectivas en
la biodegradación de uno o más contaminantes, incluso sin la
adición de sustratos de alimentos fácilmente degradables o
nutrientes.
Por la creación de un sistema de sedimentos
cerrado, este método de implementación permitiría también una
supervisión más controlada y precisa de la efectividad real de las
técnicas de tratamiento in situ, incluyendo el control de
los procesos de recuperación naturales.
La aplicación de una capa de AQUABLOK^{(RTM)}
impermeable sobre los sedimentos como componente de un enfoque de
tratamiento in situ también minimizaría notablemente los
daños colaterales de reactivos añadidos a la masa de agua situada
por encima. La utilización de un sistema de conducciones inmóvil
para inyección de reactivo, en vez de un sistema de brazo con
inyección, de tipo rastrillo, también reduciría notablemente a un
mínimo la resuspensión de sedimentos contaminados en la masa de
agua.
Finalmente, una capa aplicada de
AQUABLOK^{(RTM)} podría servir también como sustrato viable para
colonización con flora y fauna, ayudando simultáneamente y de forma
activa en procesos de tratamiento in situ. Semillas de
plantas de zonas húmedas y/o nutrientes podrían ser añadidos también
a la formulación para favorecer el crecimiento de plantas y el
establecimiento de las mismas en sistemas de zonas húmedas sometidas
a tratamiento.
Los sedimentos contaminados se presentan en
zonas húmedas y también en aguas profundas (sin vegetación)
caracterizándose por condiciones de agua dulce o salada. El dragado
y retirada, utilizando frecuentemente el enfoque ex situ
para recuperar sedimentos contaminados, tendría un severo impacto o
produciría la destrucción del ecosistema de la zona húmeda,
poniendo en compromiso funciones relacionadas de la zona húmeda. Por
lo tanto, se requieren otras tecnologías menos invasivas, pero
igualmente efectivas de recuperación, o alternativas.
La recuperación de sedimentos de zonas húmedas
en el propio lugar, es decir, in situ, ofrece una técnica
sustancialmente menos invasiva para la limpieza de sedimentos que
el dragado y extracción. Se conoce una serie de técnicas de
recuperación in situ, entre las que se incluyen: recuperación
natural (o atenuación), recubrimiento, o tratamiento de
contaminantes arrastrados por sedimentos mediante la iniciación o
promoción de procesos químicos, biológicos y/o de inmovilización de
contaminantes.
Un tipo particular de tratamiento biológico
in situ que es apropiado para ecosistemas de zonas húmedas de
agua dulce o salada (incluyendo zonas salinas) es la
fitorrecuperación. La fitorrecuperación comporta el crecimiento de
plantas hidrofíticas (zonas húmedas) para afectar la degradación o
retirada de contaminantes orgánicos e inorgánicos depositados en el
sedimento. Mediante el proceso de crecimiento de plantas, los
contaminantes situados en la zona de la raíz de la planta rica,
desde el punto de vista microbiano (rizosfera) se reducen de manera
efectiva, se eliminan los tóxicos y/o se absorben por la planta y se
metabolizan o volatilizan.
Una o varias técnicas in situ, incluyendo
la fitorrecuperación, se podrían aplicar dentro del mismo sistema
de zona húmeda (de manera simultánea o secuencial) para conseguir la
recuperación de los sedimentos. Por ejemplo, los niveles de
contaminante en los sedimentos pueden ser tan elevados que la
colocación de un recubrimiento in situ solamente pueda
presentar un riesgo inaceptable a largo plazo. En estos casos, la
fitorrecuperación conjuntamente con la colocación de recubrimientos
puede reducir estos riesgos hasta niveles aceptables a lo largo del
tiem-
po.
po.
Si bien la fitorrecuperación puede recuperar
contaminantes de la mayor parte de masas de sedimentos, los
sedimentos contaminados situados entre las plantas permanecen
expuestos a organismos invertebrados bénticos, que habitan los
sedimentos de las zonas húmedas. Por lo tanto, existe también el
potencial para difusión de contaminantes desde los sedimentos a la
masa de agua situada por encima, lo que podría impactar de manera
adversa las condiciones químicas dentro de la masa de agua situada
por encima.
Además, muchos ambientes de zonas húmedas son
transitorios hidrológicamente por su naturaleza y pueden estar
sometidos a elevadas velocidades periódicas de flujo de agua
superficial que pueden retirar las plantas establecidas y los
lechos de semillas. El crecimiento incontrolado de plantas invasivas
y agresivas de zona húmeda que son menos eficaces en la
fitorrecuperación de contaminación de sedimentos objetivo podrían
reducir también la viabilidad global de esta técnica de
recuperación.
