TRATAMIENTOS DE CONTENCIÓN Y CONTROL

CURSO LATINOAMERICANO DE ESPECIALIZACION EN TÉCNICAS DE REMEDIACION AMBIENTAL
TEMA 9: TRATAMIENTOS DE CONTENCION Y CONTROL – MONITOREO
INGs. KEN ANDROMALOS/ALEJ.SARUBBI
TRATAMIENTOS DE CONTENCIÓN Y CONTROL - MONITOREO
Objetivos
Los objetivos de remediación varían de predio en predio y dependen de cada organización y cada
entorno ambiental. En un sentido amplio, el objetivo de cualquier programa de remediación es darle
al predio seguridad para los usos futuros que se le quieran dar y durante las mismas actividades de
remdiación.
El programa de remediación debe ser necesario y suficiente para cumplir con dicho objetivo, es
decir, darle seguridad al predio y al medio ambiente circundante para el definido durante la vida útil
diseñada para ese sitio. Este objetivo guiará la selección de las medidas correctivas apropiadas. A
su vez, cada componente del programa correctivo tendrá sus propios objetivos que cumplir. Para
algunos componentes, la eliminación íntegra de los contaminantes es el único objetivo correctivo
apropiado. Para otros, el control de las vías de migración de los contaminantes es apropiada (y
eficaz en función de los costos). En realidad, no se eliminarán por completo de ningún predio todas
las moléculas de sustancias que producen contaminación. De igual modo, no es práctica la
excavación del volúmen de todo el predio y el transporte de los materiales a un relleno sanitario o de
seguridad debido a que esto solo transferiría la contaminación a otra ubicación. Por otro lado, para
algunos predios, la simple contención es también inapropiada. En la actualidad, los objetivos de
remediación dependen de innumerables factores políticos, técnicos y sociales. A continuación
trataremos los aspectos técnicos de la remediación del predio.
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La contención es probablemente un componente del sistema correctivo ya que se puede utilizar más
de una tecnología para la remediación del predio. A medida que se describen los principios de cada
tecnología, se identifica su lugar en el universo de métodos disponibles. Para debatir en forma
sistemática la remediación, clasificaremos a las tecnologías como componentes de un sistema
correctivo ya sea pasivo o activo.
• Los componentes del sistema activo exigen un esfuerzo considerable y un suministro de energía
continuo para operar (por ejemplo, pozos de bombeo y tratamiento).
• Los componentes del sistema pasivo trabajan sin mucha atención, salvo por el mantenimiento (tal
como una cubierta de material impermeable). Ejemplo de ello es la Fitoremediación.
Este marco nos permite analizar los sistemas por función y diferenciar entre los sistemas que cumplen
una misma función.
SISTEMAS PASIVOS DE CONTROL DE CONTAMINANTES
La función de los sistemas pasivos de control de contaminantes en la remediación del predio es
minimizar las tasas de transporte de contaminantes. Al analizar esta función, se deberán considerar
las vías potenciales para la migración de los contaminantes en un predio de residuos peligrosos no
controlados ni contenidos (ver figura próxima).
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Las precipitaciones en el predio escurren, ingresando y/o egresando del mismo, se infiltran, percolan
o vuelven a la atmósfera a través de la evapotranspiración. El escurrimiento de las precipitaciones
que percola a través de los residuos o suelo contaminado puede transportar los contaminantes o los
sedimentos contaminados al medio ambiente circundante. Las precipitaciones pueden infiltrarse
también en y a través de los residuos generando lixiviado. La migración de lixiviado puede introducir
contaminantes al medio ambiente en las aguas de superficie y/o en el agua freática. Los
contaminantes que se encuentran presentes en el lixiviado que migra al agua subterránea son luego
transportados a través del medio físico que compone ese agua subterránea y pueden ser
descargados en el agua de superficie si el agua subterránea afluye/ descarga en un curso de agua
superficial. Las tecnologías pasivas de control de contaminantes se concentran en el control de las
vías hidrológicas para la migración de contaminantes. Este enfoque se denomina a menudo
contención. Debido a incertidumbres relacionadas con el diseño, la construcción, y la confiabilidad
a largo plazo de las instalaciones de contención, no se recomienda la contención como medio único
de remediación del predio para aquellos predios con importantes niveles de contaminación. La
contención se utiliza en dichos predios conjuntamente con la contención de remoción en origen y
Controles Institucionales.
Las tecnologías para el control de las vías de transporte de contaminantes se debaten con respecto
a su función dentro del Programa Correctivo de Remediación.
Por ejemplo, es necesario controlar el impacto de las precipitaciones para evitar que se contaminen
y controlar el transporte hidráulico de los contaminantes. Por lo tanto, observaremos las tecnologías
de control del agua de superficie y luego a las de control de agua subterránea.
