Tratamiento de Residuos
• Tema 8 • Contaminación del suelo
EUETI Escola Universitaria de Enxeñería Técnica Industrial
SUELOS CONTAINA!OS
El impacto ambiental sobre el suelo ha originado or iginado que la contaminación del mismo sea uno de los problemas medio ambientales que está recibiendo una creciente atención en los últimos años. •riesgos directos que los suelos contaminados pueden ejercer sobre la salud humana •y, a raones económicas deri!adas de su limitación de uso y a la de!aluación de los terrenos contaminados. "e denomina suelo contaminado a una porción de terreno, super#icial o subterránea, cuya calidad ha sido alterada como consecuencia del !ertido, directo o indirecto, de residuos o productos peligrosos. ⇒
$cti! $cti!id idade adess ind in dustriales, agr a gr%co %colas las o de de ser! se r!ici icios os &actu &actuale aless o pas p asad adas as''
(a deposición de residuos sobre un terreno sin un control adecuado, las #ugas de depósitos y tuber%as enterradas y la práctica de algunas operaciones industriales sobre suelos mal protegidos &almacenamiento de productos, manipulación de materias primas, etc.', constituyen el origen de un ele!ado porcentaje de los suelos contaminados.
SUELOS CONTAINA!OS
El impacto ambiental sobre el suelo ha originado or iginado que la contaminación del mismo sea uno de los problemas medio ambientales que está recibiendo una creciente atención en los últimos años. •riesgos directos que los suelos contaminados pueden ejercer sobre la salud humana •y, a raones económicas deri!adas de su limitación de uso y a la de!aluación de los terrenos contaminados. "e denomina suelo contaminado a una porción de terreno, super#icial o subterránea, cuya calidad ha sido alterada como consecuencia del !ertido, directo o indirecto, de residuos o productos peligrosos. ⇒
$cti! $cti!id idade adess ind in dustriales, agr a gr%co %colas las o de de ser! se r!ici icios os &actu &actuale aless o pas p asad adas as''
(a deposición de residuos sobre un terreno sin un control adecuado, las #ugas de depósitos y tuber%as enterradas y la práctica de algunas operaciones industriales sobre suelos mal protegidos &almacenamiento de productos, manipulación de materias primas, etc.', constituyen el origen de un ele!ado porcentaje de los suelos contaminados.
E#ectos de los contaminantes en el suelo) •*ontaminación de las aguas subterráneas a tra!+s de lii!iados. •*ontaminación de las aguas super#iciales a tra!+s de la escorrent%a. •*ontaminación del aire por combustión, e!aporación, sublimación o arrastre por el !iento. •En!enenamiento por contacto directo. •En!enenamiento a tra!+s de la cadena alimentaria. •-uego y eplosión. (a contaminación de los suelos se suele di!idir en dos tipos) Contaminación endó"ena# si se producen desequilibrios en los constituyentes del suelo, pro!ocando !ariaciones de algunas especies a concentraciones noci!as para los seres !i!os) •/o!iliación de metales a causa de procesos de acidi#icación. •0isminución de /n12por presencia de especies es pecies metálicas que catalian su oidación. •$umento del porcentaje de 3a en el suelo, produciendo una saliniación del mismo que in#luye en los culti!os.
Contaminación exó"ena) si es pro!ocada por distintos tipos de !ertidos o productos agr%colas en eceso &metales, hidrocarburos, pesticidas, #ertiliantes, etc.', con componentes ajenos a la composición inicial del suelo.
$%INCI$ALES CONTAINANTES !EL SUELO •*ontaminantes metálicos •*ontaminantes orgánicos •-ertiliantes •4esticidas •$cidi#icación •"aliniación
*ontaminantes metálicos "e re#iere en especial al grupo de los metales pesados, que se encuentran en concentraciones entre 5,6 y 5,556 mg7litro en la disolución del suelo y se comportan como micronutrientes. 8rigen) !ertidos industriales, acti!idades mineras, residuos, pesticidas, trá#ico, etc. mayor cantidad son) /n, 9n, *u, *r, 4b, 3i, :,/o, /inoritarios) *d, ;g y "b&semimetal', que son altamente tóicos.
(a concentración de los metales en los suelos se !erá in#luenciada por los procesos de adsorción, intercambioiónico, p; y por las distintas reacciones en las que puedan inter!enir. •4rocesos de adsorción en la super#icie de part%culas coloidales minerales u orgánicas. •-ormación de complejos con las sustancias húmicas del suelo •Reacción de precipitación en #orma de sales insolubles. ;g2' dando lugar a compuestos liposolubles y su incorporación a la cadena tró#ica. "e puede producir tambi+n contaminación por metales en los acu%#eros por el #enómeno de percolación.
*ontaminantes orgánicos (a contaminación del suelo por contaminantes orgánicos tiene como principal caracter%stica su gran complejidad, debido a la gran di!ersidad de compuestos orgánicos eistentes y a su gran reacti!idad. &#undamentalmente a la producida por deri!ados del petróleo' (a mo!ilidad de este grupo de contaminantes depende del tipo de suelo &contenido en materia orgánica, capacidad de intercambio iónico, etc.' y de la composición qu%mica y propiedades de los compuestos &solubilidad en medio acuoso, presión de !apor, etc.'. 8tros procesos a tener en cuenta son la degradación qu%mica y biológica que pueden su#rir estos compuestos, as% como sus posibilidades de !olatiliación. Tienen tambi+n gran importancia en los #enómenos de adsorción?complejación de metales.
