Polichlorowane bifenyle (PCB) są to związki chemiczne, które zostały zsyntezowane pod koniec XIX wieku i od czasu II wojny światowej były masowo produkowane przez szereg firm chemicznych. Z chemicznego punktu widzenia polichlorowane bifenyle są mieszaninami kilkudziesięciu związków, z teoretycznie możliwych 209, jakie powstają w wyniku chlorowania bifenylu. PCB, w zależności od zawartości chloru w cząsteczkach, stanowią ciecze o dużej lepkości lub ciała stałe. Charakteryzują się małą reaktywnością chemiczną, są trudno palne, mało podatne biodegradacji, nie rozpuszczają się w wodzie, rozpuszczają się natomiast w rozpuszczalnikach organicznych. Właściwości te w głównej mierze zdecydowały o szerokim zastosowaniu i rozpowszechnianiu PCB w wielu gałęziach przemysłu. Polichlorowane bifenyle stosowane były głównie jako oleje elektroizolacyjne, sprężarkowe i hydrauliczne, dodatki uszlachetniające do farb, środki impregnujące i przeciwpyłowe, plastyfikatory do tworzyw sztucznych, zmiękczacze gumy czy nośniki ciepła. Napływające w miarę upływu czasu ich użytkowania, informacje o szkodliwości oddziaływania PCB na organizmy żywe, spowodowały oprócz zaprzestania ich produkcji i stosowania w urządzeniach technicznych oraz gospodarce, również konieczność usuwania ich z różnych ośrodków m.in. z gleby.
Niezwykle mała reaktywność chemiczna PCB bardzo ogranicza zakres możliwych do stosowania metod ich chemicznej degradacji. Tym nie mniej opracowano kilka sposobów niszczenia polichlorowanych difenyli, możliwych do przemysłowego zastosowania. Są to w większości katalityczne i bezkatalityczne procesy redukcyjne oparte na zastosowaniu wodoru gazowego, wykorzystaniu wodorodonorowych właściwości różnych klas związków jak i też silnych reduktorów, w rodzaju dyspersji sodu metalicznego . Są to metody bardzo bezpieczne nie budzące sprzeciwu wśród ekologów, ale o ograniczonym zakresie stosowania.
Metoda termiczna
Spopielanie jest w zasadzie jedyną racjonalną metodą usuwania PCB. Niestety w takim procesie istnieje możliwość powstawania silnie toksycznych dioksyn. Powstawaniu dioksyn w procesie spalania sprzyja niezbyt wysoka temperatura, niedobór tlenu, duże stężenie chloru i długi czas schładzania spalin. Warunki takie ułatwiają rekombinację składników spalin między innymi w kierunku tworzenia dioksyn. Stosowanie odpowiednich reżimów technologicznych umożliwiających ścisłą kontrolę parametrów procesu spalania i wyposażonych w system monitorowania gazowych produktów spalania pozwala na osiągnięcie bezpiecznego i efektywnego przebiegu procesu. Warunki te spełniają jedynie nieliczne spalarnie. Firma TREDI rozwiązała ten problem w następujący sposób. Stałe odpady skażone lub zawierające PCB są wstępnie rozdrabniane i podawane do pieca obrotowego, gdzie ulegają spaleniu w temperaturze około 1000 C (1273K) w strumieniu czystego tlenu. Wszystkie produkty spalania są przemieszczane do komory dopalania pracującej w temperaturze 1200 C (1573K), zasilanej propanem. Spaliny z komory dopalającej po szybkim schłodzeniu w kolumnie grafitowej, kierowane są do skruberów wodnych, a następnie do mokrych separatorów pyłu, w których zraszane są 5% roztworem węglanu sodu. Po przejściu przez elektrofiltry spaliny trafiają do atmosfery. Technologia ta umożliwia odzysk ciepła, materiałów i produkcję handlowego kwasu solnego. Kwas solny produkowany jest w jednostkach o wydajności zapewniającej odzysk 60% chloru ze spalanego PCB. Pozwala to na poprawę ekonomiki całego przedsięwzięcia. Metody te są bardzo drogie
Metoda plazmowa dopalania zanieczyszczeń
Mimo tego w procesie spalania PCB istnieje niebezpieczeństwo emisji dioksyn, dlatego można zastosować metodę plazmową. Łuk prądu stałego pozwala osiągać temperaturę 5000 - 15000 C w rdzeniu plazmy. Tak wysokie temperatury plazmy pozwalają na całkowitą dysocjacje, pirolizę i spalanie zanieczyszczeń. Metoda ta była używana do usuwania PCB. Koszt tej metody to około 1500-2000 $/tonę
Metody mycia gleby (Soil washing)
Etapy:
1) Faza przygotowania rozdrobnienie, homogenizacja, oddzielenie
2) Faza ekstrakcji
TRINITY ENVIRONMENTAL TECHNOLOGIES, INC.