La selección, el diseño, la construcción y operación de tecnologías de contención debe reconocer
cada uno de los procesos de transporte y exposición. El agua subterránea y los procesos de
transporte de contaminantes comprenden procesos de advección, la dispersión (inclusive la difusión
molecular y la mezcla mecánica), la absorción, el retardo/ o aquietamiento y la transformación
química y biológica. La tecnología de contención seleccionada debe considerar estos procesos de
transporte para evaluar su eficacia en el control de la migración de contaminantes al medio ambiente
circundante.
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TECNOLOGIAS DE CONTROL DE AGUA DE SUPERFICIE
La figura anterior y la foto próxima señalan la necesidad de evitar que las precipitaciones transporten
contaminantes fuera del predio mediante el escurrimiento de agua de superficie, su evacuación a
canales o cursos superficiales, su infiltración y la consecuente generación de lixiviado.
Se emplean para este fin: coberturas/ capas impermeabilizantes, derivaciones de agua de superficie,
y sistemas de control de erosión y de decantación. Las operaciones de cierre de Antiguos
Vaciaderos a Cielo Abierto de distintos residuos domiciliarios y/o industriales constituyen otro
ejemplo de cierre de la superficie de infiltración para evitar que las aguas pluviales se transformen en
nuevos lixiviados y la contaminación se extienda fuera de los límites del vaciadero. Sistemas que
evitan/ mitigan el transporte de la contaminación fuera del predio se incorporan también al diseño de
las nuevas instalaciones de recepción y disposición final de residuos.
Aunque las tecnologías de control de agua de superficie son sólo un componente del sistema global
de remediación del predio, las condiciones del predio pueden permitir a veces que las tecnologías de
control de agua de superficie sean los únicos medios de remediación del predio, en especial en otros
países salvo en los Estados Unidos donde la tecnología correctiva para un predio contaminado es
seleccionada de acuerdo con el uso que se le quiere dar al predio. Por ejemplo, consideremos un
predio donde, subyacen yacimientos profundos de carbonato cálcico y posee concentraciones de
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metales residuales en los suelos provenientes de actividades anteriores en el predio. La reordenación
del predio para el uso industrial continuo podría implicar el cubrir el predio para evitar el contacto
directo, eliminar el escurrimiento de sustancias contaminadas, y minimizar / eliminar las infiltraciones y
las lixiviaciones para reducir el riesgo y proveer un nivel apropiado de protección para la salud
pública y el medio ambiente. Ejemplo similar es la Remediación Ambiental de un predio donde se
fabricaban coagulantes para la potabilización del agua del Río de la Plata (Béccar, Pcia. de Buenos
Aires, 1997).
El modo en que las tecnologías de control de agua de superficie se integran al plan global de
remediación del predio depende de los demás componentes del sistema correctivo. Por ejemplo, el
programa correctivo en Love Canal incorpora cubiertas de superficie conjuntamente con los
sistemas de tratamiento y recolección de agua subterránea / lixiviado. La cobertura reduce las
infiltraciones y elimina los problemas de contacto directo evidentes descriptos anteriormente.
Las operaciones de cierre de antiguos vaciaderos a cielo abierto de distintos residuos domiciliarios
y/o industriales constituyen otro ejemplo de cierre de la superficie de infiltración para evitar que las
aguas pluviales se transformen en nuevos lixiviados y la contaminación se extienda fuera de los
límites del vaciadero.
CONTROL DE AGUA SUBTERRANEA
Las barreras verticales subterráneas se emplean para contener los contaminantes y para encauzar de
nuevo la corriente de agua subterránea. Estas barreras para detener el transporte horizontal de
contaminantes y la corriente de agua subterránea que se utiliza en la gestión de residuos peligrosos se
han desarrollado de aplicaciones de la ingeniería tradicional tales como el abatimiento para
excavaciones y el control de caudal de agua subterránea debajo de los embalses y diques. Se
encuentra disponible un número de técnicas de barrera vertical inclusive muros trinchera con distintas
mezclas de materiales (hechos de suelo cemento, de suelo y bentonita o de cemento y bentonita, o
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cal y suelo), cortinas de impermeabilización (hechas de mezclas químicas o a base de cemento), y el
pilotaje de láminas de acero o de tabiques de Hormigón Armado.
Primero es necesario establecer la función de una barrera vertical en el marco del sistema de
remediación del predio. Una función del muro de barrera vertical es proporcionar contención para
evitar la migración de los contaminantes hacia el agua subterránea. Al emplear un muro de barrera
vertical alrededor del predio, se reduce la proporción de la migración de contaminantes, en especial
en acuíferos y formaciones anisotrópicos que posean una conductividad hidráulica horizontal mucho
mayor que la conductividad hidráulica vertical. La contención pasiva de contaminantes no ha sido
muy empleada como método de remediación de predios con residuos peligrosos en los Estados
Unidos. Sin embargo, es evidente que luego de la reducción de los niveles de contaminantes en
predios sometidos a una remediación mediante los métodos de “tratar y bombear”, el muro de
barrera vertical que se dejo en el lugar servirá, con el tiempo, como barrera pasiva para reducir la
proporción por la cual cualquier contaminante remanente puede migrar al medio ambiente
subterráneo.
