Koude immobilisatie

1.1. Inleiding

Bij de immobilisatietechnieken is het de bedoeling de fysische en/of chemische eigenschappen van de bagger- en ruimingsspecie zodanig te wijzigen dat de kans op verspreiding van verontreinigende stoffen door uitloging, erosie of verstuiving wordt verminderd en dit zowel op korte als op lange termijn. Bij de koude immobilisatietechnieken wordt dit bereikt door de toevoeging van bindmiddelen, die ofwel de verontreinigende elementen inkapselen ofwel de binding met de speciedeeltjes versterken. Hierdoor zijn de verontreinigingen minder beschikbaar voor uitloging en beperkt men de verspreiding van contaminanten tot een milieuhygiënisch aanvaardbaar niveau. Immobilisatie wordt toegepast met het oog op hergebruik.

1.2. Werkingsprincipe

Immobilisatie met cement is een relatief eenvoudige, flexibele en bewezen technologie. Bij koude immobilisatie wordt de ruimings- of bagger- en ruimingsspecie in een menger met een bindmiddel (bv. Portland cement) samengevoegd. Het mengsel wordt daarna verdicht, vormgegeven en uitgehard. De uiteindelijke vorm van het immobilisaat kan variëren van granulaat (korrels) tot een stabilisatielaag of zelfs beton. Immobilisatie leidt tot een oplossing zonder restafval, bovendien is het immobilisaat recycleerbaar. De cementsteen vormt een ideale matrix voor het duurzaam vastleggen van chemische componenten. Het is in principe mogelijk het product later op te breken en opnieuw met cement te binden of als (gebroken) granulaat toe te passen. Bij een grootschalige en economische procesvoering zal het immobilisaat worden vervaardigd op de locatie van of in de directe nabijheid van de reeds voorbewerkte bagger- en ruimingsspecie. De benodigde procesapparatuur hangt af van de eigenschappen van het ingangsmateriaal (korrelverdeling, vochtgehalte, chemische en fysische eigenschappen) en het gewenste uitgangsmateriaal (de bouwstof als vormgegeven stabilisatielaag of als korrelvormig materiaal). Het ingangsmateriaal kan op verschillende manieren in de menger worden gebracht:

  • met behulp van een pomp, ingeval van slurry-achtige bagger- en ruimingsspecies;
  • met behulp van een transportband bij aardvochtige species.

Voor de koude immobilisatie wordt de specie intensief vermengd met de bindingsmiddelen en een aantal additieven. Bij een ex-situ proces is een homogenere menging en een betere controle van het mengingsproces mogelijk. De specie moet voldoende ontwaterd worden maar een natuurlijke ontwatering volstaat gezien er een voldoende resterend watergehalte moet aanwezig blijven voor de fysico-chemische reactie van het uitharden van het bindmiddel (cement). Een voorafgaande fractiescheiding is meestal niet gewenst omdat de aanwezigheid van zand in de specie de fysische eigenschappen (sterkte) van het eindproduct positief beïnvloedt. Deze fysische eigenschappen van het eindproduct worden door de volgende factoren beïnvloed:

  • de aard van het bindmiddel;
  • de water/bindmiddel verhouding;
  • de bindmiddel/afvalstof verhouding;
  • de fysische en chemische eigenschappen van de bagger- of ruimingsspecie.

Het gehalte aan organische en anorganische verontreinigingen blijft ongewijzigd tijdens de immobilisatie, op de verdunning ten gevolge van het toevoegen van cement en additieven na. De zware metalen worden vastgelegd zij het minder verregaand dan bij de thermische immobilisatie-technieken. Tijdens een goed gestuurd proces zal ca. 85% van de metalen geïmmobiliseerd worden. Metalen die als anion in de specie aanwezig zijn kunnen wel uitlogen na de immobilisatie.

De immobilisatie leidt tot een oplossing zonder restafval. De enige afvalstoffen die ontstaan zijn eventuele zeefresten (grove fractie) van de bagger- en ruimingsspecie voorbehandeling. Het is bovendien mogelijk het product later op te breken en opnieuw met cement te binden of als (gebroken) granulaat toe te passen.

Bij toevoeging van cement kan, als gevolg van de pH verhoging, ammoniak vervluchtigen vooral als de specie veel ammonium bevat, niet is gerijpt voor verwerking en pas ontwaterd wordt nadat het met cement gemengd is. Tijdens het bindingsproces kunnen nog andere stoffen vervluchtigen. Deze vervluchtiging wordt mogelijk versterkt door de geringe warmte-ontwikkeling die tijdens het proces plaatsvindt.

De grootste kosten zijn het cement (60%) en het aanbrengen in het werk. Voor de matig zandige specie zijn de kosten van de voorverwerking hoger en is er meer cement nodig dan voor immobilisatie van zandige specie. Bij immobilisatie van een natte grondstof met veel fijne deeltjes is relatief veel bindmiddel nodig. In dat geval zullen de netto-kosten veelal hoger dan 45 €/tds liggen. In het geval van een meer zandige specie zullen de kosten in de meeste gevallen beneden 45 €/tds liggen, voor zeer zandige specie liggen de kosten rond 25 €/tds.

  • Goovaerts, L., Huybrechts, D. & Vrancken, K. (2007). Beste Beschikbare Technieken (BBT) voor verwerkingscentra van bagger- en ruimingsspecie. Academia Press, Gent, 197 p.
  • Jacobs, A., Wellens, B. en Dijkmans, R. (2003). Gids Afvalverwerkingstechnieken – Uitgave 2. Academia Press, Gent, 498 p.
  • Nielsen, P., Quaghebeur, M., Geuzens, P. & Huybrechts, D. (2003). Beheer van slib – eindrapport. VITO, Mol, 84 p.
  • OVAM (2010). Voortgangsrapportage 2008-2009 Uitvoeringsplan Slib. OVAM, Mechelen, 91 p.
  • Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit. Kennisdocument voor bodem- en waterbodembeheer. http://www.bodemrichtlijn.nl/