-ertiliantes (os principales problemas de contaminación de los #ertiliantes se centran en el nitrógeno y su acumulación en #orma de nitratos &38 >?'. (os nitratos son, en general, muy poco retenidos en los suelos y lii!ian hacia lugares más bajos, produciendo la contaminación de los acu%#eros, o contaminan por escorrent%a las aguas super#iciales. El eceso de nitratos causa problemas de eutro#iación y de toicidad. El #ós#oro es otro de los elementos que #orma parte de los #ertiliantes. "uele ser retenido en #orma de compuestos insolubles de -e >2 y $l>2 en suelos ácidos y de *a12 en suelos alcalinos. El eceso de abonos orgánicos &esti+rcol' utiliados como #ertiliantes en los suelos, puede agra!ar su contaminación, y en el caso del uso ecesi!o de residuos l%quidos, conducir a problemas de saliniación.
4esticidas (os plaguicidas orgánicos sint+ticos son peligrosos para los suelos en #unción de su persistencia y toicidad, as% como su posible bioacumulación. "on compuestos que pueden su#rir trans#ormaciones qu%micas, degradaciones biológicas, retención en las part%culas edá#icas o lii!iación a los acu%#eros en #unción de su naturalea qu%mica, la constitución del suelo y la concentración de microorganismos en el mismo. (os procesos de adsorción y, en menor medida, de intercambio iónico, se producen esencialmente sobre la materia orgánica del suelo &#racción húmica'. (a adsorción de un pesticida tiene di!ersos e#ectos sobre su acción plaguicida, degradación, toicidad, etc.
$cidi#icación 4uede ser causada por !ertidos industriales, acumulación de residuos !egetales, llu!ia ácida o #ertiliantes amoniacales, entre otros. (os problemas más importantes a tener en cuenta son la disolución de materiales insolubles del suelo y la liberación de metales tóicos por procesos de intercambio iónico. Tambi+n se producen cambios del potencial de oidación?reducción, con los consiguientes cambios en los procesos de degradación &condiciones aerobias? anaerobias'.
"a lini ac ió n (a saliniación consiste en la acumulación de sales solubles o #áciles de so lubiliar en el suelo, tales como 3a*l, 3a 1"8@, *a*8>, /g*8>, entre otras. Es un #enómeno muy común en regiones áridas, en las que las aguas subterráneas contienen altas concentraciones de estos tipos de sustancias y la tasa de e!apotranspiración es alta. *uando el ni!el #reático es alto, se establece un mo!imiento ascendente del agua salina, que al llegar a la super#icie se e!apora, dejando las sales en los horiontes super#iciales del suelo. 8tras causas de la saliniación son) •/eteoriación qu%mica •Eistencia de sales #ósiles •4resencia de aguas super#iciales en un terreno mal drenado •$cti!idades antropog+nicas puntuales &!ertidos de residuos industriales, •uso de #ertiliantes, uso de aguas de riego con alto contenido en sales, !ertidos •procedentes de minas de sal, etc.' •4recipitación atmos#+rica.
(a saliniación produce di!ersos problemas qu%micos y #%sicos en un suelo. Entre los primeros, hay que destacar la reducción en la disponibilidad de hierro, #ós#oro, potasio y de la mayor%a de los micronutrientes, porque #orman #ases sólidas insolubles. Entre los problemas #%sicos se encuentra la #ormación de costras que bloquean los poros y, por tanto, disminuyen la permeabilidad del suelo. Este #enómeno se produce, además de por causas naturales, por !ertidos industriales y mineros, por aguas de riego con eceso de sales o por el uso abusi!o de #ertiliantes. 4or último, debemos señalar tambi+n la mayor di#icultad de absorción del agua del suelo para las plantas.
T%ATAIENTO !E SUELOS CONTAINA!OS Recuperación de suelos contaminados ⇒ regulada por la (ey 656AAB &T%tulo :' (as **. $$. deben realiar un in!entario de suelos contaminados • Cdenti#icación de los emplaamientos que pudieran estar contaminados. • 7erarquiación de los espacios contaminados en base a los riesgos eistentes en el propio emplaamiento Riesgo para el entorno *riterios hidrogeológicos uso de los terrenos la toicidad y mo!ilidad de los contaminantes • *aracteriación de los suelos contaminados &área a#ectada y magnitud de la contaminación'. "e consideran siete grandes grupos de contaminantes 6. /etales 1. compuestos inorgánicos >. compuestos aromáticos @. hidrocarburos aromáticos polic%dicos &4$;' D. hidrocarburos clorados . 4laguicidas F. otros compuestos • Tratamiento del suelo contaminado) descontaminación y recuperación del suelo contaminado.
• espacios con !ertidos incontrolados de residuos peligrosos • espacios destinados a otro tipo de residuos &residuos urbanos, inertes' en los que se constató la presencia de residuos peligrosos • y aquellos donde se conoc%a la presencia de acti!idades industriales de alta potencialidad de contaminación de suelos y aguas.
Tratamiento de suelos contaminados $. *aracteriación de los contaminantes contenidos en el suelo 6. Etracción de los componentes del suelo 1. 0eterminación anal%tica G. Tratamiento y recuperación del suelos contaminado 6. T+cnicas Hin situI 1. T+cnicas Ho##?siteI >. T+cnicas He?situI
a' Tecnolog%as t+rmicas b' Tecnolog%as #%sico?qu%micas c' Tecnolog%as biológicas
$tenuación natural (a atenuación natural apro!echa procesos naturales para contener la contaminación causada por derrames de productos qu%micos y reducir la concentración y la cantidad de contaminantes en los lugares a#ectados. Es un m+todo de tratamiento in situ *on #recuencia se utilia como parte de la limpiea de un sitio donde tambi+n se utilian otras t+cnicas (os procesos de atenuación natural a menudo se clasi#ican en destructi!os y no destructi!os. (os procesos destructi!os destruyen el contaminante & &iode"radación y trans#ormaciones qu%micas'. (os procesos no destructi!os no destruyen el contaminante, sino que reducen su concentración. & dilución' dis(ersión' adsorción '. En ciertas situaciones, la atenuación natural es una opción e#ica y económica para realiar una limpiea y la #orma más apropiada de corregir algunos problemas de contaminación.
