Casus Redoxtoepassingen Bodemverontreinigingen

De Batterij voorbij
Bodemverontreiniging
Redox toepassingen
Opzet
• 1 lesbrief
• 2 lessen digitaal simulatiespel (SIM)
Uitgangspunten
• voorkennis redoxreacties
• Toepassing redox in nieuwe context
• Interdisciplinair
Waarom bodemverontreiniging?
Oeps, probleempje
Verontreinigde grond in Nederland
Aantallen plekken met bodemverontreiniging per km2
■
■
■
■
400,000 verontreinigde
plekken in Nederland
Beïnvloed gezondheid
en natuur
Bedreigt
drinkwatervoorziening
Remt (her)gebruik van
grond
Soorten sanerings technieken
IS Biostimulering
• Stimuleren
natuurlijke afbraak
• Bijvoorbeeld:
Beluchting
IS Chemische
Oxidatie
• Verontreiniging is
een elektrondonor
• Saneringsmiddel is
een elektronacceptor
• Belangrijk:
reactiviteit,
levensduur en aantal
elektronen per mol
IS Chemische
Reductie
• Verontreiniging is
een
elektronacceptor
• Saneringsmiddel is
een elektrondonor
Typen verontreiniging
effective remediation, it is important to know the
physical, chemical, and biological properties and
reactivity of a contaminant.
■ Twee hoofdtypen:
●
Organische verontreiniging:
PCE
●
Inorganische verontreiniging:
Zware metalen
Zink
Benzeen
Cadmium
MTBE
Chroom
Wat te doen?
• Grond afgraven en dan verwerken.
– Werkt prima.
– een oude techniek (1980).
– Erg duur en hoge CO2 belasting.
• Bodem met chemicaliën bewerken, ISCO.
– Werking hangt af van bodemsoort en gebruikte chemicaliën en
soort verontreiniging.
• Niets (the solution to polution is dissolution!)
– Werkt vaak verbazingwekkend goed.
– Biologische afbraak is belangrijke component.
• Biologisch afbraak stimuleren
– Stimulatie hangt af van redoxeigenschappen van de
verontreiniging en van de grondsoort.
Chemische bewerking:
Bodem Verontreiniging
Saneringsmiddel Bioremediatie
(ISCO)
Zand
Benzeen
H2O2
Veen
tetrachlooretheen (PCE) MnO4-
Acetaat
Zuurstof
Polylactaat
Toepassing ISCO/Bioremediatie
Opstellen redoxreacties en berekeningen
Geef m.b.v. de halfreacties van MnO4- en PCE de totaalreactie.
X4
MnO4- + 2H2O + 3e-
MnO2 + 4OH- Oxidator MnO4-
X3
C2Cl4 + 4H2O
8H+ + 4Cl- + 2CO2 + 4e- Reductor PCE
+
3C2Cl4 + 4MnO4- +4H2O
4MnO2 + 6CO2 + 8H+ + 12Cl-
Biologische dissimilatie als redoxconcept
• Voedsel is reductor (bv glucose)
• Ademhaling is inname van oxidator (bv O2) en
uitademing van H2O en CO2
• De elektronenoverdracht zorgt voor de
energie om een organisme in leven te houden.
• De natuur is veelzijdiger dan dit redoxkoppel!
Anaerobe biologische afbraak van PCE
stimulatie
Electron Donor:
Electron Acceptor:
Glucose (C6H12O6)
PCE (C2Cl4)
Hydrogen (H2)
TCE (C2HCl3)
DCE (C2H2Cl2)
Electrons (e-)
VC (C2H3Cl1)
Ethene (C2H4)
Afronding
• Leerling kan beoordelen hoe er moet worden
ingegrepen bij verontreiniging.
• Invloed van ISCO beredeneren op biologische
afbraak.
• Verklaren welke deeltjes in de bodem als
reductor of oxidator optreden.
Challenges
Bodem
Verontreiniging
Sanering
1
Zand
Benzeen
Bioremediatie
2
Zand
Benzeen
ISCO
3
Veen
PCE
ISCO
4
Veen
PCE
Bioremediatie
5
Veen
PCE
Bioremediatie
6
Veen
PCE
ISCO en bioremediatie
7
Veen
Benzeen
ISCO en bioremediatie
The Game
Verdeling in groepen
• Groep A
– Challenge 2 en 4
• Groep B
– Challenge 3 en 5
• Opmerkingen en bugs
• http://goo.gl/forms/WdB1Dn9Rmz