Skip to content
Home » Milieu-evaluaties van kaliumacetaat gebruikt als alternatief voor wegenzout

Milieu-evaluaties van kaliumacetaat gebruikt als alternatief voor wegenzout

    Milieu-evaluaties van kaliumacetaat gebruikt als alternatief voor wegenzout

    Nieuw onderzoek onderzocht de milieueffecten van een alternatief voor strooizout: kaliumacetaat, dat effectief is op ijs bij lagere temperaturen. De winterwegen van Minnesota zijn al tientallen jaren effectief behandeld met mengsels op chloridebasis voor ijsbestrijding en ijsbestrijding. Zout corrodeert echter staal in voertuigen en infrastructuur. Bovendien is de afvoer van chloride schadelijk voor het aquatisch milieu. Bijvoorbeeld tot 70% strooizout toegepast op Minneapolis-St. Paul-wegen in het grootstedelijk gebied komen terecht in grondwaterlagen en nabijgelegen meren, waarvan vele de wettelijke limieten voor chlorideconcentraties overschrijden.

    Op kaliumacetaat gebaseerde deicers zijn een veelbelovend alternatief. Effectief bij lagere temperaturen dan strooizout, kaliumacetaat is minder corrosief voor staal en wordt over het algemeen sneller afgebroken in het milieu. Onderzoek naar de milieueffecten van de afvoer van kaliumacetaat naar bodems en wateren is beperkt gebleven. Maar er zijn aanwijzingen dat het resulteert in een hoog biochemisch zuurstofverbruik (BZV), waardoor het waterleven de benodigde zuurstof kan ontnemen.

    De Local Road Research Board (LRRB) en MnDOT probeerden de effecten en persistentie van kaliumacetaat in het milieu te onderzoeken in twee begeleidende onderzoeksprojecten.

    Wat was ons doel?

    Het gezamenlijke doel van deze projecten was het onderzoeken van het lot, het transport en de afbraak van kaliumacetaat dat wordt gebruikt als ijsverwijderaar of ijsbestrijdingsmiddel, en de toxiciteit ervan voor biota.

    Wat hebben we gedaan?

    Onderzoeksteams van de Universiteit van Minnesota en Iowa State University (ISU), in samenwerking met LRRB en MnDOT, selecteerden veldlocaties in de buurt van Duluth die een reeks omstandigheden vertegenwoordigden. Met hulp van de stad Duluth hebben beide teams gedurende twee winters (van 2019 tot 2021) veldevaluaties uitgevoerd om de kaliumacetaatconcentraties in wegafvoer en de resulterende effecten te onderzoeken. Ze verzamelden stroomopwaarts monsters van de producttoepassing en van afvoer- en regenwaterafvoeren van wegen waarop de applicatie werd aangebracht, bermbodem en ontvangende watermassa’s.

    “Beide onderzoeksteams die veldmonsters verzamelden, resulteerden in uitgebreidere gegevens waarvoor we elk verschillende analyses en unieke modelleringsinspanningen hebben uitgevoerd. Onze bevindingen waren consistent: Kalium is giftiger voor het aquatisch milieu dan we eerder dachten,” John Gulliver, resident fellow, University of Minnesota Institute on the Environment.

    De gegevens en monsters die door elk onderzoeksteam werden geproduceerd, werden door beide teams afzonderlijk gedeeld en geanalyseerd om een ​​reeks parameters en metingen te onderzoeken die informatief zijn voor het gedrag van kaliumacetaat en de effecten op het milieu. Onderzoekers van de Universiteit van Minnesota beoordeelden de toxiciteit van kaliumacetaat en onderzochten watervlooien als aquatische indicatoren en bermgrassen als terrestrische indicatoren. In het laboratorium dat slurryreactoren gebruikte om verzamelde bodem- en watermonsters te analyseren, onderzochten ISU-onderzoekers de persistentie van kaliumacetaat in het milieu en de implicaties voor BOD-niveaus.