$ !eces se dice erróneamente que la atenuación natural es el m+todo de la Hinacción.I "in embargo, la atenuación natural es realmente un m+todo acti!o centrado en la con#irmación y la !igilancia de procesos de d e corrección natural, en !e de depender totalmente de t+cnicas Hdirigidas.I (a atenuación natural es un m+todo no in!asi!o (a super#icie del suelo puede seguir usándose u sándose mientras se produce la atenuación natural en el subsuelo. T+cnica menos costosa y no requiere una #uente de energ%a ni equipo especial. J0ará resultado esta t+cnica en cualquier lugarK (a atenuación natural podr%a ser una opción aceptable para lugares donde se haya reducido la concentración de contaminantes como resultado de la aplicación de algunas medidas correcti!as. 4ero no es una opción apropiada para cualquier lugar. (os procesos naturales generalmente son lentos.
"e necesita una !igilancia a largo plao para comprobar que qu e la concentración de contaminantes disminuya continuamente y lo su#iciente para que no se con!ierta en una amenaa para la salud. 0e 0 e no ser as%, se deber%a considerar la posibilidad de aplicar medidas medidas correcti!as más en+rgicas. *omo la e#icacia de la atenuación natural como m+todo de limpiea depende de di!ersas condiciones, es necesario caracteriar bien el sitio a #in de determinar s i se está produciendo o se producirá atenuación natural. (os suelos con gran cantidad de materia orgánica, con #recuencia son aptos para la atenuación natural.
Tecnolog%as t+rmicas (as tecnolog%as t+rmicas que se utilian son o##?site. *onsisten en la destrucción de contaminantes mediante altas temperaturas
C nc ine ra ci ón ón *onsiste en una combustión controlada del suelo en condiciones de eceso de o%geno y a temperaturas en torno a BF5?6.155L*, BF 5?6.155L*, para producir la combustión de los contaminantes y su trans#ormación en productos !olátiles de carácter inocuo. "e aplica a contaminantes orgánicos &aceites, petróleos, disol!entes, hidrocarburos aromáticos polic%clicos, etc.' y a algunos inorgánicos. 4resenta una gran e#iciencia &eliminaciones superiores al AA,AAM'. (as altas temperaturas destruyen tambi+n la materia orgánica natural del suelo, por lo que +ste queda biológicamente inerte. "e suele realiar en hornos rotatorios.
0esorción t+rmica Es similar a la incineración, sal!o que las temperaturas no son tan ele!adas &6D5? 55L*', e!itando la combustión del contaminante &los contaminantes se desorben del suelo mediante un #lujo de aire caliente'. "e aplica para la eliminación de contaminantes orgánicos !olátiles y semi?!olátiles &disol!entes clorados o no', pero no es apropiada para contaminantes inorgánicos.
(a desorción t+rmica es e#ica para separar compuestos orgánicos. 4uede separar sol!entes, plaguicidas, bi#enilos policlorados, dioinas y #uel?oil de suelos contaminados. *omo trabaja a temperaturas más bajas, consume menos combustible que el equipo utiliado para otros tratamientos. (a desorción t+rmica no se puede aplicar a la mayor%a de los metales, aunque con esta t+cnica se puede etraer mercurio. (os demás metales permanecen en el suelo tratado Es necesario determinar la presencia de metales y su destino antes de tratar el suelo. (a desorción t+rmica no es igualmente e#iciente en el tratamiento de todos los tipos de suelos. El contenido en humedad in#luye en el consumo energ+tico (os suelos con alto contenido de limo y arcilla tambi+n son más di#%ciles de tratar con la desorción t+rmica. *uando el limo y la arcilla se calientan, emiten pol!o, que puede a#ectar al equipo que trata las emisiones &contaminantes !aporiados'.
"i el suelo es muy compacto, el calor a menudo no llega a entrar en contacto con todos los contaminantes, de modo que es di#%cil que se !aporicen. 4or último, la desorción t+rmica no ser%a una buena opción para tratar contaminantes tales como metales pesados, que no se separan #ácilmente de la tierra, y ácidos #uertes, que pueden corroer el equipo utiliado para el tratamiento.
Tratamiento t+rmico con rayos in#rarro jos Es similar al horno rotatorio de la incineración, sal!o que el calentamiento se produce en una unidad calentada por radiación in#rarroja.
Tecnolog%as #%sico?qu%micas (a!ado del suelo El la!ado del suelo es una t+cnica que consiste en el uso de l%quidos &generalmente agua, combinada a !eces con aditi!os qu%micos' y un procedimiento mecánico para depurar el suelo. *on este procedimiento se retiran contaminantes peligrosos y se los concentra, reduciendo su !olumen. (os contaminantes peligrosos tienden a unirse en #orma qu%mica o #%sica al limo y la arcilla, materiales que, a su !e, se unen a la arena y a part%culas de gra!a. En el procedimiento de la!ado del suelo se separa la tierra #ina contaminada &limo y arcilla' de la tierra gruesa &arena y gra!a'. Nna !e concluido el procedimiento, la tierra de !olumen más reducido, que contiene la mayor%a de las part%culas #inas de limo y arcilla, puede ser sometida a un tratamiento ulterior con otros m+todos &como incineración o medidas biocorrecti!as' o se puede depositar en un !ertedero. (a tierra más limpia, de mayor !olumen, no es tóica y se puede usar como relleno.