Este método específico para implementación de
AQUABLOK^{(RTM)}, mostrado gráficamente en la figura 6, comporta
de manera general la colocación de una capa de AQUABLOK^{(RTM)}
(30), de grosor apropiado, sobre la parte superior de sedimentos
(50) de agua dulce o salada, así como de la vegetación de zona
húmeda existente (52). Basándose en observaciones prácticas
documentadas, la vegetación de zona húmeda existente crecerá
atravesando el material (30) de la capa de AQUABLOK^{(RTM)} en
zonas con capas más delgadas. La vegetación puede también germinar
a partir de sedimentos portadores de semillas, depositados sobre la
parte superior de la capa de recubrimiento a lo largo del tiempo,
creciendo dentro del material de recubrimiento (y a través del
mismo), sin comprometer significativamente su capacidad de actuar
como barrera.
A efectos de ofrecer un sustrato de
recubrimiento más inmediatamente viable para favorecer más
fácilmente la penetración de raíces a través de la capa de
recubrimiento y pasando hacia adentro de los sedimentos contaminados
situados por debajo, una capa inicial de AQUABLOK^{(RTM)} (54),
implementada con materiales orgánicos y nutrientes, podría ser
aplicada en primer lugar, seguido de una capa de AQUABLOK^{(RTM)}
(30) situada por encima (figura 7) no corregida e inherentemente
orgánicamente pobre (típicamente menos viable). Dependiendo de los
tipos de plantas destinadas a crecimiento, las capas (30), (54) se
podrían invertir también para favorecer el crecimiento de raíces de
plantas más superficiales o más profundas (figura 8).
También se pueden incorporar directamente en las
formulaciones de AQUABLOK^{(RTM)} semillas de especies de plantas
apropiadas para zonas húmedas (junto con nutrientes) antes del
recubrimiento del sedimento, favoreciendo de esta manera el
crecimiento de fitorrecuperadores eficaces dentro de áreas
seleccionadas objetivo en un lugar determinado.
La técnica de implementación de
AQUABLOK^{(RTM)}, descrita de manera general en lo anterior,
minimizaría la exposición directa de organismos invertebrados
bénticos a sedimentos contaminados durante el proceso de
fitorrecuperación. También minimizaría la difusión de contaminantes
disueltos en la masa de agua situada por encima, por el hecho de
que el AQUABLOK^{(RTM)} muestra muy baja permeabilidad.
El AQUABLOK^{(RTM)} que es un sustrato
relativamente resistente a la erosión puede proporcionar también un
"lecho" mejor para retener plantas de zonas húmedas en su
lugar, dentro de áreas de un lugar caracterizado por velocidades de
flujo periódicamente más elevadas del agua superficial. Esta
característica del AQUABLOK^{(RTM)}, junto con el potencial de
incorporación de semillas y nutrientes en las formulaciones del
producto, permite un grado superior de control sobre el tipo de
especies de plantas de zonas húmedas que se cultivan a efectos de
fitorrecuperación, y donde se pueden cultivar en el propio
lugar.
Finalmente, la utilización de AQUABLOK^{(RTM)}
ofrecería un sustrato viable y físicamente similar a efectos de
colonización de flora y fauna, en comparación con la arena, que es
otro material potencial, pero más altamente permeable y susceptible
de erosión para la capa de recubrimiento. Las observaciones
empíricas y de laboratorio indican también que se forma un cierre
de estanqueidad hidratado de manera continua y
"autorrecuperador", y que permanece alrededor del interfaz de
tallo de la planta/AQUABLOK^{(RTM)}, de manera que esta
estanqueización minimizaría los movimientos ascendentes de
transferencia de contaminantes soportados por el agua o por los
sedimentos.
Cuando se instalan conducciones por debajo del
suelo (incluyendo alcantarillas), las conducciones quedan alojadas
de manera típica en lechos de piedra o de arena que pueden actuar
como conducto para la emigración de agua y/o contaminantes. En el
caso de tuberías que atraviesan un pantano o dique, se requiere un
cierre estanco hidráulicamente continuo (baja permeabilidad) entre
el conducto y las inmediaciones del mismo, de forma que dicha
estanqueización haga mínimo el potencial de fugas de los suministros
de agua urbanos. En el caso de recuperación de lugares
contaminados, vertidos, productos de petróleo u otros contaminantes,
pueden fluir por el material del lecho pasando al material de suelo
o a zonas geológicas adyacentes. El mayor potencial de fugas tiene
lugar de manera típica en las uniones entre secciones de conducto,
si bien también pueden ocurrir fugas a lo largo de los conductos en
los sitios donde se hayan desarrollado grietas o roturas. La
estanqueización efectiva de conductos minimiza también el potencial
de movimiento de aguas subterráneas u otros fluidos hacia adentro
de la estructura de transporte, a lo que podría tener importancia
específica en zonas en las que las aguas fréaticas son altas (tales
como las zonas húmedas) y/o en los lugares en los que las aguas
subterráneas están contaminadas.
