Ciklodextrines kezeléssel kombinált technológiák a környezeti kockázat csökkentésére Fenyvesi Éva 1, Gruiz Katalin 2 1 CycloLab Ciklodextrin Kutató-fejlesztı Laboratórium Kft, 2 Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Mezıgazdasági Kémiai Technológia Tanszék
Saját fejlesztéső technológia: Ciklodextrinnel gyorsított biodegradáció Az α-, β- és γ-ciklodextrin molekulák térszerkezete
Ciklodextrinek zárványkomplex-képzési sémája + gazdamolekula vendégmolekula komplex
Ciklodextrines kezeléssel kombinált talajkezelési technológiák Talajmosás a keletkezı szennyvíz kezelése fizikai-kémiai, biológiai módszerekkel Fitoremediáció Biodegradáció A technológiák alapja: oldékonyságnövekedés
PAH vegyületek oldékonysága vizes ciklodextrin oldatokban Oldékonyság (mg/l) 5% RAMEB oldatban (S R ) vízben (S o ) * 5% HPBCD oldatban (S H ) S R /S o S H /S o Naftalin 32 1000 710 30 22 Antracén 0,045 65 34 1350 755 Pirén 0,14 18 3.3 110 24 * EPA Resources, Soil Screening Guidance, Supplemental Guidance of Soil Screening Levels of Superfund Sites (Peer Review Draft, March 2001)
LogK ow LogK ocd LogK ow -LogK ocd 10% 10% HPBCD RAMEB Vízben HPBCD RAMEB oldatban oldatban p-klóranilin 1,82 1,22 1,13 0,60 0,69 p-klórfenol 2,39 1,61 1,45 0,78 0,94 diklórbenzol 3,45 2,47 2,35 0,98 1,10 1-metil-naftalin 3,79 2,58 2,34 1,21 1,45 tetraklórbenzol 3,96 2,95 2,72 1,01 1,24 fenantrén 4,67 3,02 2,47 1,65 2,20
A ciklodextrines talajmosás technológiai sémája ventillátor adszorber
Ciklodextrines talajmosás, demonstrációs kísérlet
Talajmosás HPBCD oldattal ( push-pull rendszer) In situ terepi kísérlet egy katonai repülıtéren (Utah, USA) 5 kg triklóretilént távolítottak el 2 hónap alatt 20%-os HPBCD oldattal Boving, T.: EPA Technology News and Trends 1-2, 2003
A talajmosás során keletkezett CD-tartalmú szennyvíz ártalmatlanítási lehetıségei 1. biológiai kezelés Bifenil konc. (mg/l) 60 50 40 30 20 10 0 HPBC D nélkül 10x HPBC D-vel 50x HPBCD-vel 0 20 40 60 80 Idı (óra) Yoshii, H. et al. Biological Journal of Armenia, 18; 226-236, 2001
A talajmosás során keletkezett CD-tartalmú szennyvíz ártalmatlanítási lehetıségei 2. Fizikai kezelés Sztrippelés Aktív szenes adszorpció Fotokatalitikus bontás Bomlott PCP (%) 120 100 80 60 40 20 0 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 BCD konc. (%) Extrahált PCP (%)
A talajmosás során keletkezett CD-tartalmú szennyvíz ártalmatlanítási lehetıségei 3. Kémiai kezelés (katalitikus vagy gátló hatás) A talajvíz elektrokémiai kezelése Fenton oxidációval 120 100 80 60 40 20 Fe 2+ + H 2 O 2 C CH 2 O O H 2 O 2 Fe HO. Fe 3+ +OH - +. OH O CH 2 Cl Cl 0 0 4 6 8 10 C M B C D k onc. ( %) O O C CH 2 O Cl CH 2 Cl
A ciklodextrin hatásmechanizmusa a biológiai talajtisztításban mikroorganizmus Talaj részecskék Szerves szennyezıanyag A szennyezıanyag a talajszemcséken adszorbeálódott A mikroorganizmusok a talaj vizes fázisában élnek Oldékonyság és biológiai hozzáférhetıség javítása ciklodextrinekkel
Transzformátor alatti szennyezett talaj tisztítása kombinált technológiával: In situ bioremediáció (bioventilláció, tápanyag pótlás, RAMEB adalék) A talajvíz ex situ kezelése
Az in situ kísérlet technológiai folyamatainak vázlata Levegı Víz Transzformátor Levegı beszívás Talaj Transzformátorolaj szennyezıdés Talajvíz
A talajlevegı CO2-tartalma megnıtt a mikrobiális aktivitás miatt A kiszivattyúzott talajvíz szénhidrogéntartalma csökkent A talaj szénhidrogén-tartalma és toxicitása csökkent CO 2 (%) 5 4 3 2 1 0-1 RAMEB 17.5 0 5 10 15 20 17 Idı (hét) RAMEB O 2 (%) 21 20.5 20 19.5 19 18.5 18 EPH in water (mg/dm 3 ) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 RAMEB RAMEB 0 5 10 15 20 Idı (hét) A talaj szénhidrogén-tartalma (mg/kg) mélység start 24. hét 47. hét 10-30 cm 25000 1600 210 80-90 cm Nem mértük 800 260
Fitoremediáció BCD hatására felgyorsult mikrobiológiai degradáció BCD jelenléte elısegíti PAH vegyületek felvételét és transzlokációját a növényekbe Megnövekedett PAH-tartalom a szójababban Bardi L. et al J. Incl. Phenom. Közlés alatt
A technológia neve Az alkalmazott CD típusa Az alkalmazott CD koncentrációja CD-vel javított talajmosás CD-nel gyorsított, talajmosás + biodegradáció Bioremediáció BCD adalék alkalmazásával HPBCD RAMEB BCD BCD 20 % a mosóoldatban (össz. 936 kg) 150 +75 g/m 2 (össz. 45 kg) 1 g/m 2 (össz. 50 kg) Egyéb adalékok - N, P N, P, a felszaporított mikroflora A demonstrációs Virginia USA kísérlet helyszíne A terület nagysága kb. 9000 l víz Jellemzı szennyezıanyagok 15 mg/l triklóretilén Kaba Kutricamajor 200 m 2 (3 m mélyen) TPH 3 000 28 800 mg/kg Doria Riparia Olaszország 46.174 m 2 (1,7 m mélyen) TPH 310-660, CD-nel gyorsított kombinált bioremediáció) 170 g/ m 2 (össz. 10 kg) N (karbamid 250 g/m 2 Piemonte, Olaszország 60 m 2 (0,8 m mélyen) PAH: 300 ppm