El la!ado del suelo se puede usar por s% solo, pero a menudo se usa combinado con otras t+cnicas de tratamiento. El uso principal del la!ado del suelo tal !e sea como t+cnica para reducir el !olumen, concentrando los contaminantes en una masa relati!amente pequeña de material. *uanto mayor sea el porcentaje de arena gruesa y gra!a en el material que deba tratarse &que se puede limpiar y quiá lle!ar de !uelta al sitio', más e#ica será el la!ado del suelo en #unción del costo. Cdealmente, el proceso de la!ado del suelo reducir%a el !olumen en un A5M &lo cual signi#ica que sólo el 65M del !olumen original necesitar%a tratamiento ulterior'. "i los desechos tienen un alto porcentaje de limo #ino y arcilla, una parte mayor del material deberá ser sometida a otro tratamiento subsiguiente más costoso. Estos suelos tal !e no sean buenos candidatos para un la!ado. El la!ado del suelo se usa para tratar una amplia gama de contaminantes, como metales, gasolina, #uel?oil y plaguicidas.
El uso de esta t+cnica presenta !arias !entajas) • *rea un sistema cerrado que no es a#ectado por condiciones eternas. Este sistema permite controlar las condiciones &como el p; y la temperatura' en las cuales se tratan las part%culas del suelo. • 4ermite eca!ar los desechos peligrosos y tratarlos en el mismo emplaamiento. • 8#rece la posibilidad de retirar una gran !ariedad de contaminantes del suelo. • Es e#ica en #unción del costo porque puede usarse como tratamiento preliminar, reduciendo considerablemente la cantidad de material que necesitar%a tratamiento ulterior con otro m+todo. $demás, produce un material más uni#orme al cual se aplicarán otras t+cnicas de tratamiento.
(a!ado del suelo in situ
Tecnolog%as #%sico?qu%micas
El la!ado del suelo in situ es una t+cnica de tratamiento inno!adora que consiste en inundar suelos contaminados con una solución que lle!a los contaminantes hasta un lugar donde pueden etraerse. HCn situI &que signi#ica Hen el lugarI' se re#iere al tratamiento de tierra contaminada sin eca!arla ni sacarla de su lugar. El tipo de solución que se necesita para el tratamiento depende de los contaminantes que se hallen en el suelo en un lugar determinado. (a solución de enjuague usa solamente agua o agua con aditi!os tales como ácidos, bases o agentes tensioacti!os &como detergentes'. El agua se usa para tratar contaminantes que se disuel!en #ácilmente en el agua. (as soluciones acidas se usan para etraer metales y contaminantes orgánicos. (as soluciones básicas se usan para tratar #enoles y algunos metales. Nn agente tensioacti!o puede ser un detergente o un emulsor. (os emulsores #acilitan la mecla de sustancias que normalmente no se meclan, como aceite y agua. 4or esta raón, las soluciones tensioacti!as son e#icaces para retirar contaminantes oleosos.
Tambi+n se está in!estigando el uso de agua con sol!entes orgánicos como solución de la!ado. (os sol!entes orgánicos, como el etanol, se usan para disol!er ciertos contaminantes que el agua sola no puede disol!er.
*on el la!ado del suelo in situ se obtienen resultados óptimos en lugares donde hay espacios en el suelo que permiten el paso de la solución de la!ado. "i el suelo tiene un alto porcentaje de limo o arcilla, por ejemplo, la solución de enjuague no puede desplaarse #ácilmente en su interior, de modo que no puede entrar en contacto #ácilmente con los contaminantes. $demás, algunos l%quidos de enjuague contienen aditi!os que podr%an contaminar el agua subterránea si no se retiran por completo. En la selección de esta t+cnica in#luyen tambi+n los siguientes #actores, entre otros) • "e debe comprender bien el #lujo del agua subterránea a #in de proyectar el sistema de poos para un lugar determinado. • Es necesario comprender bien la composición y disposición de las capas subterráneas para pre!er el trayecto que seguirán el l%quido de enjuague y los contaminantes y cerciorarse de que los contaminantes no se etiendan #uera del lugar donde se pueden recoger. • *omo el enjuague del suelo in situ se adapta al tratamiento de determinados contaminantes, no es muy e#ica para los suelos contaminados con una mecla de sustancias peligrosas, como metales y aceites. "er%a di#%cil preparar una solución de enjuague capa de retirar e#icamente !arios tipos di#erentes de contaminantes al mismo tiempo.
E tracción con sol!entes
Tecnolog%as #%sico?qu%micas
(a etracción con sol!entes es una t+cnica de tratamiento que consiste en usar un sol!ente para separar o retirar contaminantes orgánicos peligrosos de suelos, sedimentos y residuos sólidos. (a etracción con sol!entes no destruye los contaminantes, sino que los concentra para que sea más #ácil reciclarlos o destruirlos con otra t+cnica. El proceso de etracción con sol!entes abarca cinco pasos) • 4reparación &clasi#icación del material contaminado' • Etracción • "eparación de contaminantes concentrados del sol!ente • Remoción del sol!ente residual • Recuperación de los contaminantes, reciclaje o tratamiento ulterior.
4 ro ce dimien to ) "e eca!a el suelo contaminado. "e pasa por una criba para separar desechos de gran tamaño y piedras. El proceso puede realiarse por lotes o de #orma continua &debe hacerse más #luida para que sea bombeable, añadiendo agua u otros sol!entes. El suelo se introduce en el equipo de etracción. "e añade el sol!ente se mecla completamente. (os contaminantes orgánicos se disuel!en. (a !elocidad de disilución depende de la temperatura, el contenido de humedad y el grado de contaminación. Es necesario realiar estudios de tratabilidad en un laboratorio para determinar la cantidad de sol!ente que se necesita y el tiempo de tratamiento. El proceso de etracción produce tres #racciones que requieren separación) • (a mecla de sol!ente contaminado. • (a tierra tratada &puede requerir una repetición del tratamiento o un tratamiento posterior con otra t+cnica' • El agua &analiarse antes del !ertido, JtratamientoK'
(os contaminantes se separan del sol!ente cambiando la presión y la temperatura, por etracción liq?liq o por otros procedimiento de separación #%sica. $s% se obtienen los contaminantes concentrados &posibilidad de reutiliación'. El sol!ente se almacena en un tanque para su reutiliación. "e analian los contaminantes para determinar si son aptos para reciclaje o reutiliación o si necesitan otro tratamiento antes de su eliminación.