También se requiere un cierre hidráulico de baja
permeabilidad durante la construcción de pozos de supervisión y
extracción de aguas subterráneas, y en la industria de perforación y
extracción de petróleo y aguas salinas para minimizar el potencial
de transferencia vertical de agua subterránea contaminada, petróleo
o aguas salinas por el espacio anular del pozo. Estas
transferencias podrían tener como resultado la emigración de
contaminantes a acuíferos adyacentes.
La creación de una barrera hidráulica a lo largo
de las profundidades de estanques, pantanos o lagunas de agua dulce
o salada es también beneficiosa por minimizar las pérdidas por fugas
desde la masa de agua superficial, y por minimizar los impactos
potenciales sobre las aguas subterráneas cuando la masa de agua o
sedimento situado por debajo contiene contaminantes disueltos.
Llevar a cabo una estanqueización hidráulica
continua durante la instalación de las tuberías: Durante la
instalación de tuberías, la técnica práctica actual comporta, de
manera típica, el relleno de una excavación o zanja de poca
profundidad, en la que, la tubería ha sido colocada sobre un lecho
de piedra o arena. Un material de relleno apropiado (frecuentemente
una arena relativamente permeable o en el caso de pantanos y diques,
un material de baja permeabilidad) es colocado en la excavación por
encima de los tubos y de forma adyacente a los mismos, siendo
apisonado hasta conseguir el nivel apropiado de compactado
utilizando equipos pequeños o accionados a mano.
Antes y/o durante la instalación de los
conductos, se instalan abrazaderas antifugas alrededor de las
uniones de los tubos para minimizar las fugas de estos puntos
especialmente vulnerables de la tubería. Las abrazaderas antifugas
consisten habitualmente en placas o anillos fijados alrededor de la
totalidad del perímetro del tubo que tiene la unión. Además de
retener el fluido potencialmente valioso que es transportado (por
ejemplo, durante el transporte de petróleo), la minimización de las
fugas de uniones u otras interrupciones a lo largo del tubo
minimiza también la posibilidad de formación de "huecos
localizados". La formación de huecos es un fenómeno de erosión
por debajo de la superficie que se caracteriza por la formación de
grandes huecos (o tubos) en el material de relleno o de lecho (y
quizás también en superficies intactas adyacentes) que resulta del
arrastre progresivo de partículas de suelo. Una formación extensa de
huecos puede tener como resultado condiciones físicamente
inestables dentro de una zanja, produciendo eventualmente el colapso
o rotura del tubo contenido en la misma. La erosión relativa a la
formación de huecos puede tener también como resultados un fallo
catastrófico de presas o diques a través del cual se hayan podido
instalar los conductos.
La instalación de abrazaderas antifugas en cada
una de las uniones en un tramo importante de una conducción o en
uniones en las que las tuberías atraviesan presas o diques puede ser
una tarea que requiere mucha mano de obra y elevados costes. La
preparación de un cuerpo compactado, físicamente uniforme, de
material de relleno que proporciona soporte lateral eficaz a la
estructura de la conducción (y también la baja permeabilidad, si es
necesario) puede ser una labor engorrosa y costosa. El compactado no
uniforme y/o inadecuado de un relleno dentro de una zanja podría
crear potencialmente condiciones físicamente inestables y/o
permeables que podrían resultar finalmente en una disposición
diferencial o movimiento lateral, y eventualmente en el
agrietamiento o rotura de las conducciones.
Además, en caso de que tengan lugar pérdidas por
erosión significativas, relativas a las conducciones, del relleno o
material de lecho, se requeriría el nuevo excavado de una zanja, la
inspección de la integridad de uniones y abrazaderas antifugas y su
reparación (en caso necesario) y nueva instalación de material del
lecho y/o material de relleno, pudiendo ser más complicada la
reparación de pérdidas por erosión similares en sistemas de presas
o diques. Dependiendo de la profundidad de la tubería y de las
condiciones climáticas de la zona, los procedimientos de
congelación/descongelación o secado podrían producir también grietas
o fisuras semipermanentes dentro del material de relleno, lo que
podría poner en compromiso la estanqueización eficaz de las
tuberías.
