Konklusioner: Soil mixing kan minimere energiforbrug med 30 procent

​Resultaterne svinger afhængig af oprensningsdybde – med S-nZVI som jern-reaktant er den generelle miljøpåvirkning større end med andre oprensningsmetoder.

Det dansk-svenske Hållbar Soil Mixing er nu afsluttet, og forskningsresultaterne er offentliggjort. Målet var at udvikle en mere klimavenlig metode til oprensning af jord forurenet med klorerede opløsningsmidler, og samtidig sikre, at jorden er stabil nok bagefter til at kunne bygges på. 

Overordnet set viser konklusionerne, at soil mixing kan rense og stabilisere jorden med tilsætning af mange forskellige reaktanter. Og med de rette forudsætninger kan energiforbruget mindskes med ca. 30 procent.

Konklusionerne baserer sig på henholdsvis laboratorieforsøg på modeljord – samt en livscyklusanalyse af klima- og miljøpåvirkninger.

Modelforsøg med TCE-forurenet jord

Laboratorieforsøgene blev gennemført på modeljord (moræneler) forurenet med TCE (trichlorethylen) tilsat forskellige jernreaktanter - samt stabiliserings- og bindemiddel. Arbejdet blev udført i en projektgruppe bestående af eksperter og medarbejdere fra 

  • SGI, 
  • Region Hovedstaden og 
  • SGU. 
Med hjælp fra forskere fra DTU og konsulenter fra COWI A/S.

Laboratorieforsøgene gennemførtes i perioder på ca. 14-30 dage - opdelt i to forskellige overordnede pakker - pakke A og pakke B. Forinden blev der gennemført en masse indledende forsøg, som bl.a. havde til formål at udvikle en metode til tilsætning af TCE til moræneleren. 

I pakke A - studeredes nedbrydningen af forureningen med brug af forskellige jernreaktanter. Samtlige afprøvede recepter/reaktanter i pakke A resulterede i god nedbrydning af TCE inden for relativ kort tid (dage). 

I pakke B - studeredes nedbrydningen i kombination med stabilitetsudvikling og bindemiddelsblandinger, for en udvalgt reaktant.

Recepten med brug af sulfideret nul valent jern (S-nZVI) blev vurderet at have det største potentiale, bl.a. fordi reaktanten ikke er pH-afhængig. Derfor blev en optimering af recepten med S-nZVI valgt til screening og brugt i pakke B, hvor den rette cocktail af reaktant og bindemiddel blev fundet. 

På fotoet ses udviklingen i prøvernes hårdhed over tid, for de reaktanter, der blev testet i pakke A. Prøver tilsat reaktant er sammenholdt med kontrolprøver, hvor der sker en tilsvarende udvikling i hårdheden. Dermed bliver kontrolprøverne håndteret på samme måde som prøverne hvor der er tilsat reaktant, når der måles for indhold af TCE over tid.

Livscyklusanalyse sammenligner med termisk oprensning og opgravning

På baggrund af laboratorieforsøgene er der gennemført en livcyklusanalyse. I analysen sammenlignes soil mixing med de to traditionelle afværgemetoder termisk oprensning og opgravning. 

Basisscenariet i analysen for soil mixing er defineret af resultaterne af det tekniske laboratorieforsøg med den bedste recept, hvilket var tilsætning af 1% (w/w) af reaktanten S-nZVI og 8% af bindemidlet cement/slag i forholdet 30%/70% og oprensning til 8 m u.t. 

I analysen resulterer det i et energiforbrug på 3.960 GJ og en emission af 380 tons CO₂ ækvivalenter. Dette energiforbrug er ca. 30% lavere end det tidligere beregnede, hvor der blev anvendt traditionel ZVI (jern) i en koncentration på 1,8% og en cementtilsætning på 5%.


Potentielle energibesparelser

Af tabel 4.1 fremgår, at soil mixing med S-nZVI til 8 m u.t. har et energiforbrug der er 32% lavere end oprensning ved brug af ISTD til 8 m u.t. mens opgravning med ekstern jordbehandling inkl. spunsvæg til 8 m's dybde, har et energiforbrug der er 23% lavere end soil mixing med S-nZVI til 8 m u.t.

