SUELO - Remediación de Suelos Contaminados (1)
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8/12/2019 SUELO - Remediacin de Suelos Contaminados (1)
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REMEDIACIN DE SUELOSCONTAMINADOS
Ing. Laura Daniel Flores
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Introduccin El desarrollo de tcnicas de tratamientocomienza con una idea de cmo tratar elcontaminante.
Se pasa por un proceso de investigacin yevaluacin para comprobar su factibilidad yse lleva a una prueba de laboratorio.
Se ensaya a pequea escala sobre el terreno. El mtodo comprobado se utiliza a gran
escala y se mejora continuamente
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SUELOS CONTAMINADOS
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ASPECTOS A TENER EN CUENTA PARALA SELECCIN DEL MTODO DE
REMEDIACIN Tipo de suelo Caractersticas y cantidad Localizacin Uso futuro del suelo Tipo de contaminante y
propiedades. Tipo y disponibilidad de la
tecnologa. Estado de desarrollo
(escala:laboratorio,piloto oindustrial)
Confiabilidad demostrada oproyectada
Costo Otros
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Perforaciones de muestreo Se ejecutarn siguiendo las Normas
ASTM
Se utilizarn Barreno manual Los materiales extrados deben de ser
devueltos.
Previo al inicio de la perforacin, sesealizarn los sectores con cintas deseguridad
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CLASIFICACIN DE MTODOS DE
REMEDIACIN
I Segn la ESTRATEGIAde remediacin
II Segn la NATURALEZAdel tratamiento
III Segn el LUGAR en elcual se realiza eltratamientoRemediacin fsica ex situ (off site)
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1. Destruccin delagente
contaminante
2. Separacin ocaptura
3. Aislamiento oinmovilizacin
I.- Segn la Estrategia de Remediacin
Remediacin fsica inmovilizacin
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1. Destruccin del Agente Contaminante.- cuando
se ataca de manera directa al contaminante.
2. Separacin o Captura.- Cuando se logra separarel agente contaminante del cuerpo de la tierra
3. Aislamiento o Inmovilizacin.- son almacenadosenvertederos apropiados o sellados in situ odestruidos totalmente.
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Tcnicas de aislamiento
Tcnica de Sellado
Tcnica de Confinamiento o barreras
Vitrificacin
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TECNICAS DE AISLAMIENTO
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a). Tcnica delSellado: se encapsula volumen de suelocontaminado y se asla. Se excava suelo, se sella la zonacon un impermeabilizante y se redeposita suelo.
b). Tcnica de confinamiento o barreras de aislamiento:cemento, cal, plsticos, arcilla, etc; pueden producirsegrietas por las que contaminantes pueden fugarse.
c). Se vitrifica al suelo, sometindolo a altas temperaturas(1600-2300C). Durante proceso debe controlarsevolatilizacin de numerosos compuestos.
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1. Tratamientos fsicos
2. Tratamientos qumicos
(y electroqumicos)
3. Tratamientosbiolgicos
4. Tratamientos trmicos
5. Tratamientos mixtos
II.- Segn la Naturaleza del Tratamiento
Remediacin biolgica - Compostaje
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a) Extraccin por Fluidos.- Consiste enseparar los contaminantes mediante la accin
de un fluido: aire ( arrastre), agua (lavado).
Son procedimientos sencillos en suelos
permeables y los contaminantes deben tener
suficiente movilidad.
Pueden ser procedimientos in situ o ex situ
1.- Tratamientos Fsicos
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b) Aireacin.-
Elimina sustancias qumicas dainas, queaparecen en forma de vapores, del suelo.
Vapores se extraen (eliminan) del suelocreando un vaco que los hace salir.
Aeracin a presinutiliza aire para eliminarvapores dainos del suelo contaminado.
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C ).- Arrastre.- Consiste eninyectar un gas para arrastrar a
los contaminantes, generalmentese utiliza aire y vapor de agua
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d) Lavado.- Se realiza inyectando agua enel suelo, los moviliza y luego se extrae y
depura, es vlido para contaminantessolubles
Se aplica principalmente en suelos arenosos,donde la cantidad dearcilla y limo es bajayse vuelve significativa la reduccin dematerial procesado.
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e) Extraccin con Solventes.- Lavado de
suelo ex situen que se usan disolventes
orgnicos en lugar de soluciones acuosas.
Se deja en contacto con el disolvente
durante el tiempo que sea necesario y seprocede a separacin de distintas fases.
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2.- Tratamiento Qumico
Degradacin de contaminantes porreacciones qumicas (de oxidacin) de
compuestos orgnicos. Como agente oxidante se emplea
oxgeno y agua oxigenada.