Realización de un cierre estanco hidráulico
en pozos de aguas subterráneas, petróleo o aguas salinas: La
práctica habitual para crear un cierre estanco hidráulico por
encima del intervalo o espacio periférico protegido de un pozo
comporta, en general, la instalación de una capa
semi-sólida, de baja permeabilidad directamente
sobre la parte superior de la arena u otro material granular
previamente colocado en el espacio anular adyacente al apantallado
o protección del pozo. La capa de recubrimiento es creada de manera
típica por vertido de una cantidad adecuada de gránulos o láminas
de bentonita seca, pura, por el espacio anular y en la superficie
del componente granular. El agua presente en la formación hidrata
los gránulos, realizando de esta manera la expansión del material y
el cierre estanco del espacio anular. Finalmente, una emulsión de
hormigón/bentonita, conocida también como "lechada" o
"mortero" y caracterizada típicamente por una baja capacidad de
resistencia es conducida mediante tubos a la parte superior de la
capa de recubrimiento semisólido. A continuación, se termina de
manera típica la construcción del pozo por aplicación de una capa de
recubrimiento superficial de hormigón.
La construcción de una capa de recubrimiento
efectiva de bentonita directamente sobre la parte superior (y de
forma contigua) de la unidad granular situada por debajo se puede
complicar por un fenómeno conocido como "formación de
bóvedas". La formación de bóvedas comporta, en general, el
"taponado" de masas de gránulos de bentonita dentro de las
partes superiores del espacio anular durante su aplicación y
descenso por dicho espacio. Este proceso resulta en la formación de
una capa de recubrimiento de bentonita ineficaz, dispuesta por
encima de la superficie granular situada por debajo, en vez de
encontrarse adyacente a la misma; por lo que dicho intersticio
hidráulico podría crear rutas para la transferencia incontrolada de
aguas subterráneas contaminadas de un acuífero a otro. La formación
de bóvedas puede resultar de la adición de cantidades de gránulos no
adecuadas y a una velocidad no adecuada, reduciendo físicamente los
espacios anulares y/o superficies "rugosas" a lo largo de la
pared del orificio de referencia, lo cual puede reducir el descenso
suave del material de bentonita granular.
Minimización de fugas de estanques, pantanos
o lagunas: La práctica habitual para crear una barrera
subacuática de baja permeabilidad en el fondo de estanques,
pantanos o lagunas de nueva construcción (o vacíos) comporta en
general la colocación de un recubrimiento de membrana flexible o
capa de bentonita seca (en forma de polvo, gránulos, pastillas o
forma de escamas) de manera continua sobre la superficie de fondo
antes de añadir agua o bien agua de desperdicio.
En un esfuerzo para minimizar las fugas de
estanques, pantanos o lagunas ya llenos, se aplica material de
bentonita seca de manera regular sobre la superficie del agua, por
encima del área de fondo deseada. El material de bentonita
desciende por la masa de agua, se posa en la superficie del fondo,
se hidrata y forma un cierre estanco de baja permeabibilidad. Este
cierre estanco puede ser creado también mediante conducción por
tuberías de una emulsión basada en bentonita a través de la columna
de agua y sobre la superficie de fondo. La creación de un cierre
estanco de uniformidad y grosor adecuados utilizando cualquiera de
estos métodos se ve dificultada por la falta general de control
durante la aplicación de la bentonita a través de la masa de agua,
lo que se relaciona básicamente con dispersión lateral no
controlada del material de bentonita, particularmente cuando se
aplica en forma de emulsión o de masa de polvo.
Descripción general de este método de
implantación de AQUABLOK^{(RTM)}: Realización de un cierre estanco
hidráulico continuo durante la instalación de las tuberías: La
utilización de AQUABLOK^{(RTM)} como relleno de baja
permeabilidad y como sustitución de abrazaderas
anti-fugas durante la instalación de conducciones
se muestra, de manera general, gráficamente en las figuras 9 y 10.
Una vez que la tubería (56) ha sido colocada dentro de una zanja
excavada (58) (o se ha montado atravesando un pantano o dique) y se
han conectado físicamente secciones de tuberías (60), (62) entre sí
en la unión (64), una cantidad apropiada de partículas de
AQUABLOK^{(RTM)} secas es colocada alrededor de la parte alta del
tubo y por encima del mismo, de manera continua y uniforme. A
continuación, se hidrata el producto por adición de agua. Una vez
hidratado, la masa de AQUABLOK^{(RTM)} que se ha aplicado se
expansiona en todas direcciones formando un cierre estanco uniforme
y de baja permeabilidad (66) a lo largo de la superficie del tubo y
dentro de las secciones del tubo unidas entre sí; formándose también
un cierre estanco íntimo y uniforme a lo largo de las paredes
laterales de la zanja, lo que proporciona una estabilidad adicional
a la instalación del conducto. Si se requiere en algunos proyectos,
se puede utilizar también una formulación relativamente diluida,
rica en áridos de AQUABLOK^{(RTM)} para proporcionar una mayor
estabilidad física dentro del área que se ha rellenado, sin poner en
compromiso la capacidad del producto en actuar como barrera
hidráulica efectiva.