    Ten slotte voerden beide teams unieke modelleringsoefeningen uit om het lot en transportscenario’s te schatten die kaliumacetaat traceren van wegen naar watermassa’s. ISU-onderzoekers ontwikkelden twee modellen om te voorspellen in welke mate kaliumacetaat in meren en beken terechtkomt. Het team van de Universiteit van Minnesota gebruikte het Stormwater Management Model van het Amerikaanse Environmental Protection Agency om te voorspellen hoe de afvoer van kaliumacetaat in een volledig stroomgebied de ontvangende watermassa’s zou beïnvloeden.

    Wat hebben we geleerd?

    De gecombineerde en individuele inspanningen van de twee onderzoeksteams door middel van veldwerk, laboratoriumanalyses en modellering resulteerden in consistente, en soms onverwachte, bevindingen met betrekking tot de milieugevolgen van het gebruik van kaliumacetaat als ijsverwijderaar en ijsbestrijdingsmiddel.

    Zaadspruiten in een schaal met wat bruine wortels.
    Donkere graszaadwortels vertonen schade door blootstelling aan hoge niveaus van kaliumacetaat.

    ISU-onderzoekers vonden onverwachts geen waarneembare biologische afbraak van kaliumacetaat tijdens de onderzoeksperiode, wat een langzame afbraak in waterlichamen suggereert. Het onderzoeksteam van de Universiteit van Minnesota ontdekte dat terrestrische en aquatische organismen gevoeliger waren voor kaliumacetaat bij lagere niveaus dan natriumchloride, voornamelijk vanwege kalium. Waargenomen kaliumconcentraties in Lake Superior bereikten over het algemeen geen toxische niveaus, maar onderzoekers concludeerden dat kleinere watermassa’s een groter risico lopen.

    “Dit werk was belangrijk om ons te helpen begrijpen waar het zinvol is om kaliumacetaat te gebruiken voor ijs- en sneeuwbestrijding. Het is geen wondermiddel, maar het zal in bepaalde omstandigheden helpen,” Nicklas Tiedeken, hydroloog, MnDOT Office of Environmental Stewardship.

    Beide teams gebruikten veldevaluatieresultaten om het lot en het transport van kaliumacetaat te modelleren op basis van specifieke snelheden en locaties van weggebruik. Het ISU-model voorspelde dat de effecten van kaliumacetaat op het zuurstofgehalte in stromen klein zouden zijn voor scenario’s die de verwachte veldomstandigheden nabootsen. Het tweede model dat schat hoe kaliumacetaat zich in een meer verspreidt, zou aanvankelijk hoog zijn en sterk dalen. Onderzoekers hebben gebruikershandleidingen opgesteld en toekomstige training aangeboden, zodat bureaus deze hulpmiddelen gemakkelijk kunnen gebruiken om de besluitvorming over het gebruik van kaliumacetaat te begeleiden.

    De waterscheidingsmodellering van de Universiteit van Minnesota voorspelde dat zelfs als slechts 25% van de wegen in het stroomgebied zou worden behandeld met een enkele toepassing van kaliumacetaat, de kaliumconcentraties in sommige gebieden toxische niveaus zouden kunnen bereiken. Het team concludeerde dat uiterste voorzichtigheid moet worden betracht bij het bepalen waar en wanneer een kaliumacetaatproduct als alternatief ontdooimiddel moet worden gebruikt.

    wat is het volgende

    MnDOT en lokale instanties zullen kaliumacetaat waarschijnlijk alleen gebruiken voor ijsbestrijding of ijsbestrijding bij temperaturen waaronder andere ijsverwijderaars werken en alleen op bepaalde locaties. Bemonsteringsmethoden en modelleringstools kunnen helpen bij deze beslissingen en worden toegepast om de milieueffecten van andere alternatieve ijsbestrijdingsmiddelen te onderzoeken. MnDOT is geïnteresseerd in het verkennen van andere op acetaat gebaseerde producten voor winterse wegen.

    Meer informatie