Mtodo til para: aldehidos, cidosorgnicos, fenoles, cianuros yplaguicidas organoclorados.
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Decloracin, oxidacin qumica, neutralizacin:
Decloracin: Se puede utilizar cuando loscontaminantes son compuestos halogenadosde tipo aromtico.
Oxidacin Qumica : se utiliza en casos decontaminacin por cianuros u otroscompuestos fcilmente oxidables.
Neutralizacin Procesos de inmovilizacin.
Se eliminan de esta forma cidos y bases.
Tcnicas de Remediacin Qumicas:
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Tcnicas de remediacinfsico-qumicas in situ
Tcnicas de remediacin in situdecarcter fsico-qumicoincluyen:
a) Atenuacin natural controlada,
b) Muros de tratamiento,
c) Barreras de precipitacin,
d) Fracturacin
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a) Atenuacin natural controlada
Potenciacin de procesos naturales paraeliminar o reducir contaminacin en suelos
y aguas subterrneas.
Para que la atenuacin se produzca aritmo suficiente deben darse condicionesadecuadas en subsuelo para que seproduzca descontaminacin de formaefectiva.
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Atenuacin natural controlada(MNA)
1.Accinbacteriana:Bacterias atrapansustancias qumicascontaminantes (en
marrn) para sualimentacin.
2. Sorcin:sustanciasqumicas (marrn)se pegan o
sorben al suelo, que las fija allugar.
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3.Mezcla y dilucin:Efecto de dilucin decontaminante (marrn) porefecto del flujo de aguassubterrneas.
4.Evaporacin:Evaporacin ydescomposicin de contaminante
por efecto del calor solar.
Atenuacin natural controlada(MNA)
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b) Muros de tratamiento
Consiste en hacer pasar corriente de agua
contaminada por una pared reactiva permeable.
Txico disuelto en agua, al pasar por lecho,reacciona con empaque, transformndose en
un compuesto no txico o en un compuesto
insoluble que queda atrapado en lecho. Para construir muros reactivos se hace una
zanja transversal a direccin del flujo del
acufero contaminado.
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c)Barreras de precipitacin
En estas barreras, iones metlicospresentes en agua se pueden precipitar
y compuestos insolubles quedandoatrapados en la barrera.
Por ejemplo; al hacer pasar aguascidas contaminadas con plomo por unabarrera de piedra caliza, agua seneutraliza, plomo se precipita y resto de
barrera acta como filtro.
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d) Fracturacin
Consiste en partir roca o suelos duros;a fin de facilitar xito de otros
mtodos de limpieza. A travs de grietas puede extraerse
mejor contaminantes.
Se emplea en combinacin con otrastcnicas.
Existe: fracturacin hidrulica,
neumticay asistida.
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Fracturacin hidrulica:utiliza aguabombeada a presin a travs de pozos,apertura de fracturas existentes. Parafracturar suelos a profundidades considerables
se aade arena al agua, favorece que lasfracturas permanezcan abiertas.
Fracturacin neumtica:utiliza aire para
fracturar suelo. Aire puede inyectarse adiferentes profundidades.
Fracturacin asistidapor explosin, utilizaexplosivos (dinamita) para fracturacin de
roca.
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4.- Mtodo Trmico
Se logra la destruccin de contaminantesmediante suministro de calor.
Tratamiento ex situ.
En incineracin, combustin decontaminantes se consigue sometiendo alsuelo a altas temperaturas (alrededor de
1000C).
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Tratamiento de suelo contaminado condesechos peligrosos calentndolo a
temperatura de 90C a 540C para vaporizarcontaminantes con punto de ebullicin bajo.(Si quedan otros contaminantes, se tratan conotros mtodos).
Se busca conseguir desorcin en vez dedestruccin de contaminantes.
Desorcin trmica
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5.- Tratamiento Biolgico
Se basa en utilizacin de microorganismos paradescomposicin de contaminantes.
Se puede favorecer actividad de microorganismospresentes o introducir nuevas especies.
Se mejora determinadas condiciones edficas,aadiendo nutrientes, agua, oxgeno y modificandopH.
Mayora de contaminantes orgnicos se degradanbajo condiciones aerobias.