Realización de un cierre estanco hidráulico
en pozos de agua subterránea, petróleo o aguas salinas: La
utilización de AQUABLOK^{(RTM)} durante la construcción de un
pozo se muestra, en general, de forma gráfica en la figura 11. En
particular, se utiliza AQUABLOK^{(RTM)} para la construcción de la
capa de recubrimiento (68) de baja permeabilidad y semisólida
dentro del espacio anular (70) de un pozo (71), siendo colocado
directamente sobre la parte superior del componente granular (72)
tal como arena. El componente granular (72) está colocado dentro
del intervalo apantallado o protegido del pozo (74). Se vierten
partículas secas de AQUABLOK^{(RTM)} en el espacio anular (70) y
se hidratan de manera similar a las pastillas o láminas de
bentonita. El componente (76) formado por una lechada basada en
bentonita podría ser también sustituido por AQUABLOK^{(RTM)} en su
totalidad o en parte, dependiendo de las condiciones específicas y
objetivos de la construcción del pozo. Una capa (78) de hormigón o
de lechada adicional se coloca, de manera típica, en la parte
superior del componente (76) constituido por la lechada. Las capas
rodean la envolvente (80) del pozo. La figura 11 muestra también la
superficie potenciométrica del agua subterránea (82).
Minimización de fugas de estanques, pantanos
o lagunas: La utilización de AQUABLOK^{(RTM)} en la
minimización de las fugas de agua dulce o de agua salada en
estanques, pantanos o lagunas se muestra, de manera general,
gráficamente en la figura 12. En particular, la figura 12 muestra
una masa de agua superficial, tal como un pantano (84), con una
presa o dique de contención (86). Se crea una barrera subacuática
(88) de baja permeabilidad aplicando AQUABLOK^{(RTM)} de forma
continua sobre la superficie del fondo, antes del relleno, o
aplicando el producto con intermedio de una masa de agua dulce o
salina ya existente y, a través de la totalidad o partes
seleccionadas de la superficie de fondo, si la masa de agua
superficial efectúa ya el llenado. La figura 12 muestra partículas
(90) de AQUABLOK^{(RTM)} vertidas sobre el substrato (92) en el
fondo del pantano (84), que pueden incluir formaciones
relativamente permeables, tales como una zona de arena (94).
Realización de un cierre estanco hidráulico
continuo durante la instalación de la tubería: El
AQUABLOK^{(RTM)} puede crear un cierre estanco continuo, de baja
permeabilidad y elástico alrededor del tubo. La utilización
de
AQUABLOK^{(RTM)} como componente de relleno principal eliminaría la necesidad de la añadidura tanto laboriosa como en incremento y la compactación de manera típica de tierras, y los daños potenciales que podrían ocurrir a la tubería durante procesos de compactado. Las fuerzas de expansión uniformes creadas dentro de la zanja y contra las paredes exteriores del tubo durante la hidratación del producto ayudarían también a crear condiciones físicamente estables, particularmente en caso de aplicación de formulaciones ricas en áridos. La utilización de AQUABLOK^{(RTM)} en lugar de abrazaderas múltiples anti-fugas durante la instalación de los tubos en zanjas o atravesando pantanos o diques sería también una técnica muy eficaz en cuanto a costes, pero técnicamente viable para la instalación de conducciones. El cierre estanco de baja permeabilidad creado alrededor de uniones de tuberías minimizaría el potencial de fugas y la erosión sub-superficial subsiguiente; cualesquiera fugas localizadas que tuvieran lugar por las uniones u otros fallos de la conducción mantendrían condiciones de hidratación (y de expansión física) adyacentes a la avería, a modo de un material autoestanqueizante. Finalmente, la formación de grietas o fisuras localizadas inducidas climáticamente en el material AQUABLOK^{(RTM)} se sellarían nuevamente a sí mismas cuando tuviera lugar la descongelación o nuevo humedecimiento, resultando en el mantenimiento de un cierre estanco de baja permeabilidad.