W metodzie tej stosowane są rozpuszczalniki aprotonowe, inne związki chemiczne i ciepło w celu przeprowadzenia polichlorowanychbifenyli w związki organiczne i sole chlorkowe. Na początku gleba zawierającą PCB jest sortowana w celu zwiększenia kontaktu z czynnikami chemicznymi. W reaktorze przepływowym glebę ogrzewa się w celu usunięcia wody. Potem związki chemiczne są dodawane do mieszaniny. Związki te zawierają rozpuszczalnik i nieorganiczną sól alkaliczną. Metodą tą udało się usunąć powyżej 90% zawartości PCB. Metoda ta jest znacznie droższa. Jednakże w tym procesie jest produkowanych znacznie mniej zanieczyszczeń niż podczas spalania i metoda ta wydaje się znacznie prostsza niż spalanie. Technologia ta została zaakceptowana przez SITE Emerging Technology Program in July 1990. Metodą ta udało się zredukować stężenie PCB z 2000ppm do stężenia poniżej 2 ppm w przeciągu 30 minut , stosując małe moce energetyczne.
Inną metodą usuwania PCB z gleby jest metoda ekstrakcji rozpuszczalnikami - Terra-Kleen solvent extraction system's tą metodą udało się zredukować stężenie PCB do mniej niż 2 mg/dm3. Proces ten polega na myciu w temperaturze otoczenia za pomocą rozpuszczalników ( rodzaj stosowanych rozpuszczalników jest zastrzeżony opatentowany ). Potem gleba jest odbywana z rozpuszczalnika który po renowacji z powrotem zawraca się do procesu . Metodą tą oczyszczano ziemie zanieczyszczoną PCB (129-168 mg/kg) , współczynnik usunięcia PCB wynosił 95-99%
Sedymentacyjny system oczyszczania gleb
Technologia oczyszczania gleby i osadu polega na rozdzielaniu metodą zagęszczania oraz według wielkości zanieczyszczonych cząstek osadu. Podstawą opracowania technologii była hipoteza, że wiele zanieczyszczeń jest skoncentrowanych w drobnych frakcjach (poniżej 63 mikrometra) oraz, że zanieczyszczenia zawarte w cząsteczkach o większej średnicy są generalnie mniej rozległe. Zanieczyszczona gleba jest przesiewana w celu usunięcia z niej gruboziarnistych kawałków skały i gruzu. W celu uzyskania zawiesiny szlamowej do gleby jest dodawana woda oraz środki powierzchniowo czynne, kwasy, zasady i związki kompleksowe. Zawiesina szlamowa płynie do maszyny przemywającej. Przesiewacz rotacyjny, wzbogacanie w cieczach ciężkich, separatory cyklonowe oraz inne urządzenia powodują usuwanie zanieczyszczonych iłów i glin z gleby. Różny proces separacji tej technologii tworzy cztery strumienie wyjściowe:
1. surowa czysta frakcja
2. wzbogacona frakcja drobna,
3. wyseparowany, zanieczyszczony materiał humusowy,
4. wody płuczące.
Surowa czysta frakcja o rozmiarach większych niż 45 mikrometrów może być użyta jako materiał podsadzkowy, składnik betonów, materiał murarski, składnik asfaltów. Wzbogacona frakcja drobna mająca rozmiary poniżej 45 mikrometrów jest przygotowywana do późniejszego oczyszczania, unieczynnienia, zniszczenia czy też składowania. Wyseparowany zanieczyszczony materiał humusowy (gałęzie, liście, korzenie, trawy, zawodnione części drzew) są odwadniane, a następnie oczyszczane lub likwidowane.