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Tratamiento Biolgico - Tcnicas
1.Biodegradacin
2.Bioremediacin
3.Fertilizacin
4.Inoculacin
5.Biorestauracin
6.Fitocorreccin
7.Fitoremediacin
8.Fitorestauracin
9.Fitoextraccin
11.Fitodegradacin12.Bombeo orgnico mediante
races de rboles
13.Fitovolatizacin
14.Sist. de Cobertura vegetal
16.Programa fitosanitario
ambientalmente sostenible
17.Control biolgico
18.Manejo integrado
15.Micorrizas
10.Rizofiltracin
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Qu esBioremediacin?
Bioremediacin
Biologa Remediar= Resolver unproblema
Bioremediacin: mtodos de remediacin queusan microorganismos naturales (bacterias,plantas, hongos, etc.) para degradarcontaminantes orgnicos e inorgnicos peligrososconvirtindolos en componentes menos txicosen suelos.
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Biorestauracin
Uso de microorganismos para degradar
substancias txicas, convirtindolas en bixidode carbono, agua y sales minerales inocuas.
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Limitaciones de bioremediacin
Tratamiento in situes ms lento que procesosex situy puede durar varios aos sicompuestos se biodegradan lentamente.
No aplicable en suelos muy estratificados y
arcillosos.
No aplicable a todo tipo de contaminantes ysegn su concentracin.
Segn tipo de suelo.
Condicin y proximidad de agua subterrnea.
Segn naturaleza de organismos.
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Proceso bsico de metabolismode bacterias
Crecimientoy
Reproduccin
Catalizado por enzimas
Clula
Energa
Solar NutrientesCarbono
Nuevaclula
+
H2O
CO2
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Emplea plantas para eliminarcontaminacin del medio ambiente.
Plantas ayudan a eliminar muchos tipos decontaminantes del suelo y aguassubterrneas, tales como metales,
plaguicidas, explosivos y petrleo.
Es ms eficaz en sitios donde hay baja
concentracin de contaminantes.
Fitocorreccin
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Rizofiltracin
Plantas que se utilizan para descontaminar se cultivanen invernaderos con races sumergidas en agua, en vezde en tierra.
Cuando sistema radicular deplanta est bien desarrolladose recoge agua contaminada
del emplazamiento a
restaurar, se transporta hastalugar de crecimiento de
plantas (invernadero) y secolocan plantas en ese agua.
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Fitodegradacin
Consiste en degradacin de contaminantes orgnicosllevada a cabo por plantas.
En determinadas ocasiones, contaminantes degradadosen molculas ms simples le sirven a planta para
acelerar su crecimiento. Algunas enzimas presentes en planta descomponen
estos contaminantes en productos utilizables parametabolismo de planta.
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Micorrizas
Solucin para reforestacin y recuperacin de sueloscontaminados.
Cepas de estos hongosbenficos que tienen unimportante rol en crecimiento y salud de plantas yaexisten en mercado.
Micorrizasson un tipo de asociacin natural osimbiosis entre plantas y hongos.
Hongo entrega nutrientes provenientes del suelo aplanta, y sta proporciona al hongo carbohidratosnecesarios para su sobrevivencia.
P fit it i
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Programa fitosanitarioambientalmente sostenible
Uso de plaguicidas,
formando parte de
programa de mantencinde fitosanidad; que
considere otras
alternativas de control. Uso de plaguicidas, como
ltima opcin dentro del
programa
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Control biolgico
Introduccin en una
localidad, de una especie
de hbitos alimenticiosexclusivos (controlador
biolgico o enemigo
natural), que slo sealimenta de poblacin-
problema.
I t l C t l
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Insectos para el ControlBiolgico
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Condiciones para xito del controlbiolgico
Controlador biolgico debemantenerse en localidad.
Para ello: no aplicar plaguicidas
si ello no es posible, aplicarlos ms selectivos
mantener reas convegetacin hospedera delcontrolador biolgico
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Control biolgico de insectos-plaga
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Utilizacin armnica dediversas tcnicas de
represinde plagas, con el
objeto de mantenerlas a
niveles bajos, sin
importancia econmica, y
sin producir efectos
desfavorables que laaplicacin de tales mtodos
pueden ocasionar al entorno
o a la sociedad.
Manejo integrado
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1. Tratamiento in situ
2. Tratamiento on site
3. Tratamiento ex situ(off site)
III.- Segn el lugar en que se realizael tratamiento
Remediacin ex situoff site
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1.- Tratamiento In Situ
Es el tratamiento realizado en el propioespacio contaminado, sin extraerel
suelo, mediante tcnicas que estn endesarrollo. Se aplica cada vez con msfrecuencia por ser la ms barata.
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2.- Tratamiento On Site
Se realiza en el mismo lugar peroextrayendoel suelo contaminado del
terreno. Se utilizan unidades mviles de
tratamiento que estn diseadas para
limpiar el suelo o el agua contaminada.Es ms cara que la anterior.