$plicaciones 4ara separar contaminantes peligrosos de materiales no peligrosos "e ha demostrado que es e#ica para tratar sedimentos, #angos residuales y suelo que contenga contaminantes orgánicos, como bi#enilos policlorados, compuestos orgánicos !olátiles, sol!entes halogenados y desechos del petróleo.
Garreras de tratamiento
Tecnolog%as #%sico?qu%micas
(os barreras de tratamiento son estructuras subterráneas para tratar agua subterránea contaminada en !ertederos de desechos peligrosos. 4ara construir barreras de tratamiento se hace una anja gigante a tra!+s de un curso de agua subterránea contaminada y se rellena con uno de di!ersos tipos de materiales &rellenos reacti!os' seleccionado minuciosamente por su capacidad para eliminar determinados tipos de contaminantes. *uando el agua subterránea contaminada pasa por el muro de tratamiento, los contaminantes quedan atrapados o salen trans#ormados en sustancias inocuas El relleno reacti!o, con #recuencia, se mecla con arena u otro material poroso para que sea menos denso que el suelo que lo rodea. 0e esta #orma se encaua el agua para que #luya por la barrera al o#recerle Hel trayecto de menor resistenciaI. El relleno que se selecciona para un muro depende de los tipos de contaminantes que haya en el lugar. *ada tipo de relleno actúa por medio de procesos qu%micos di#erentes) sorción, precipitación y degradación.
(as barreras de sorción contienen rellenos que retiran contaminantes del agua subterránea capturándolos #%sicamente y reteni+ndolos en la super#icie de la barrera. $lgunos ejemplos de estos adsorbentes son las eolitas, arcillas sint+ticas con estructura porosa capaces de atrapar mol+culas de contaminantes en su interior, y el carbón acti!ado, que tiene una super#icie muy áspera a la cual se adhieren los contaminantes al pasar.
(as barreras de precipitación contienen rellenos que reaccionan con contaminantes del agua subterránea. (a reacción produce la precipitación de los contaminantes disueltos en el agua subterránea. Estos productos HinsolublesI quedan atrapados en la barrera, y el agua subterránea sale limpia del otro lado. 4or ejemplo, el plomo es un contaminante común en sitios industriales donde se han reciclado bater%as de automó!iles sin las debidas precauciones. El ácido de las bater%as saturado de plomo que se #iltra por el suelo y llega hasta el agua subterránea de estos sitios es di#%cil de atrapar y tratar. Nna barrera de precipitación rellena con piedra calia en el curso del agua subterránea contaminada con plomo neutralia el ácido y el plomo precipita #ormando *8 >4b. El *r&:C' es muy tóico. "e puede tratar con barreras de precipitación en #orma similar y se con!ierte en *r&CCC', que queda atrapado en la barrera.
(as barreras de degradación pro!ocan reacciones que descomponen o OdegradanO los contaminantes del agua subterránea, con!irti+ndolos en productos inocuos. 4or ejemplo, el relleno de gránulos de hierro degrada ciertos compuestos orgánicos !olátiles. (as barreras tambi+n pueden rellenarse con una mecla de nutrientes y #uentes de o%geno que estimulan la acti!idad de los microorganismos del agua subterránea para descomponer o degradar sustancias peligrosas en sustancias menos tóicas o inocuas. "e han realiado amplias in!estigaciones y pruebas con respecto al uso de hierro para el tratamiento de contaminantes clorados. *uando los contaminantes entran en contacto con los gránulos de hierro se produce la reacción qu%mica común de oidación, por la cual el hierro se oida, y se retira del compuesto contaminante el componente tóico &generalmente un átomo de cloro'. (os gránulos de hierro se disuel!en en este proceso &actúan durante !arios años'. El hierro se puede usar para degradar !arios compuestos orgánicos clorados comunes, como tricloroetileno &T*E', tetracloroetileno &4*E', dicloroetano &0*E' y 6,6, 6?tricloroetano &T*$'. "e pueden conseguir mejores rendimientos con -e y 4d.
:entajas Tratamiento in situ &no es necesario eca!ar' 3o se necesita energ%a ni equipos El sitio se puede usar mientras se produce la limpiea
E tracción de !apores del suelo
Tecnolog%as #%sico?qu%micas
*onsiste en la etracción de contaminantes del suelo en #orma de !apor. 4or lo tanto, los sistemas de etracción de !apores del suelo sir!en para retirar contaminantes que tienden a !olatiliarse o a e!aporarse con #acilidad. *on esta t+cnica se etraen compuestos orgánicos !olátiles y algunos compuestos orgánicos semi!olátiles de la ona no saturada del subsuelo, que está encima de la capa #reática. 4or medio de un sistema de poos subterráneos se crea un !ac%o y los contaminantes ascienden a la super#icie en #orma de !apor o gas. $ menudo, además de los poos de etracción se instalan poos de inyección de aire para aumentar la corriente de aire y mejorar la tasa de remoción del contaminante. 8tra !entaja de la introducción de aire en el suelo es que puede estimular la bioremediación de algunos contaminantes.