AQUABLOK^{(RTM)} como componente de relleno principal eliminaría la necesidad de la añadidura tanto laboriosa como en incremento y la compactación de manera típica de tierras, y los daños potenciales que podrían ocurrir a la tubería durante procesos de compactado. Las fuerzas de expansión uniformes creadas dentro de la zanja y contra las paredes exteriores del tubo durante la hidratación del producto ayudarían también a crear condiciones físicamente estables, particularmente en caso de aplicación de formulaciones ricas en áridos. La utilización de AQUABLOK^{(RTM)} en lugar de abrazaderas múltiples anti-fugas durante la instalación de los tubos en zanjas o atravesando pantanos o diques sería también una técnica muy eficaz en cuanto a costes, pero técnicamente viable para la instalación de conducciones. El cierre estanco de baja permeabilidad creado alrededor de uniones de tuberías minimizaría el potencial de fugas y la erosión sub-superficial subsiguiente; cualesquiera fugas localizadas que tuvieran lugar por las uniones u otros fallos de la conducción mantendrían condiciones de hidratación (y de expansión física) adyacentes a la avería, a modo de un material autoestanqueizante. Finalmente, la formación de grietas o fisuras localizadas inducidas climáticamente en el material AQUABLOK^{(RTM)} se sellarían nuevamente a sí mismas cuando tuviera lugar la descongelación o nuevo humedecimiento, resultando en el mantenimiento de un cierre estanco de baja permeabilidad.
Realización del cierre estanco hidráulico en
pozos de aguas subterráneas, petróleo o aguas salinas:
Dependiendo de condiciones específicas del lugar, diseño del pozo y
necesidades del proyecto, la velocidad de depósito de partículas de
AQUABLOK^{(RTM)} dentro del espacio anular se puede incrementar
significativamente, con respecto a la de pastillas o láminas de
bentonita pura, al optimizar variables clave en el proceso de
depósito (es decir, densidad de las partículas, diámetro y forma)
durante el diseño y formulación del AQUABLOK^{(RTM)}. La
utilización de dicho producto portador de bentonita, relativamente
denso, para la construcción de capas de recubrimiento semisólidas
minimizaría la formación de bóvedas durante el descenso por el
espacio anular, posibilitando una colocación más eficaz del
componente de bentonita reactivo directamente encima de la masa de
arena, resultando de esta manera en la formación de un cierre
estanco continuo y efectivo del pozo. También se pueden formular
partículas de AQUABLOK^{(RTM)} de pequeño diámetro, pero
relativamente densas, para adaptarse a espacios anulares
especialmente estrechos. El AQUABLOK ^{(RTM)} puede ser también
utilizado en lugar de materiales de lechada típicos, o en
combinación con los mismos, para conseguir un cierre estanco
hidráulico en cualquier otro lugar dentro de un pozo, tal como se
determina por condiciones hidrológicas/hidráulicas específicas del
lugar, diseño del pozo y objetivos específicos para la
construcción
del pozo.
del pozo.
Una ventaja adicional de utilización de
AQUABLOK^{(RTM)}, en vez de pastillas de bentonita para la
construcción de un cierre estanco para pozos, es que el flujo
másico de contaminantes a través de una capa de AQUABLOK^{(RTM)}
es significativamente menor que a través de una capa de bentonita
pura. La presencia de núcleos de áridos impermeables en
formulaciones típicas de AQUABLOK^{(RTM)} prolonga de manera
efectiva la trayectoria de flujo y, por lo tanto, aumenta el tiempo
de desplazamiento para los contaminantes disueltos que se difunden
a través del material de bentonita. No existe tal reducción en
tiempo de desplazamiento del contaminante a través de bentonita
pura. Dada esta ventaja adicional de AQUABLOK ^{(RTM)}, se puede
utilizar una cantidad menor de producto para crear una capa de
estanqueización efectiva que lo que lo que se pueda requerir
utilizando material de bentonita pura para la construcción de
cierres estancos para pozos.
Minimización de fugas de estanques, pantanos
o lagunas: El diseño exclusivo de AQUABLOK^{(RTM)} permite un
suministro eficaz y controlado de las cantidades adecuadas de
bentonita y otros materiales con las dimensiones de arcillas, de
manera uniforme, sobre la superficie de fondo, con independencia de
las dimensiones o profundidad de la masa de agua dulce o salada. El
grado superior de control durante el suministro de la bentonita, en
comparación con el depósito relativamente incontrolado de muchos
otros materiales portadores de bentonita, se traduce directamente
en la construcción de capas de recubrimiento
sub-acuáticas espacialmente continuas, de baja
permeabilidad, y de uniformidad y grosor adecuados.
\newpage
Se pueden presentar periódicamente condiciones
de corrientes fuertes o flujos elevados en una serie de vías de
agua artificiales o naturales, incluyendo las circunstancias de
drenaje de zanjas o canales, cerca de las entradas y salidas de
alcantarillas y en algunos medioambientes de riberas de ríos. Estas
condiciones pueden tener como resultado pérdidas significativas por
rozamiento y erosión de los sustratos de fondo expuestos a dichas
corrientes. La erosión de sustratos basales puede también resultar
en el fallo del sistema de transporte y, en algunos casos, en la
acumulación perjudicial de los sedimentos desplazados y
redepositados en lugares situados más abajo en el sentido de las
corrientes.
