Barriere reattive permeabili a ferro zerovalente: modellazione dei fenomeni di trasporto e degradazione multicomponente

Le barriere reattive permeabili (Permeable Reactive Barrier – PRB) a ferro zero-valente rappresentano una delle metodologie di bonifica più recenti e promettenti per intervenire su acquiferi contaminati da sostanze organiche ed inorganiche e risultano essere una valida alternativa all’utilizzo del pump and treat. Il principio di funzionamento di un barriera reattiva permeabile è relativamente semplice: del materiale reattivo permeabile viene posto all’interno del sistema acquifero in modo da essere attraversato dall’acqua contaminata che si muove per effetto del gradiente naturale. I processi chimico-fisici che avvengono all’interno della barriera consentono di degradare, immobilizzare o adsorbire il contaminante nella fase di attraversamento. La tecnologia si configura, pertanto, come un trattamento di bonifica in situ di una contaminazione a carico del sistema acquifero. In questo studio vengono trattati ampiamente i meccanismi di funzionamento ed i criteri progettuali e realizzativi che portano alla progettazione ed all’installazione di una barriera reattiva permeabile a ferro zerovalente. Sono analizzate le principali configurazioni di barriera reattiva permeabile a ferro zero-valente, i contaminanti che possono essere trattati, le prove indispensabili per il dimensionamento, le soluzioni tecniche per la realizzazione dell’intervento ed il suo monitoraggio post operam. La maggiore innovazione di questo studio riguarda, comunque l'utilizzo lo sviluppo di tecniche analitiche e numeriche che hanno permesso di simulare in dominio uni- e tri-dimensionale i fenomeni di trasporto e degradazione multicomponente in presenza di ritardo ed adsorbimento all’interno delle barriere reattive permeabili. A questo proposito sono stati sviluppati ad hoc i modelli NETFIT1D ed NETFIT1D-N e le relative interfacce, utili per l’interpretazione di prove di degradazione in colonna e per il dimensionamento delle PRB. Inoltre, è stato modificato un codice di trasporto alle differenze finite tridimensionale, in modo che potesse simulare i fenomeni di trasporto multicomponente che avvengono all'interno delle barriere reattive permeabili a ferro zero-valente. I suddetti modelli sono stati utilizzati per l'interpretazione di una prova di degradazione in colonna condotta presso il Politecnico di Torino ed altre ricavate dalla letteratura in materia. Nel terzo ed ultimo capitolo, viene descritta in dettaglio, ed ampliata, la procedura seguita per il dimensionamento della prima barriera reattiva permeabile che verrà realizzata in Italia per un sito contaminato da solventi clorurati in Provincia di Torino. Per il dimensionamento della barriera sono stati utilizzati sia i modelli unidimensionali NETFIT1D ed NETFIT1D-N ed il software tridimensionale RT3D, opportunamente modificato per la simulazione delle reazioni di degradazione multicomponente che avvengono all’interno delle PRB. Le simulazioni hanno permesso di prevedere l’andamento spaziale e temporale delle concentrazione dei solventi clorurati a seguito della realizzazione dell’installazione della barriera.