Huminsäuren  

BODENSANIERUNG MIT HUMINSÄUREN

Huminsäureeinsatz bei der Altlastensanierung
Industrialisierung und deren oft umweltverschmutzende Produktion haben vielerorts die natürliche Ökologie geschädigt und große Gebiete mit organischen und anorganischen Chemikalien verunreinigt. Diese belasteten Flächen liegen meistens in alten Industrie- und Gewerbegebieten. Diese Böden wurden mit Kohlenwasserstoffen wie z.B. Erdölrückständen, Lösungsmittel, Pestizide, Herbizide, Holzschutzmittel und Sprengstoffen wie TNT verunreinigt. Derzeit gibt es zwei Hauptstrategien zur Durchführung der Bodensanierung: physikalische-chemische Reinigung und biologische Sanierung.

Physikalische Dekontamination
Physikalische Dekontamination wird unter Verwendung von Techniken durchgeführt, wie beispielsweise Bodenwäsche und Bodenluftabsaugung und kann für eine Vielzahl von sowohl organischen als auch anorganischen Toxinen verwendet werden. Diese Sanierungsmaßnahmen führen zu hohen Kosten, und werden ex situ durchgeführt. Dabei wird der Bodenaushub im Batchverfahren kontinuierlich in einem Mischer behandelt oder als Haufwerk aufgesetzt und ausgelaugt, was zu einer größeren Störung der Sanierungsfläche führt. Ferner sind Entgiftungsmaßnahme oder die Immobilisierung von Verunreinigungen notwendig, die dann nach Dekontamination in Lösungsmitteln oder anderen Bodenreinigungsmaterialien zu finden sind. Ferner sind physikalische Dekontaminationsverfahren nicht wirksam für nicht wässrige Lösungen (DNAPLs Dense Nonaquaeous-Phase Liquids), z.B. Erdölrückstände.

Biologische Sanierung
Die biologische Sanierung, auf der anderen Seite, ist ein langwieriger Prozess und ist schwierig zu überwachen und zu steuern. Solche Strategien ergeben oft unsichere Ergebnisse in Bezug auf Toxizität, mangelnde biologische Abbaubarkeit, niedrige Löslichkeit und Nährstoffverfügbarkeit. Aber die biologische Behandlung ist kostengünstiger als herkömmliche Verfahren, kann in situ (die Behandlung des Bodens an Ort und Stelle unter Verwendung von Sprinklern oder Einspritzdüsen) durchgeführt werden. Durch den biologischen Abbau entfällt die Entsorgung der kontaminierten Lösungsmittel oder weiterer Dekontaminationsarbeiten von Reinigungsmaterialien. 

Aber auf Standorte mit Schwermetallkontaminationen oder anderen anorganischen Verunreinigungen ist die biologische Sanierung nur begrenzt oder gar nicht einsetzbar. Andere Strategien wie Deponierung und Verbrennung weisen auch erhebliche Nachteile auf, nämlich dort wo die Verfügbarkeit von geeigneten Deponien vor Ort begrenzt ist, führt dies zu hohen Transportkosten, während die Verbrennung einen langwierigen und schwierigen Genehmigungsverfahren unterliegt und mit hohen Investitionskosten und Behandlungskosten verbunden ist.

Huminsäure basierte Produkte sind ideal geeignet
Huminsäuren, bieten eine kostengünstige, organische und einfache Art und Weise der Bodensanierung an. Huminsäuren sind ungiftig und werden biologisch nur langsam abgebaut. Sie haben einen geringen Sauerstoffbedarf und weisen ausgezeichnete Festlegungs- und Adsorptionseigenschaften für Xenobiotika im Boden auf. Ferner können gelöste Huminsäuren bei nicht wässrigen Lösungen (DNAPL (Dense Nonaqueous-Phase Liquids)) die Mobilisierung und Löslichkeit der Verunreinigungen erhöhen. Chlorhaltige Lösungsmittelkonzentrationen sind oft auf alten Raffinerien- und Industriestandorten anzutreffen. Wenn die nicht-wässrigen Lösungen (DNAPL) nicht vollständig aus den Böden entfernt werden, stellen Sie eine langfristige Quelle für eine Grundwasserverunreinigung dar.

Wenn DNAPLs im Untergrund auftreten, widerstehen sie der Sanierung aufgrund ihrer geringen Wasserlöslichkeit, hohen Viskosität und Grenzflächenspannung. Tenside wurden mit einigem Erfolg verwendet, um die Löslichkeit von DNAPLs zu verbessern, jedoch sind sie teuer, toxisch und weisen einen hohen Sauerstoffbedarf auf. Die Alternative zur Verbesserung der DNAPL Sanierung ist die Verwendung von gelösten Huminsäuren, die für chlorierte Lösungsmittel eine ausgezeichnete Mobilisierungseigenschaften aufweisen. Der Einsatz von Huminsäuren kann dazu beitragen mit verschiedenen Boden-Injektion-Technologien den Erfolg der Sanierungsmaßnahmen erheblich zu verbessern.

Die Verwendung von Huminsäurelösungen zur Entfernung von organischen Kontaminierungen in hydrogeologischen Systemen
Abdul S. Abdul • Thomas L. Gibson • Devi N. Rai

Zusammenfassung
Die Experimente wurden durchgeführt, um die Wirksamkeit einer 29 mg/L Huminsäurelösung bei der Entfernung von sechs aromatischen Kohlenwasserstoffen (Benzol, Toluol, p-Xylol, Ethyltoluol, sec-Butylbenzol, Trimethylbenzol) von einem Sandboden zu bewerten. Keine der Verbindungen wurden vollständig aus dem Material entfernt. Aber die Verbindungen mit der höchsten Wasserlöslichkeit, Benzol und Toluol, wurden vollständig entfernt. Weniger als 1 Masse-% wurde unter Verwendung der Huminsäure Lösung zurückgehalten. Für die weniger löslichen organischen Verbindungen, war die Entfernung schwieriger. Die Löslichkeit wurde durch die Huminsäure-Lösung im Vergleich zur reinen Wasserlöslichkeit erhöht. Bei der Anwendung von Huminsäuren wurden folgende Massenprozente in folgender Reihenfolge von Boden zurückgehalten: p-Xylol, 1,4% (24% höhere Entfernung im Vergleich zur reinen Wasserlöslichkeit); 3-Ethyltoluol, 6,4% (40% höhere Entfernung im Vergleich zur reinen Wasserlöslichkeit); sec-Butylbenzol, 39% (14%); und Tetramethylbenzol, 43% (14%).

Micellen in Wasserlösung

Die positive Wirkung von Huminsäure auf die Entfernung dieser organischen Stoffe wird darauf zurückgeführt, dass durch Aggregation der Huminsäure-Moleküle Membranen und / oder Micellen entstehen, die eine hydrophile Aussenfläche und eine hydrophobe Innenräume aufweisen. Partitionierung der hydrophoben organischen Verbindungen von der Bodenlösung in das hydrophobe Innere dieser Huminsäure-Strukturen können für ihre verstärkte Entfernung vom Sandmaterial des Bodens verantwortlich sein.