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA REMEDIACIN
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA REMEDIACINSEGN LA NATURALEZA DEL TRATAMIENTO
CARACTERSTICAS
MTODO VENTAJAS DESVENTAJAS
FSICO-QUMICO
- Pueden realizarse en tiemposcortos.
- El equipo es accesible, norequieren mucha energa nidiseos de ingeniera.
- Son costo efectivos (fsicos).
- Los residuos generadosdeben ser tratados.
- Los componentes extradosdeben ser recuperados.
- Los costos dependen deltratamiento requerido.
BIOLGICO
- Los contaminantes songeneralmente destruidos.
- No se requiere tratamiento oun mnimo tratamientoposterior.
- Son costo efectivas.
- Requieren mayores tiempode tratamiento.
- Es necesario verificar latoxicidad de intermediarioy/o productos.
- No recomendados para
suelos que no favorecen elcrecimiento microbiano.
TRMICO
- Reduce el volumen delmaterial tratado.
- Requiere un alto consumo deenerga (costo).
- Requieren tratamiento de losgases y residuos slidosgenerados (costo).
Fuente: Loayza Jorge, 2008
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA
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REMEDIACIN IN SITU Y EX SITU
MTODO
CARACTERSTICASIN SITU EX SITU
VENTAJAS
- No es necesario excavar nitransportar el suelo.
- Potencial disminucin decostos.
- Menor tiempo detratamiento.
- Es posible homogeneizary muestrearperidicamente.
DESVENTAJAS
- Mayores tiempo detratamiento.
- Heterogeneidad en lascaractersticas del suelo.- Dificultad para verificar laeficacia del proceso.
- Es necesario excavar elsuelo.
- Altos costos en equipos ytransporte.
- Riesgos durante lamanipulacin de losmaterialescontaminados.
Fuente: Loayza Jorge, 2008
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BREVE DESCRIPCIN DE
MTODOS FSICOS DEREMEDIACIN
ENJUAGUE IN SITU
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ENJUAGUE IN SITU
.1) La tecnologa requiere perforar pozos de inyeccin y pozos de
extraccin, cuya localizacin y profundidad dependen de lascaractersticas del sitio.
2) Por los pozos de inyeccin se introduce agua (+ cidos: HCl o
HNO3; bases: NaOH, NH3; detergentes; disolventes orgnicos:CH3-CH2OH, o mezclas de ellos).3) Por los pozos de extraccin se colectan las aguas de lavado,
las cuales requieren ser tratadas, ya sea para recuperar elagente contaminante o reutilizar el agua para las solucionesde lavado.
Nota:Las soluciones cidas y alcalinas se usan para extraer compuestosinorgnicos y orgnicos con cierta polaridad, que no se pueden extraer slocon agua.Los detergentes y los disolventes orgnicos se usan para eliminar las
sustancias no polares
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EXTRACCIN
1) Es una tecnologa que se puede realizar in situ o ex situ.
2) Normalmente no degradan el agente contaminante,sino que lo transfieren de un medio contaminado a
otro.
3) Luego puede ser destruido utilizando mtodosqumicos, biolgicos, mtodos trmicos oconfinamiento (disposicin final).
4) La transferencia de un medio a otro va acompaadode una reduccin considerable del material a tratar oconfinar.
EXTRACCION Y TRATAMIENTO
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EXTRACCION Y TRATAMIENTO
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EXTRACCIN DE VAPORES
1) Frecuentemente la extraccin de vapores se combinacon biodegradacin, de tal forma que los agentescontaminantes al ir ascendiendo por el suelo en la
zona no saturada de humedad, se encuentran con
condiciones que favorecen la degradacin aerbicade los compuestos orgnicos.
2) Esto se logra disminuyendo la velocidad de aireacinpara que los vapores tengan un tiempo de residencia
suficientemente grande, para que alcancen adegradarse antes de llegar a los tubos de salida(extraccin). En este caso el procedimiento se conocecomo bioventeo. (Caso: derrames de combustibles)
EXTRACCIN DE VAPORES
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EXTRACCIN DE VAPORES
4) Para acelerar la eliminacin de compuestos menosvoltiles (semi voltiles), se incrementa la temperaturade la zona contaminada, inyectando aire caliente y/ovapor, tambin se puede utilizar microondas o
introduciendo electrodos y aplicando una corrienteelctrica.
5) Tambin se puede utilizar para la extraccinsimultnea de vapores y aguas contaminadas, para su
posterior tratamiento en la superficie.