La función más común de una barrera vertical en un sistema de remediación no es contener si no
más bien impedir el ingreso de flujo del agua subterránea limpia al predio. Cuando cumplen esta
función, las barreras verticales se utilizan comúnmente en forma conjunta con los sistemas de
tratamiento y extracción de agua subterránea. En esta aplicación, se extrae el agua subterránea
desde dentro del volúmen de suelo y agua circundado por el muro trinchera y se envía a tratamiento
como se muestra en la Figura siguiente.
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Sin la instalación de una barrera vertical, el agua subterránea limpia fluiría por debajo del predio, se
contaminaría, y aumentaría la cantidad de agua para extraer mediante bombeo y su posterior
tratamiento según el sistema correctivo definido. Con la instalación de una barrera vertical, se evita
que el agua subterránea limpia de la región ingrese al sistema de bombeo y tratamiento,
eficientizando tiempos de operación y costos asociados directamente.
Las barreras verticales proporcionan también un control del agua subterránea durante la fase de
construcción si se requiriese la excavación del subsuelo para el tratamiento directo de los residuos, la
eliminación de los mismos o la construcción de sistemas de impermeabilización con membranas. La
barrera vertical sirve al principio para facilitar la construcción.
Las barreras verticales para controlar la corriente horizontal del agua subterránea y la migración de
contaminantes se pueden configurar de diversos modos. La configuración más común es un muro
trinchera circunferencial que rodea por completo los residuos o el volúmen de suelo/ residuos. Los
muros trinchera de barrera vertical pueden ubicarse también aguas arriba o aguas abajo del predio,
dependiendo de la función que se le quiera dar a la barrera.
El propósito principal de un muro trinchera de barrera vertical aguas arriba es proporcionar un límite
que controle la afluencia de la corriente de agua subterránea limpia proveniente de las regiones
cuesta arriba.
Cuando se lo utiliza conjuntamente con un sistema de bombeo ubicado en la zona aguas abajo (y sin
ninguna barrera vertical sobre la zona aguas abajo del predio), el retiro de agua subterránea puede
recuperar los contaminantes que habían migrado aguas abajo del predio. De este modo, los
contaminantes que han migrado fuera de los límites del predio en forma previa y no controlada,
pueden ser capturados y regresados al programa de tratamiento de contaminantes del predio, con lo
cual se remedian volúmenes más amplios que los propios del predio.
El esquema de operación se visualiza en la próxima figura.
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El propósito principal de un muro trinchera aguas abajo, como se muestra en la Figura siguiente, es
utilizar el agua subterránea del predio que corre por debajo del predio para limpiar en forma activa
los contaminantes que están debajo del predio.
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Un muro aguas abajo es eficaz en cuanto ayuda al sistema de bombeo y tratamiento a acelerar la
eliminación de los contaminantes del subsuelo. Este método de distribución de muros trinchera de
barrera vertical fue seleccionado para la remediación de numerosos predios en Alemania, Japón y
EE. UU. de Norteamérica.
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Los muros trinchera de barrera vertical comúnmente se empotran, o se acuñan, en un material de
baja permeabilidad debajo del predio (ver Figura siguiente), aunque éste no es siempre condición
necesaria. En el caso de que el producto sea más liviano que el agua (por ejemplo, proveniente de
un tanque de almacenamiento de hidrocarburos subterráneo con pérdidas), no es necesario que la
barrera vertical penetre por completo el acuífero en el acuitardo subyacente (ver Figura siguiente).
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Una evaluación de la proporción permitida de transporte de contaminantes mediante o a través de la
barrera es fundamental para las consideraciones de la tecnología de barrera. En la actualidad, es
común que solamente se especifique que una barrera posea una conductividad hidráulica de 1 x 10-7
centímetros por segundo (cm./seg.) o menos. Se elige esta conductividad debido a que, con una
construcción y diseño cuidadoso, es la más baja que se pueda lograr de manera fácil y económica.
Sin embargo, los cálculos de las proporciones de flujos específicos del predio a través de la barrera
pueden demostrar para varios proyectos que una barrera que posea una conductividad hidráulica 1
x 10-6 o 1 x 10-5 cm / seg. puede ser apropiada. Este cambio en el requisito de conductividad
hidráulica amplia las alternativas disponibles y reduce potencialmente el costo global del muro. Por lo
general, es necesario emplear el modelado de agua subterránea para determinar el impacto previsto
de la barrera. Por ejemplo, en un estudio de un muro trinchera de trinchera de mezcla propuesto, el
modelado del agua subterránea de las alternativas demostró que la presencia de la barrera vertical
no fue eficaz en la reducción de cargas de contaminantes fuera del predio ya que el modelado reveló
que el transporte de contaminantes fue casi íntegro en la roca fracturada que subyace la cobertura
de rocas. Esto llevó a los diseñadores a concluir que las tecnologías correctivas alternativas eran
más apropiadas para las condiciones especificas del subsuelo y del predio.