AD.4. Po klasyfikacji i separacji materiał jest przemywany. Następnym etapem jest proces oczyszczania wód procesowych przez kłaczkowanie (flokulację) i sedymentację, separowanie wody zaolejonej, czy rozpuszczanie za pomocą flotacji powietrznej w celu usunięcia rozpuszczonych metali ciężkich i zemulgowania frakcji organicznych. Woda popłuczkowa po procesie oczyszczania jest zawracana do procesu celem ponownego jej użycia. Technologia jest dostosowana do oczyszczania gleb i osadów zanieczyszczonych oprócz PCB częściami organicznymi, metalami ciężkimi, rtęcią, radionuklidami, cyjankami i resztkami paliw i ciężką ropą Uwagi Wyniki uzyskane w fazie prób pokazują, że sedymentacyjny system oczyszczania gleb może efektywnie wyodrębnić i zagęścić zanieczyszczenia PCB we frakcji organicznej oraz materiale drobnozmielonym. Więcej informacji na temat technologii można uzyskać: Traver, Richard; Instytucja: Bergmann USA
Proces dechlorowania PCB
Proces SDTX KPEG (SM) jest to technologia chemiczna dechlorowania wykorzystywana przy obróbce gleb i różnych osadów zawierających polichlorowane bifenyle, dioksyny, pestycydy i chlorowane związki alifatyczne. Opatentowany składnik KPEG reaguje np. z polichlorowanymi bifenylami tworząc aromatyczny związek - eter. Eter jest nierozpuszczalny w oleju i w ten sposób może być od niego w łatwy sposób oddzielony. Następnie można nadal poddawać cząsteczki reakcji odchlorowywania do otrzymania nieorganicznych chlorków. Proces KPEG może być stosowany do oczyszczania substancji stałych jak i ciekłych. Może być używany do remediacji gleby i różnych osadów przez zastosowanie specjalnego układu desorbera. W typowym systemie zanieczyszczona gleba lub osad są wprowadzane do desorbera wraz z preparatem KPEG. Układ desorbera powoduje podgrzanie mieszaniny i rozpoczęcie reakcji ochlorowania. Opary i poddana obróbce gleba lub osad opuszczają układ desorbera. Produkty reakcji, nieorganiczne chlorki mogą być w łatwy sposób unieszkodliwione. Proces KPEG (SM) może być prowadzony w różnych układach desorberów w pełnej skali. Można wykorzystać jakikolwiek desorber z odpowiednim czasem zatrzymania części stałych w układzie oraz ze zdolnością do osiągnięcia odpowiedniej temperatury. Opary są kondensowane i przesyłane do separatora fazowego. Pozostałe substancje organiczne po separacji fazowej mogą być dalej potraktowane preparatem KPEG lub w inny sposób w innym reaktorze. Niezatężone opary są przesyłane do systemu oczyszczania gazów odlotowych. Uwagi W pełnej skali technologia jest wykorzystywana w Wide Beach Superfund w Nowym Jorku, gdzie obróbce są poddawane polichlorowane bifenyle. W przeciwieństwie do innych systemów odchlorowania, proces KPEG nie wykorzystuje niebezpiecznych rozpuszczalników, co jest bezpieczniejsze i tańsze. Proces KPEG nie jest efektywny dla niechlorowcowych zanieczyszczeń. SDTX Technologies Inc. zastosowało proces do obróbki gleb i różnych osadów. Firma przekazała patent i technologię firmie SoilTech Inc. do wykorzystania w Wide Beach Superfund w Nowym Jorku. Było to największe wdrożenie tej technologii w dużej skali.
Metody biologiczne
Rozpoczęto także badania nad możliwością zastosowania mikroorganizmów w procesach bioodnowy gleb zanieczyszczonych PCB. Zastosowanie mikroorganizmów jest korzystne z ekologicznegi i ekonomicznego punktu widzenia. Jednak czas oczyszczania jest stosunkowo długi Do degradacji chlorowanych bifenyli stosuje się głównie mikroorganizmy z rodzaju Pseudomonas i inne. Na drodze inżynierii genetycznej tworzono także szczepy, zdolne do metabolizowania PCB. Produktami bakteryjnej degradacji PCB są polarne związki organiczne rozpuszczalne w wodzie, które ostatecznie przekształcają się w CO2 i H2O. Można stosować bakterie beztlenowe i tlenowe, chociaż wydajność procesu degradacji bakteryjnej PCB jest zdecydowanie większa w odniesieniu do związków słabo schorowanych.
Startowa 
E-mail