6) Se recomienda para suelos porosos ( = 50%).
LAVADO DEL SUELO
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LAVADO DEL SUELO
1) Es un procedimiento ex situ, cuyas etapas previas son laremocin del suelo (excavacin) y la eliminacin porcribado de las partculas mayores (piedras, palos yotras).
2) El suelo cribado se lava con soluciones acuosas.
3) En la primera fase del lavado se separan las arcillas ylos limos de las arenas y las gravas. Normalmente lafraccin gruesa est libre de sustancias adsorbidas y sepueden usar para rellenos.
4) Las arcillas y limos se descontaminan por tecnologas
qumica o biolgicas, y pueden ser usados pararellenos o confinarse en depsitos de seguridad.5) Esta tcnica permite reducir el volumen a tratar o
confinar.Nota: Se recomienda su aplicacin para suelos arenosos.
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EXTRACCIN CON SOLVENTES
1) Es un procedimiento ex situ (que requiere las etapasprevias anteriormente mencionadas).
2) El suelo cribado se trata en recipientes (reactores) enlos cuales se le agrega el solvente orgnico, si elproceso es continuo se agrega agua para que el
material contaminado se pueda bombear.3) Despus de dejar el lodo y el disolvente durante el
tiempo de contacto necesario, se procede a laseparacin de las distintas fases.
4) Los agentes contaminantes se distribuyen en lasdistintas fases. Los agentes orgnicos como los PCB seencontrarn en la fase orgnica; mientras que los ionesinorgnicos en la fase acuosa o en la fase slida.
5) La fase orgnica se puede tratar con otros disolventes.
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DESORCIN TRMICA
1) Es un procedimiento ex situ que consiste en calentar enun horno rotatorio la tierra extrada por excavacin ycribada.
2) El agente contaminante se evapora y recolecta, ya seapara reutilizarse o para destruirse.
3) La temperatura de operacin, el tiempo de residencia yla forma de aplicar el calor dependen de lascaractersticas del agente contaminante. Puedeutilizarse calentamiento directo con gases decombustin o calentamiento indirecto a travs de
paredes.4) No es recomendable para suelos muy hmedos.5) Se utiliza este procedimiento para la remediacin de
suelos contaminados con COV, COSV, PCB, HPA yplaguicidas.
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AISLAMIENTO MEDIANTE BARRERASIMPERMEABLES
1) Es un mtodo de control cuyo objetivo es confinarel suelo contaminado existente, evitando que lacontaminacin se distribuya a otras zonas.
2) Es un procedimiento de control pasivo para evitarque se presentes lixiviados.
3) Se pueden utilizar: paredes impermeables, tortasfiltrantes, cortinas de mortero o paredes metlicas.
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MTODOS BIOLGICOS DE REMEDIACIN
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DE SUELOS CONTAMINADOS
BIORREMEDIACIN:In situ: utilizacin deenzimas y bacterias
Ex situ: landfarming,compostaje y utiizacinde biofiltros o
biorreactores.
FITORREMEDIACIN
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MTODOS QUMICOS PARA REMEDIACIN DE SUELOS
1) OXIDACIN QUMICA (Se aplica en el caso dela contaminacin con cianuros u otroscompuestos fcilmente oxidables).
2) NEUTRALIZACIN (Se aplica para eliminarcidos y bases).
3) DECLORACIN (Es una detoxificacin cuandolos contaminantes son compuestos aromticoshalogenados).
TRATAMIENTOS TRMICOS (EX SITU)
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PIRLISIS
INCINERACIN
TRATAMIENTO CONRAYOS INFRARROJOS
TRATAMIENTOS TRMICOS (EX SITU)
Observacin: Se generan gasesde combustin y cenizas
www.jmbambiental.com.ar
MATRIZ PARA LA SELECCIN DE UN
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MTODO DE REMEDIACIN
ASPECTOS
MTODO
TIPO
DESUELO
(CARACTERIZACIN)
LOC
ALIZACIN
USO
FUTURO
DEL
SUELO
TIPO
DE
CONT
AMINANTEY
PRO
PIEDADES
TIPO
Y
DISPO
NIBILIDADDE
LATE
CNOLOGA
ES
TADO
DE
DESARROLLO
CON
FIABILIDAD
DEMOSTRADAO
PRO
YECTADA
COSTO
OTRO
(POSIBILIDADESDE
FINAN
CIAMIENTO)
SOLIDIFICACIN
CONCEMENTO
POR
TLLAND
BIO
REMEDIAC
IN
EXTRACCIN
CONAIRE