En la actualidad, las consideraciones del transporte de contaminantes a través de las barreras están
por lo general limitadas al flujo advectivo. Un análisis completo debería incluir las corrientes de
difusión y advección y explicar las interacciones entre los contaminantes y el suelo mediante el uso
de los coeficientes de retardo y difusión. En un estudio se descubrió que el tiempo de perforación
para el tetracloruro de carbono en una concentración interior de 1 mg/l era de cerca de dos años
con un muro convencional de suelo y bentonita. El estudio reveló que el tiempo de perforación
aumentó a 30 años cuando el muro se diseñó utilizando un compuesto de cenizas finas con gran
proporción de carbono. Estos descubrimientos apuntan a la importancia de considerar el transporte
de contaminantes cuando se diseña un muro trinchera en función de los materiales, mezcla de ellos,
gradientes hidráulicos, características de los contaminantes y del acuífero.
La función y configuración del muro trinchera de barrera vertical se combinan con las condiciones
del subsuelo y del predio para seleccionar el/los tipo/s más apropiados de barrera vertical. Por
ejemplo, las cortinas de impermeabilización por inyección de lechada son apropiadas para las
barreras verticales en roca fracturada mientras que las técnicas de muro trinchera de mezclas varias,
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requieren por lo general materiales más livianos que se prestan para las tecnologías de excavación
del suelo. Sin embargo, debe notarse que el uso de muros trinchera con mezclas suelo y bentonita en
la remediación de predios tipo Superfund parece ser el más común. Más adelante se dará una
orientación sobre el tipo más apropiado de barrera vertical para las condiciones específicas de
subsuelo medida que se tratan en detalle cada una de las siguientes técnicas:
• Muro trinchera de mezcla de suelo y bentonita
• Muro trinchera de mezcla de cemento y bentonita
• Muro trinchera de suelo cemento
• Muro trinchera de Hormigón/ Hormigón Armado
• Muro trinchera tipo diafragma
• Muro trinchera de encofrado móvil
• Muro profundo de contención
• Muro trinchera compuesto
• Muro trinchera de pilotes de láminas de acero
• Cortinas de impermeabilización
MURO TRINCHERA DE MEZCLA SUELO-BENTONITA
El muro trinchera de mezcla de suelo y bentonita, a veces conocido simplemente como muro de
mezcla, recibe su nombre del método de construcción. Para construir esta barrera vertical en el
subsuelo, primero se excava una trinchera debajo de la pendiente existente utilizando una mezcla
líquida de bentonita y agua para mantener la estabilidad de la trinchera (ver figura próxima).
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La mezcla está compuesta por un 95% de agua y un 4-6% de bentonita por peso
aproximadamente. La bentonita es una arcilla montmorilonitica de sodio. La mezcla resultante de
bentonita y agua es un fluído viscoso con un peso por unidad de aproximadamente 64-70 libras por
pie cúbico (lpc).
Se controla el derrumbe de la trinchera mediante el sistema de fuerza hidrostática resultante en
donde la mezcla contrarresta las presiones activas del suelo. Debido a que se mantiene la presión
positiva del fluido dentro de la trinchera, la mezcla se filtra fuera de la trinchera a través de sus
muros, se forma una pastilla de filtro, y el líquido filtrado ingresa a la formación. La pastilla de filtro
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es una capa muy delgada de bentonita totalmente hidratada, que forma una frontera impermeable. La
presión del fluido de la mezcla se opone a la presión activa de la tierra para mantener la estabilidad
de la trinchera. La excavación se realiza en una trinchera llena de mezcla, y los muros laterales de la
excavación son fundamentalmente verticales. La mezcla mantiene la estabilidad de la trinchera y
permite realizar excavaciones verticales de profundidades superiores a los 30 metros.
MURO TRINCHERA DE SUELO CEMENTO
Otra técnica que puede utilizarse para los sistemas de contención es la de muro trinchera de mezcla
de suelo cemento. Existen diferencias entre la trinchera de cemento y bentonita y la trinchera de
suelo cemento. El suelo cemento está diseñado como una mezcla de cemento, bentonita, agua y
material inerte, a diferencia del concreto de cemento y bentonita el que no incluye material inerte y
tiene un contenido de agua mucho mayor. Una segunda diferencia es que la trinchera de suelo
cemento se excava por lo general en paneles, y de este modo se coloca el suelo cemento en la
trinchera llena de mezcla para reemplazar la mezcla bentonita y agua utilizada para la excavación.