Enfoque actualmente practicado para solucionar
el problema un método efectivo y habitualmente utilizado para
protección de canales y control de la erosión comporta la
instalación de bloques de hormigón premoldeados, que se
interconectan y articulan (de diferentes grosores, tamaño y
dimensiones) a lo largo de la superficie de fondo de una vía de
agua. Una serie de dichos productos técnicos de control de erosión
se encuentra a disposición comercial, incluyendo los de
designaciones Tri-Lock, Channel-Lock
e Hydropave. Para facilitar la instalación de bloques y control de
erosión en algunos lugares, los bloques se cablean entre sí,
formando una unidad única, o capa, por encima del substrato situado
por debajo. Los bloques pueden ser diseñados, moldeados e instalados
para incluir espacios abiertos o huecos dentro de las unidades
interconectadas, o entre las mismas. Estos espacios abiertos
proporcionan compensación de las presiones hidráulicas (en caso
necesario) y, en algunos casos, permiten el crecimiento de la
vegetación a través de las áreas cubiertas (lo que, a su vez,
estabiliza adicionalmente la capa de hormigón). Para ciertas
aplicaciones, también se pueden minimizar los espacios abiertos
dentro de los bloques y entre los mismos, a efectos de minimizar las
pérdidas por fugas, tales como en los casos en los que los bloques
son utilizados para el recubrimiento de estructuras de transporte de
agua tales como acueductos.
Durante la instalación de los bloques, se coloca
una tela de filtro geotextil típicamente por debajo de los bloques
y por encima de la parte superior del sustrato situado por debajo,
si bien un material de rejilla más abierta puede también ser
utilizado en lugar del geotextil. La función primaria del componente
geotextil permeable o georejilla es minimizar la erosión del
sustrato situado por debajo, permitiendo, no obstante, el paso del
agua durante la estabilización hidráulica del sistema de la vía del
agua. La colocación del producto geotextil o georejilla
proporciona, también, una base estable para la capa de hormigón,
especialmente cuando se construye sobre un substrato relativamente
blando, en el que existe el potencial de una diferencia sustancial
de depósito por debajo de la carga aplicada.
Dependiendo de la forma específica de su
incorporación, utilización de un material cohesivo, un material
basado en arcilla mineral como componente de sistemas basados en
bloques para control de erosión, se puede incrementar
significativamente la resistencia contra la erosión del substrato
y/o añadir estabilidad a la unidad de capa de hormigón durante
situaciones de corrientes extremas. La incorporación de un material
cohesivo de baja permeabilidad como capa estanqueizante, situada
por debajo, minimizaría también, de forma notable, las pérdidas por
fugas desde los sistemas de transporte con recubrimiento de
hormigón. No obstante, la aplicación efectiva y controlada de dicho
material cohesivo, particularmente cuando existe una columna de agua
presente sobre la parte superior del substrato, puede ser un
problema logístico, y especialmente si se efectúa la instalación
sobre un substrato blando.
El AQUABLOK^{(RTM)} puede ser incorporado en
el diseño de sistemas de control de erosión, basados en bloques de
hormigón, instalados en medios subacuáticos de vías acuáticas de
diferentes formas distintas. Dependiendo de las condiciones
específicas del lugar y de los objetivos del proyecto, el
AQUABLOK^{(RTM)} puede ser: (1) aplicado entre el componente
geotextil o georejilla y la capa de bloques; o bien, (2) aplicado
directamente entre la capa de bloques y el substrato situado por
debajo, en lugar del componente geotextil o georejilla.
El sistema de alimentación AQUABLOK^{(RTM)}
para el transporte de materiales cohesivos, ricos en bentonita al
fondo de sistemas de vías de agua inundados, posibilita la
incorporación de una capa cohesiva en un sistema de control de
erosión basado en bloques. La incorporación de AQUABLOK^{(RTM)} en
diseños de sistemas, tal como se ha descrito anteriormente, puede
mejorar notablemente la efectividad global de este método para
estabilización de canales y control de erosión con intermedio de un
incremento significativo de la adherencia entre los componentes de
hormigón y el geotextil o georejilla (en el caso en que no existe
ninguno de ellos de manera extrínseca), o por incremento de la
adherencia entre los bloques de hormigón y el substrato situado por
debajo (en el que solamente existe una adherencia limitada, tal
como en el caso en el que están involucrados substratos granulares
o de arena). Una adherencia incrementada, favorecida por la adición
de un material altamente cohesivo, se traslada directamente en un
mayor control de la erosión y también en forma de estabilidad
incrementada del sistema técnico en su conjunto. La instalación de
sistemas viables de control de erosión basados en la utilización de
bloques puede ser especialmente eficaz en cuanto a costes cuando se
utiliza AQUABLOK^{(RTM)} como capa de nivelado cohesiva y
estable, en lugar de los componentes geotextiles o de georejilla
caros.