(a etracción de !apores del suelo no puede retirar contaminantes de la ona saturada del subsuelo &por debajo de la capa #reática' ⇒ aspersión de aire 2 etracción de !apores del suelo (a as persió n de air e consiste en introducir aire por bombeo en la ona saturada para que los contaminantes asciendan en burbujas hasta la ona no saturada, donde pueden etraerse por medio de los poos del sistema de etracción de !apores del suelo. -uncionará mejor cuando el suelo sea poroso y el aire inyectado pueda escapar #ácilmente y ascender hasta la ona no saturada &suelo de grano grueso, como arena y gra!a'. 8tra !entaja es que de la aspersión de aire es que proporciona una #uente de o%geno que estimula la bioremediación. (a aspersión de aire tambi+n puede ser un tratamiento rápido y e#ica para los compuestos orgánicos !olátiles del agua subterránea.
4rocedimiento *onstruir un sistema de etracción de !apores del suelo. *onsiste en construir poos de etracción de !apor y poos de inyección &o respiraderos' en la ona contaminada. (os poos de inyección de aire usan compresores de aire para #orar la entrada de aire en el suelo. (os respiraderos desempeñan la misma #unción que los poos de inyección, pero son pasi!os) en !e de bombear aire, simplemente constituyen un !%a para que se introduca aire en el suelo. *uando el aire que entra pasa por el suelo camino de los poos de etracción, los contaminantes se e!aporan y son arrastrados por el aire hasta los poos y all% se etraen. (os poos de etracción de !apores pueden ser !erticales u horiontales. Peneralmente son !erticales y penetran hasta las capas in#eriores de la ona no saturada. (os !apores etra%dos con este proceso por lo general son sometidos a un tratamiento de adsorción con carbón acti!o, incineración, oidación catal%tica o condensación. &otros m+todos) trat. biológico y oidación ultra!ioleta'.
Extracción de vapores del suelo mejorada térmicamente. "e puede mejorar la etracción de !apores del suelo con la inyección de aire caliente o !apor en el suelo contaminado por medio de los poos de inyección. El aire caliente o el !apor ayuda a !aporiar los compuestos menos !olátiles del suelo. Tambi+n se pueden emplear radio#recuencias para calentar el suelo y !aporiar o !olatiliar mejor los compuestos en suelos arcillosos y limosos. Extracción de doble fase. (a etracción de doble #ase es un sistema de tratamiento similar a la etracción de !apores del suelo, pero los poos de etracción son más pro#undos y llegan a la ona saturada, debajo de la capa #reática. "e aplica un #uerte !ac%o por medio de los poos de etracción para etraer simultáneamente agua subterránea y !apores del subsuelo. *uando los !apores y el agua subterránea llegan a la super#icie, se separan y se someten a un tratamiento. En suelos densos y arcillosos, la etracción de doble #ase es más e#ica que el m+todo corriente de etracción de !apores. "e puede combinar con bioremediación, aspersión de aire o bioaireación.
(a etracción de !apores del suelo es muy e#ica para retirar compuestos orgánicos !olátiles de la ona no saturada. *on un sistema de aspersión de aire, se pueden retirar contaminantes tambi+n de la ona saturada. 3o se necesita eca!ar el suelo contaminado. &Es mejor e!itar la eca!ación porque es costosa, le!anta pol!o y permite que salgan a la atmós#era contaminantes !olátiles sin tratar.' (os !apores etra%dos generalmente necesitan un tratamiento, pero el costo del tratamiento de los !apores y l%quidos etra%dos es bajo en comparación con el costo de las t+cnicas que requieren eca!ación. El equipo es relati!amente #ácil de instalar, se puede usar e#icamente en combinación con otras t+cnicas de tratamiento y es e#ica para sitios con di#erentes condiciones.
(a etracción de !apores del suelo y la aspersión de aire pueden ser buenas opciones para lugares contaminados con sol!entes, otros compuestos orgánicos !olátiles &como tricloroetano, tricloroetileno, benceno, tolueno, etilbenceno y ileno' y combustibles. *omo las propiedades del suelo tienen un e#ecto muy importante en el mo!imiento de los !apores del suelo, la e#icacia y el diseño de sistemas de etracción de !apores del suelo y aspersión de aire dependen en gran medida de las propiedades del suelo. (a etracción de !apores del suelo da mejor resultado en suelos #lojos no saturados, como arena, gra!a y limo grueso o lecho de roca #racturado. "in embargo, se ha usado en suelos más densos, aunque el tratamiento podr%a lle!ar más tiempo. $demás, cuanta más humedad contenga el suelo, más lenta será la etracción.
"o li di #i cac ión e st abil ia ci ón
Tecnolog%as #%sico?qu%micas
4uede aplicarse tanto in situ como o##?site. *onsiste en la aplicación de un medio de #ijación que reduce la mo!ilidad de los contaminantes contenidos en el suelo, con!irtiendo a los residuos en una masa estabiliada mucho más manejable. *omo medios de #ijación se suelen usar) cemento, as#altos, silicatos, puolanas &rocas !olcánicas de composición basáltica', pol%meros orgánicos, etc. (os principales contaminantes aptos para este tratamiento son) aceites, compuestos orgánicos no !olátiles &4*Gs', cenias de metales pesados.
:itri#icación
Tecnolog%as #%sico?qu%micas
4uede realiarse in situ y o##?site. "e puede considerar como un sistema mito de tratamiento t+rmico y de inmo!iliación, porque el suelo y los contaminantes presentes se #unden &6.55? 1.555L*' en una matri sil%cea !%trea de muy alta durabilidad. Es una t+cnica que minimia el mo!imiento de los contaminantes y además, algunos tipos de contaminantes, como los orgánicos, son destruidos por las altas temperaturas. "in embargo, la !itri#icación es muy poco e#ica en suelos muy húmedos y no es muy útil para suelos con grandes concentraciones de contaminantes orgánicos.