Por ejemplo, en un proyecto se utilizó una preparación de cemento, ceniza fría pulverizada,
bentonita y agua para formar el suelo cemento y se empleó el método de excavación por paneles
para construir la trinchera hasta una profundidad de 48 metros por debajo de la pendiente. Los
estudios revelan que el suelo cemento posee una conductividad hidráulica relativamente baja, menor
a 1 x 10-7 cm / seg. Además, la resistencia a la cizalla es mucho mayor que en el concreto de suelo y
bentonita o de cemento y bentonita. En conclusión, en base a la limitada información disponible a la
fecha, el suelo cemento puede ser más resistente a los contaminantes que las técnicas alternativas. A
pesar de que el suelo cemento es más fuerte y menos permeable que el de bentonita y suelo, es más
costoso y no se le ha encontrado un uso muy difundido para aplicaciones de residuos peligrosos
hasta la fecha.
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MURO TRINCHERA TIPO DIAFRAGMA
El muro trinchera más profundo construido en los Estados Unidos, de 200 pies, fue construido como
un muro trinchera tipo diafragma. En esta técnica, la trinchera se excava bajo una carga de mezcla
de bentonita y agua para mantener la estabilidad de la trinchera. Sin embargo, se excava en paneles,
cada uno de unos 20 pies de largo, utilizando un cucharón de quijadas o una herramienta similar para
excavación. Luego, se coloca una armadura de acero en la mezcla de bentonita y agua. Luego se
desplaza la mezcla con el vertido de concreto de alta caída utilizando el método de tolva de
colocación de concreto. Se muestra una esquematización del método en la Figura próxima.
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La técnica de diafragma se usa mucho en aplicaciones que requieren una importante resistencia de
muro, tales como en aquellas en las que un muro trinchera debe ser parte de un sistema estructural
de retención de tierra. La conductividad hidráulica es muy baja, 1 x 10-8 cm/seg. o menor. Debido al
alto costo, el muro trinchera tipo diafragma no ha sido utilizado todavía en aplicaciones de gestión de
residuos peligrosos.
MURO TRINCHERA ENCOFRADO MOVIL
Los muro trinchera de encofrado móvil se han empleado para el control horizontal de la migración
de contaminantes. El muro trinchera de encofrado móvil construido como se muestra en la próxima
Figura.
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Es un método de impermeabilización apropiado para suelos. Se utiliza un martinete vibratorio para
adelantar al subsuelo un encofrado especialmente modificado con forma de H. El pilote está
especialmente equipado con boquillas de inyección en su extremo. Durante la perforación, se inyecta
la mezcla para lubricar el pilote perforado. Al retirar el encofrado, se deja un vacío igual a la medida
del mismo. El vacío se llena con mezcla que se bombea a través de las boquillas de inyección
mientras se retira el encofrado. Se superponen penetraciones de encofrados subsiguientes, que dan
por resultado una barrera continua con un espesor tipo de 2 a 3 pulgadas. La mezcla puede ser de
cemento y bentonita (la que se emplea con más frecuencia) o una mezcla bituminosa especial. La
principal ventaja de este sistema es la eliminación de la necesidad de excavar los materiales
potencialmente contaminados. La excavación de los suelos contaminados como en los métodos de
trinchera de mezcla que se describen con anterioridad dan por resultado temas y costos combinados
de seguridad e higiene y disposición.
El método de encofrado móvil no inspira confianza con respecto a la integridad del muro trinchera
terminado. Primero, el muro trinchera es relativamente delgado, sólo de unas pulgadas. Segundo, la
ubicación del extremo del encofrado es incierto, especialmente con la penetración profunda. Aunque
ha demostrado tener éxito en arenas poco profundas, es difícil penetrar suelos densos por cualquier
profundidad importante. Además, aún las arenas que puedan en un principio ser flojas se densifican
por la acción vibratoria del martinete dando por resultado dificultades en las penetraciones
subsiguientes. Esto puede conducir a la necesidad de taladrar antes para lograr las penetraciones del
encofrado.
MURO PROFUNDO DE CONTENCION
La técnica de mezclado de suelos se ha empleado a fin de construir barreras verticales para
contener las corrientes de aguas subterráneas. Originariamente, esta técnica se aplicó en Japón y se
ha utilizado recientemente en los Estados Unidos de América. Se trata de un trépano vara especial
en forma de taladro que rota dentro de la tierra permitiendo la extracción de suelo y simultáneamente
la inyección de lechada de bentonita (Por lo general, la cantidad de bentonita se limita al 1%). Esto
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permite la estabilización estructural de la excavación y realización de la remoción de los suelos sin
desmoronamientos, facilitando el hincado de/ los trépano/s.
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Las ventajas de esta técnica resultan similares a las del método de suelo cemento móvil. Los riesgos
en cuanto a seguridad e higiene se minimizan al no resultar necesario excavar materiales como en las
técnicas de muro trinchera de mezcla. El muro profundo de contención se puede construir con
confianza ya que éste es considerablemente más estructural que el muro trinchera de encofrado
móvil. La conductividad hidráulica alcanza 10-7 cm/seg.