El AQUABLOK^{(RTM)} puede permitir, también,
la instalación de sistemas basados en bloques de permeabilidad
especialmente baja (además de la resistencia a la erosión) cuando se
construyen estructuras de transporte de agua en las que se deben
minimizar las pérdidas por fugas.
Finalmente, los espacios vacíos o huecos entre
los bloques de hormigón y dentro de los mismos, en los que el
material AQUABLOK^{(RTM)} puede quedar expuesto en algunos diseños
de aplicación, ofrecería un medio viable para el crecimiento de
plantas de zonas húmedas y/o organismos bénticos invertebrados. El
crecimiento de plantas dentro de sistemas con recubrimiento de
bloque puede también ser promocionado por la incorporación de
semillas de plantas de zonas húmedas y/o nutrientes en formulaciones
de AQUABLOK^{(RTM)}.
El principio y modo de funcionamiento de esta
invención se ha descrito en sus realizaciones preferentes. No
obstante, se debe observar que esta invención puede ser practicada
de forma distinta que la ilustrada específicamente y descrita sin
salir de su ámbito, de acuerdo con las reivindicaciones.
Claims (12)
1. Método para el tratamiento de un material
contaminado (32) que incluye un material con capacidad de flujo,
cuyo método comprende la formación de una barrera de baja
permeabilidad (30) sobre el material contaminado (32), creando de
esta manera un sistema hidráulicamente cerrado y tratando el
material contaminado (32) situado por debajo de la barrera (30),
como mínimo mediante el suministro de una substancia mediante un
dispositivo de suministro (36) para tratar la contaminación y
eliminar el material con capacidad de flujo de debajo de la barrera
(30), de manera que la barrera de baja permeabilidad (30) es formada
por aplicación de una serie de partículas compuestas fabricadas
(10), y en el que el material contaminado (32) comprende un material
contaminado (32) subacuático permanente o periódicamente que se
presenta en medios de aguas profundas o zonas húmedas.
2. Método, según la reivindicación 1, en el que
el material contaminado (32) es tratado como mínimo por un
procedimiento de tipo químico, un procedimiento de tipo biológico o
bien un procedimiento de inmovilización de contaminantes.
3. Método, según la reivindicación 2, en el que
el tratamiento es conseguido por el suministro de un material de
tratamiento con capacidad de flujo hacia adentro del material
contaminado (32).
4. Método, según la reivindicación 1, en el que
la barrera de baja permeabilidad (30) es una capa barrera, y
comprende adicionalmente la formación de una capa de drenaje
permeable (42) por debajo de la capa barrera de baja permeabilidad
(30).
5. Método, según la reivindicación 1, en el que
primeras partes del material contaminado (32) son cubiertas con la
barrera de baja permeabilidad (30) y segundas partes del material
contaminado son cubiertas con un material permeable (48) para crear
un sistema de embudo y puerta ("funnel and gate").
6. Método, según la reivindicación 5, en el que
el material permeable (48) es preparado combinando uno o varios
materiales con dimensiones de la arena, mineral de arcilla, mineral
con dimensiones de la arcilla o material con dimensiones casi de la
arcilla, material puzolánico, hierro de valencia cero, carbón
activado y microbios.
7. Método, según la reivindicación 2, en el que
el material contaminado (32) es tratado por un proceso de
tratamiento biológico que comprende un proceso de
fitorrecuperación.
8. Método, según la reivindicación 7, en el que
el proceso de fitorrecuperación es conducido por el crecimiento de
plantas para conseguir la degradación o eliminación del
contaminante.
9. Método, según la reivindicación 1, en el que
la barrera (30) sirve como medio habitable para organismos
bénticos.
10. Método, según la reivindicación 1, en el que
la barrera (30) sirve para el crecimiento de plantas.
11. Método, según la reivindicación 1, en el que
la barrera (30) está constituida como capa barrera (30), y que
comprende además la formación de una capa barrera modificada (54)
sobre la capa barrera (30), siendo formulada la capa barrera
modificada (54) para proporcionar medio habitable como mínimo para
plantas o bien para organismos bénticos por encima del material
contaminado (32).
12. Método, según la reivindicación 1, en el que
la barrera (30) está formada como capa barrera (30), y comprende
además la formación de una capa barrera modificada (54) entre la
capa barrera (30) y el material contaminado (32), siendo formulada
la capa barrera modificada (54) para promover el crecimiento de
plantas dentro del material contaminado.
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