Tecnolog%as #%sico?qu%micas
Tratamiento electrocin+tico
Es una t+cnica utiliada para eliminar metales pesados del suelo, mediante #enómenos electrocin+ticos. 4uede ser un m+todo tanto in situ como o##?site que se basa en aplicar un campo el+ctrico al suelo. Sistema de separación de contaminantes + Especies positivas
Especies negativas
Ánodos
Cátodos
Tratamientos biológicos (a Gioremediación consiste en el uso de microorganismos naturales &le!aduras, hongos o bacterias' para descomponer o degradar sustancias peligrosas en sustancias menos tóicas o que no sean tóicas. (os microorganismos descomponen los contaminantes orgánicos en productos inocuos. Nna !e degradados los contaminantes, la población de microorganismos se reduce porque ha agotado su #uente de alimento. "e #acilita el crecimiento de los microorganismos y aumentan la población microbiana creando condiciones ambientales óptimas para que puedan destoi#icar la mayor cantidad posible de contaminantes. "e #a!orece el crecimiento de los microorganismos autóctonos proporcionándoles una temperatura apropiada del suelo, o%geno y nutrientes. "i los microorganismos adecuados para degradar un contaminante en particular no está presente en el suelo, se pueden añadir aquellas especies de e#icacia probada. µorganismos eógenos'. Es posible que haya que modi#icar las condiciones del suelo del lugar nue!o para que los microorganismos eógenos proli#eren.
Tratamientos biológicos (os tratamientos biológicos pueden aplicarse en condiciones aerobias y anaerobias. En condiciones aerobias, los microorganismos usan el o%geno disponible en la atmós#era para desarrollarse. En condiciones aerobias, la acti!idad biológica tiene lugar en ausencia de o%geno, de modo que los microorganismos descomponen compuestos qu%micos del suelo para liberar la energ%a que necesitan. 0urante la descomposición de los contaminantes originales se crean productos intermedios de toicidad menor, igual o mayor. (os tratamientos biológicos pueden usarse como m+todo para descontaminar el suelo y el agua. Estas medidas se clasi#ican en dos grandes categor%as) in situ y e situ.
Tratamientos biológicos
Tratamiento biológico in situ para el suelo *on las t+cnicas in situ no es necesario eca!ar el suelo contaminado, de modo que son menos costosas, le!antan menos pol!o y liberan menos contaminantes que las t+cnicas e situ. $demás, se puede tratar una gran cantidad de tierra simultáneamente. "in embargo, las t+cnicas in situ pueden lle!ar más tiempo que las t+cnicas e situ, pueden ser di#%ciles de manejar y son más e#icaces en suelos permeables &arenosos o que no sean compactos'. (a meta del tratamiento biológico in situ en condiciones aerobias es suministrar o%geno y nutrientes a los microorganismos del suelo. (as t+cnicas aerobias in situ !ar%an en cuanto al m+todo de suministro de o%geno a los microorganismos que degradan los contaminantes. 0os de esos m+todos son la bioaireación y la inyección de peróido de hidrógeno. "e puede suministrar o%geno introduciendo aire por bombeo en el suelo, por encima de la capa #reática &bioaireación', o en #orma l%quida como peróido de hidrógeno. 3o suelen dar buenos resultados en suelos arcillosos o en subsuelos altamente estrati#icados porque no se puede distribuir o%geno de manera uni#orme en toda la ona que necesita tratamiento. El tratamiento puede durar años.
Tratamientos biológicos Gioaireación (os sistemas de bioaireación introducen aire de la atmós#era en el suelo, por encima de la capa #reática, por medio de poos de inyección situados en el lugar contaminado. (a cantidad, la ubicación y la pro#undidad de los poos dependen de muchos #actores geológicos y consideraciones t+cnicas. "e puede usar un compresor para #orar la entrada de aire en el suelo El aire #luye por el suelo, y los microorganismos usan el o%geno del aire. 4or los poos de inyección se pueden introducir tambi+n nutrientes, como nitrógeno y #ós#oro, para acelerar el crecimiento de los microorganismos. Cnyección de peróido de hidrógeno. *on esta t+cnica se suministra o%geno para estimular la acti!idad de microorganismos naturales haciendo circular peróido de hidrógeno por el suelo contaminado para acelerar la eliminación biológica de contaminantes orgánicos. *omo consiste en introducir una sustancia qu%mica &peróido de hidrógeno' en el suelo &que podr%a in#iltrarse hasta llegar al agua subterránea', se usa solamente en lugares donde el agua subterránea ya está contaminada. Peneralmente se usa un sistema de tuber%as o de aspersores para introducir peróido de hidrógeno en suelos contaminados a poca pro#undidad. 4ara suelos contaminados a mayor pro#undidad se usan poos de inyección.
Tratamientos biológicos Tratamientos biológicos in situ para el a gua subterránea (as medidas biocorrecti!as in situ para el agua subterránea aceleran los procesos naturales de biodegradación que tienen lugar en la región subterránea empapada en agua que está debajo de la capa #reática. En los lugares donde tanto el suelo como el agua subterránea están contaminados, esta t+cnica sir!e para tratar ambos. *onsiste en un poo de etracción para sacar el agua subterránea del suelo, un sistema de tratamiento del agua en la super#icie, con el cual se pueden agregar nutrientes y una #uente de o%geno al agua subterránea contaminada, y poos de inyección para reintroducir el agua subterránea HacondicionadaI en el subsuelo, donde los microorganismos degradan los contaminantes. Nna de las limitaciones de esta t+cnica es que las di#erencias en la disposición y la densidad de las capas del suelo podr%an lle!ar al agua subterránea acondicionada reinyectada a seguir ciertos trayectos pre#erentes, sin llegar nunca a algunos lugares contaminados. 8tro m+todo es la aspersión de aire, que consiste en introducir aire por bombeo en el agua subterránea para que arrastre los contaminantes. (a aspersión de aire se usa junto con la t+cnica de etracción de !apores del suelo.