MURO TRINCHERA COMPUESTO
Los muro trinchera compuesto se construyen empleando una combinación de materiales a fin de
formar una barrera compuesta. El concepto de inclusión de una barrera de geomembrana dentro de
un muro trinchera de trinchera de mezcla refleja la idea de compuesto. Dentro de las propiedades
del muro trinchera compuesto se encuentran la baja conductividad hidráulica y la gran resistencia a
los contaminantes.
A pesar de que las técnicas de construcción varían, existen dos métodos de instalación:
1. Se monta la lámina de geomembrana en un marco para su instalación, luego se la introduce en la
trinchera, se la aparta del marco y se retira el mismo.
2. Se deposita la geomembrana empleando pesas en la parte inferior de la misma.
Se considera que la ubicación de una geomembrana en un muro trinchera de trinchera de mezcla de
cemento y bentonita disminuye la permeabilidad general en dos órdenes de magnitud. Si se logra una
unión de alta calidad entre las láminas de geomembranas, la disminución de la permeabilidad puede
ser de 4 ó 5 órdenes de magnitud.
A fin de reducir el potencial de migración de gas metano proveniente de un relleno sanitario hacia los
terrenos linderos destinados a la construcción residencial, es posible construir un muro trinchera de
trinchera de mezcla de suelo y bentonita con una conductividad hidráulica menor a 1X10-6 cm/seg. e
incorporar un revestimiento de geomembrana de polietileno de alta densidad de 40 mil agregado a la
parte superior del muro para disminuir aún más la migración del gas. Se estima necesaria la
colocación de geomembrana por encima de la capa freática en los casos en que el suelo-bentonita
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se halle sujeto a ciclos de humedad y sequedad así como también a la potencial desecación y
descomposición térmica.
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TECNICAS DE INYECCION PROFUNDA DE LECHADA IMPERMEABLE
En los suelos fracturados o con numerosas fisuras puede realizarse una inyección de un mezcla de
ligante con agua a alta presión para que filtre, ocupe los intersticios de la matriz de suelo y selle las
fisuras como se visualiza en la siguiente figura:
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También puede realizarse una inyección a muy alta presión de bombeo para materializar
una barrera horizontal en el suelo profundo en aquellos casos en que no existiere un suelo
impermeable donde asentar las barreras o muros trinchera verticales.
En la Figura siguiente se muestra el esquema básico de la metodología constructiva.
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SISTEMAS ACTIVOS
Además de los numerosos sistemas pasivos de control de contaminantes (los cuales una vez
instalados, no requieren un insumo de energía extra), los sistemas activos controlan y contienen la
migración de contaminantes. Dichos sistemas requieren un insumo de energía cuasi constante e
incluyen sistemas tales como el
bombeo y tratamiento (pump and treat), electrocinética,
biotratamiento in situ y lavado de suelos (soil washing). Los sistemas activos se usan conjuntamente
con los sistemas pasivos de contención. A continuación se describen sistemas de remediación que
“limpian” (clean-up) el sitio.
Bombeo y Tratamiento (Pump and Treat)
A menudo la remediación de sitios con residuos peligrosos que demandan la remediación de las
aguas subterráneas contaminadas requieren la utilización de bombeo y tratamiento (pump and treat).
En primer lugar se extrae el agua subterránea empleando cualquier método de recuperación tales
como pozos y sistemas de colección de desagüe. Luego, se trata el agua extraída empleando
cualquier método de tratamiento de aguas, tales como burbujeo de aire (air stripping), absorción de
carbón, o tratamiento biológico para sustancias orgánicas y métodos físico-químicos para sustancias
inorgánicas. En consecuencia, los planes de bombeo y tratamiento (pump and treat) se diseñan en
base a características específicas de cada sitio teniendo en cuenta las condiciones del mismo, sus
tipos de contaminantes y concentraciones. A menudo el monitoreo del rendimiento del sistema
muestra una disminución inicial de las concentraciones de contaminantes en el agua extraída seguida
por un índice decreciente de concentraciones de contaminantes. En el caso más extremo, la
declinación de las concentraciones de contaminantes es tan pequeña que los sistemas deben operar
durante varios años para limpiar las aguas subterráneas hasta alcanzar los estándares de agua
potable. A manera de ejemplo, el sistema de bombeo y tratamiento (pump and treat) efectuado en
Love Canal ha estado operando por varios años sin miras de finalización a la vista. Por otra parte,
este sistema se ha utilizado y sigue empleándose para el abatimiento de la capa freática en las
excavaciones de obras civiles y explotación de canteras, con muy buenos resultados. Si bien es
cierta la existencia de alguna incertidumbre en lo que se refiere a la duración de las operaciones de
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descontaminación, ésto ocasiona que el costo final de los métodos de bombeo y tratamiento (pump
and treat) sea bastante alto. Por otro lado, siempre que el costo anual resulte manejable, esta técnica
protege idóneamente la salud pública y el medio ambiente en el presente y permite el desarrollo de
tecnologías mejoradas para el futuro.