Sammenfattende ses således et lavere energiforbrug i forhold til termisk oprensning ved ISTD for en oprensningsdybde på 8 m, og ved en oprensningsdybde på 16 m ses det at energiforbruget er det samme ved soilmixing med S-nZVI og ved ISTD. Der ses et højere energiforbrug for soil mixing med S-nZVI i forhold til opgravning med spunsvæg i en opgravningsdybde på 8 m, mens energiforbruget er lavere ved oprensning til 16 m u.t. 

Med hensyn til emission af drivhusgasser ses det, at det kun er i forhold til ISTD-oprensning til 8 m u.t., at der er lavere udledning af drivhusgasser, mens der for ISTD til 16 m samt opgravning med spuns til hhv. 8 og 16 m u.t. er en forøget emission. 

”Resultaterne viser, at det er muligt at opnå et mindre energiforbrug ved brug af soil mixing – men også at det modsatte kan være tilfældet, og at CO2-udledningen risikerer at stige. Det afhænger af, hvilken dybde der renses i – samt hvilken oprensningstype, der sammenlignes med. Årsagen til de højere CO2-emissioner vurderer vi skal findes i produktionen af den valgte jern-reaktant S-nZVI, der kræver store mængder energi”, fortæller Katerina Hantzi, projektleder i Hållbar Soil Mixing. Hun minder om, at analysen er forbundet med en række antagelser, og at resultaterne derfor skal bruges med omtanke.

Høj miljøpåvirkning

Som det ses af Figur 4-3, er de potentielle miljøpåvirkninger for soil mixing med S-nZVI markant højere end miljøpåvirkningerne fra de andre afværgemetoder – ikke mindst ved oprensnings i 16 meters dybde. Det skyldes primært brugen af S-nZVI, som giver anledning til relativt store miljøpåvirkninger.



Data fra producenten af S-nZVI er fortrolige. Det ses dog af de bagvedliggende data i analysen, at det primært er indikatorerne toksicitet og eutrofiering (overgødskning med næringsstoffer, red.), der giver anledning til størstedelen af de samlede miljøpåvirkninger.

Det er COWIs erfaring fra en lang række andre studier, at særligt metoden til beregning og vurdering af disse indikatorer er behæftet med ganske stor usikkerhed. 

”Vi anbefaler derfor, at man bør gå dybere ind i forståelsen af årsagerne til resultaterne. Det kan overvejes at minimere forbruget af S-nZVI yderligere og undersøge muligheden for at benytte FeCI2 i stedet eller en kombination af begge. Dette har også betydning for de økonomiske perspektiver for metoden, idet budgettet for en oprensning med soil mixing vil variere væsentligt med mængden af reaktant, der anvendes. Da de miljømæssige påvirkninger fra disse indikatorer er afgørende for resultatet og dermed også anbefalingerne til myndigheder og erhverv, er det væsentligt at afdække det”, siger Katerina Hantzi.

Et godt udgangspunkt med perspektiver

Projektlederen mener endvidere, at forsøgene i laboratoriet er et godt udgangspunkt og giver gode muligheder for andre at arbejde videre med nye forsøg. De bør i højere grad tage udgangspunkt i jorden fra et konkret forureningsområde frem for modeljord.

”Test af jernreaktanter er også aktuel i andre udviklingsprojekter, og derfor spiller den viden, vi har opnået om reaktanternes bæredygtighed godt ind i det udviklingsarbejde der allerede foregår på området. Uanset, er det afgørende, at der udføres lokalitetsspecifikke laboratorieforsøg for at vælge den bedste reaktant og fastlægge den optimale koncentration, før der udføres oprensning i felten”, siger Katerina Hantzi og fortsætter:

Jeg håber, at andre kan bygge videre på den viden, vi har opnået gennem projektet så fagfolk, myndigheder og erhverv på begge sider af Øresund forsat kan blive klogere på, hvordan vi renser forurenet jord på en mere bæredygtig måde – og så der samtidig kan bygges på den bagefter”.


Redaktør