Tratamiento biológico e situ para el suelo (as t+cnicas e situ lle!an menos tiempo, son más #áciles de controlar y se usan para tratar una gama más amplia de contaminantes y tipos de suelo que las t+cnicas in situ. "in embargo, requieren la eca!ación y el tratamiento del suelo contaminado antes del tratamiento biológico en s% y, a !eces, incluso despu+s. Entre las t+cnicas e situ cabe señalar) tratamientos en #ase #luida y en #ase sólida. Tratamientos en #ase #luida. El suelo contaminado se combina con agua y otros aditi!os en un biorreactorI, se mecla para mantener un buen contacto entre los microorganismos, suelo, y los nutrientes y el o%geno que se aportan. (as condiciones en el biorreactor se controlan a #in de crear el medio óptimo para que los microorganismos degraden los contaminantes. Nna !e concluido el tratamiento, se separa el agua de los sólidos, que se eliminan o son sometidos a un tratamiento posterior si toda!%a tienen contaminantes. Este sistema puede ser bastante rápido comparado con otros tratamientos biológicos &particularmente para la arcilla contaminada'. El +ito del proceso depende en gran medida del tipo de suelo y de las propiedades qu%micas del material contaminado. Esta t+cnica es particularmente útil en los casos en que se necesitan un tratamiento rápido.
/edidas biocorrecti!as de #ase sólida. "e somete la tierra a un tratamiento en la super#icie con sistemas de protección para e!itar la #uga de contaminantes. "e controla la humedad, el calor, los nutrientes y el o%geno a #in de propiciar la biodegradación para aplicar este tratamiento. (os sistemas de #ase sólida son relati!amente sencillos de usar y de mantener, aunque ocupan mucho lugar y la limpiea lle!a más tiempo que con los procesos de #ase de lechada. Tratamiento de la tierra. "e eca!a el suelo contaminado y se esparce la tierra en una plata#orma con un sistema incorporado para recoger cualquier Hlii!iadoI o l%quido contaminado que se escurra del suelo empapado en contaminantes. "e da !uelta la tierra periódicamente para meclar aire con los desechos. "e controla la humedad y los nutrientes. El tratamiento lle!ará más tiempo si los nutrientes, el o%geno o la temperatura no están bien controlados. En algunos casos, la reducción de la concentración de contaminantes podr%a atribuirse más a la !olatiliación que a la biodegradación. *uando el proceso tiene lugar en lugares cerrados donde se controlan los contaminantes !olátiles que se escapan, las p+rdidas por !olatiliación se reducen al m%nimo.
Giopilas de tierra. (a tierra contaminada se amontona en pilas de !arios metros de altura sobre un sistema de distribución de aire. (a aireación se realia #orando el paso del aire por la pila de tierra con una bomba de !ac%o. (a humedad y los nutrientes se mantienen en un ni!el óptimo. (as pilas se colocan en lugares cerrados. (os contaminantes !olátiles son #áciles de controlar porque generalmente se !an con la corriente de aire que se hace pasar por la pila. 4roducción de abono a partir de desechos. "e meclan desechos biodegradables con un agente que les d+ más !olumen, como paja u otros residuos agr%colas, para #acilitar el suministro de la cantidad óptima de aire y agua a los microorganismos. Tres tipos) • 4ilas estáticas) se #orman pilas de desechos aireadas • Recipientes con agitación mecánica) los desechos se colocan en un recipiente para el tratamiento donde se meclan y airean • 4roducción de abono en hileras) los desechos se colocan en pilas alargadas &hileras', y se meclan periódicamente usando tractores o equipo similar.
Tratamientos con plantas
Tratamientos biológicos
*onsisten en el uso de plantas y árboles para limpiar agua y suelo contaminados. 4ueden usarse para limpiar metales, plaguicidas, sol!entes, eplosi!os, petróleo crudo, hidrocarburos poliaromáticos y lii!iados de !ertederos. *ontaminación por metales )itoextracción o *itoacumulación'
Es la captación de metales contaminantes por las ra%ces de las plantas y su acumulación en tallos y hojas. $lgunas plantas absorben cantidades etraordinarias de metales. *uando las plantas han crecido, se cortan y se incineran o se deja que se trans#ormen en abono !egetal para reciclar los metales. Este procedimiento se puede repetir la cantidad de !eces que sea necesario para reducir la concentración de contaminantes en el suelo a l%mites aceptables. "i se incineran las plantas, las cenias deben colocarse en un !ertedero para desechos peligrosos, pero la cantidad de cenia será sólo alrededor del 65M del !olumen de los desechos que habr%a que eliminar si se eca!ara el suelo contaminado para tratarlo. (os metales más adecuados son el n%quel, el cinc y el cobre
*ontaminación por metales
Tratamientos biológicos
%i+o*iltración
(as plantas que se usan para la limpiea se culti!an en in!ernaderos con las ra%ces en agua, en !e de tierra. *uando las plantas tienen un sistema de ra%ces bien desarrollado, se recoge agua contaminada de un !ertedero, se transporta hasta el lugar donde están las plantas y se colocan las plantas en esta agua. (as ra%ces absorben el agua junto con los contaminantes. $ medida que las ra%ces se saturan de contaminantes, se cortan y se eliminan. $demás de etraer metales del agua, la rio#iltración puede ser útil para !ertidos industriales, escorrent%a de tierras agr%colas, drenaje ácido de minas y contaminantes radiacti!os. 4or ejemplo, las semillas de girasol dieron resultado para retirar contaminantes radiacti!os del agua de una laguna en una prueba realiada en *hernobyl &Ncrania'