Sistema de Abatimiento de Acuíferos
Este sistema se construye excavando una trinchera continua subterránea e instalando una tubería de
colección y un filtro.
Las ventajas de un sistema de abatimiento de acuíferos sobre el sistema de pozos son numerosas.
La naturaleza continua de los sistemas de colección de desagüe intercepta una variedad de
características del estrato subterráneo (aguas freáticas, suelos, productos sobrenadantes,
contaminantes, vapores y gases) que de lo contrario permitirían al agua circunnavegar alrededor de
un pozo de bombeo incluyendo estratos de arena, conductos enterrados, y desagües previos que
han sido llenados. Por lo tanto, los sistemas de abatimiento de acuíferos resultan más eficaces ante la
presencia de heterogeneidad y anisotropía subterránea. En el caso de contaminantes flotantes, este
sistema sólo demandaría una intercepción poco profunda a nivel de las aguas subterráneas. En el
caso de que se requiriese una trinchera muy profunda, la necesidad de reforzar la excavación y la
preocupación por la seguridad del operario podrían restringir el uso de esta técnica .
Un sistema de abatimiento de acuíferos se puede instalar para varios propósitos:
• El sistema se utilizó como trinchera interceptadora. La trinchera interceptó los contaminantes que
se encontraban en las aguas subterráneas evitando la migración de más contaminantes.
• El sistema se utiliza como barrera hidráulica.
• El sistema se utiliza como medio de extracción de aguas subterráneas y contaminantes (pump
and treat).
• El sistema sirve para capturar una pluma que pudo haber migrado más allá de la sincronización
del sistema de colección revertiendo el gradiente y “atrayendo nuevamente” a contaminantes que
pudieron haber dejado el sitio.
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Con frecuencia, estas dos últimas razones son las que constituyen la base para la elección de una
barrera hidráulica en lugar de una barrera de baja conductividad hidráulica.
Sin duda, Love Canal constituye el ejemplo más conocido en lo que hace a la utilización de un
sistema de abatimiento de acuíferos como componente de la remediación del sitio. En la Figura
siguiente se describe un corte del sistema.
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Sistema de Trinchera de Abatimiento con Biopolímero
El sistema de colección de aguas subterráneas para su posterior tratamiento mediante el empleo de
pozos (well-point- siemens) se halla restringida de dos modos:
1) Los pozos resultan costosos y demandan mucho tiempo en lo que hace a su instalación,
operación y mantenimiento;
2) El agua subterránea puede moverse por detrás de la barrera en la región entre los pozos, aún
cuando se contara con áreas de influencia adecuadas. Por otro lado, los sistemas de abatimiento de
acuíferos proporcionan un medio continuo del cual se puede retirar el agua, generando de este modo
un mejor drenaje y extracción de contaminantes. Sin embargo, los sistemas de abatimiento de
acuíferos son costosos y peligrosos pues en algunos casos se requiere para su instalación la
introducción del operario en la excavación. La excavación demanda el apuntalamiento temporario,
control del agua subterránea, disposición de grandes volúmenes de suelo y riesgo para los operarios
que se encuentran dentro de la trinchera en un medio ambiente química y físicamente peligroso. La
trinchera de mezcla de biopolímero (también denominada trinchera con material biodegradable y
bioestabilizable) es una técnica de construcción mediante la cual se puede instalar un drenaje
subterráneo en forma rápida, segura y costo-efectiva. La técnica se basa en métodos de trinchera de
mezcla, los cuales son conocidos y empleados desde hace mucho tiempo a fin de excavar un
desagüe subterráneo.
Al emplear el método de excavación de trinchera de mezcla, se excava una trinchera debajo de una
carga de presión de mezcla a fin de mantener la estabilidad de la trinchera. En las trincheras de
mezcla convencionales, la mezcla se halla formada por una mezcla de bentonita y agua. En la técnica
de biopolímero, la mezcla se halla formada por una mezcla de materiales bio-degradables, aditivos
(para extender la vida de la mezcla biodegradable) y agua. En el método convencional de trinchera
de mezcla, la trinchera es rellenada con suelo-bentonita de baja conductividad hidráulica.. Los
aditivos en la trinchera (que se emplean a fin de bajar el Ph para iniciar la acción enzimática e
incrementar la descomposición de la mezcla de biopolímero) dan como resultado la degradación de
la mezcla en agua y carbohidratos naturales. En la Fig. siguiente se detalla un esquema que muestra
semejanzas y diferencias entre las dos técnicas.
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Habitualmente el agua subterránea se extrae de la trinchera a través del uso de una funda que se
deposita en forma vertical dentro de la trinchera. Se coloca material pétreo granularmente
seleccionado alrededor del pozo con el propósito de mantener la posición y verticalidad mientras
que el resto del material de la trinchera es empujado hacia el interior de la misma. Se pueden instalar
tuberías de desagüe horizontal a lo largo de la parte inferior de la trinchera como se visualiza en la
Fig. anterior con la instalación completa.
Otras Tecnologías de Remediación
Tanto las tecnologías de control de contaminantes pasivas como las activas poseen un propósito en
común: el control del índice de migración de contaminantes. En ese sentido, no son tecnologías de
“remediación” (clean up), sino que constituyen tecnologías de contención. No obstante, en muchos
casos de remediaciones ambientales, los sistemas de contención descriptos “ayudan” a remover las
sustancias contaminantes existentes en el agua subterránea o los vacíos del estrato del suelo. A
menudo se usan en conjunto con otras tecnologías. Aún en el caso del bombeo y tratamiento (pump
and treat), en el cual el tratamiento puede limpiar el agua subterránea y los suelos, se requieren
largos períodos de tiempo para que la operación resulte principalmente en el empleo de la
tecnología como contención hidráulica.
Excavación y Disposición
La tecnología más simple y que se emplea con más frecuencia es la que consiste en la excavación
del sitio y la disposición del material en otro lugar. Por lo general, esta es la alternativa que resulta
más económica para lugares en donde los costos de disposición de la tierra son bajos (generalmente
debido a las inadecuadas medidas de protección ambiental tomadas en el sitio de disposición). Se
pueden seleccionar otras tecnologías de tratamiento tales como el tratamiento térmico, biológico y
físico-químico.
Durante la excavación y disposición se emplean equipos convencionales para la remoción de la tierra
a fin de excavar y transportar los residuos y los suelos contaminados para su disposición o
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tratamiento. Dentro del equipamiento de excavación podemos encontrar: dragas excavadoras,
retroexcavadoras, dragas de cucharón, topadoras, cargadoras. El transporte se realiza en vehículos
con contenedores que cuentan con la protección adecuada contra derrames y filtraciones. En todos
los casos, se debe tener especial consideración en lo que respecta a la seguridad e higiene del
operario. En cuanto al sedimento contaminado, se pueden emplear dragas hidráulicas. Por lo
general, la excavación de los sedimentos de la corriente y del río conllevan la manipulación de un
material constituido por un 90% de agua y un 10% de sólidos. La separación del agua del sedimento
y el tratamiento del sobrenadante pueden resultan necesarios durante el proceso de disposición y/o
tratamiento.
Lavado de Suelos (Soil Washing)
El lavado de suelos se puede realizar con agua, agentes extractivos acuosos, solventes o inclusive
aire. El proceso se puede realizar sobre la matriz de suelo completa o sobre porciones seleccionadas
que contengan contaminantes los cuales son separados de la sección limpia por medio de
fraccionamiento (partición). En operaciones de lavado de suelos, resulta normal obtener un 70% del
sedimento clasificado como arena limpia mientras que los contaminantes y espacio vacíos más otros
inertes totalizan las cantidades residuales.
Descontaminación Electrocinética del Suelo
La electro-ósmosis como medio para controlar el movimiento del agua subterránea constituye un
fenómeno empleado por los ingenieros civiles por más de 40 años. En la electro-ósmosis, el fluido
se mueve en respuesta a la aplicación de un potencial eléctrico, es decir, una diferencia de voltaje
(una corriente constante, baja y directa). Asimismo los componentes químicos se mueven en
respuesta a los potenciales químicos (gradientes de concentración química). El agua y en
consecuencia los componentes químicos disueltos se mueven en respuesta a los gradientes
hidráulicos. La electrocinética es la combinación de los gradientes eléctricos, químicos e hidráulicos
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para la realización de la remoción de contaminantes. Esta técnica ha demostrado ser eficaz en
laboratorio en cuanto a la remoción de contaminantes. Ejemplificando, a escala laboratorio, este
proceso removió del 75% al 95% del plomo absorbido en suelo.
Tratamiento de Suelo con Baja Temperatura
Los suelos contaminados con sustancias orgánicas pueden remediarse mediante un tratamiento
térmico de baja temperatura. Se calienta el suelo a 150°C hasta 200°C, por debajo de las
temperaturas de incineración.
En una unidad de tratamiento de suelo con baja temperatura, el sistema removió los compuestos
orgánicos volátiles por debajo de los límites de detección. Se registró una eficacia de remoción del
88% para un compuesto orgánico menos volátil.
Lechos de Tratamiento Permeable
Dado que el uso de lechos de tratamiento permeable para la remediación in situ de agua subterránea
contaminada es considerado una tecnología muy onerosa, en la práctica casi no se ha empleado. El
concepto consiste en dirigir agua contaminada a través del lecho permeable en puntos donde éste se
halla sujeto a tratamiento que puede ser químico o biológico. El tratamiento químico puede incluir
carbón activado o resinas de intercambio de iones.
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