Los Detergentes y El Medio Ambiente

Q. ANALÍTICA APLICADA AL MEDIO AMBIENTE

LOS DETERGENTES Y EL MEDIO AMBIENTE

QUIMICA ANALITICA DEL MEDI AMBIENT EUETIB- UPC Sonia Manzanares

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LOS DETERGENTES Y EL MEDIO AMBIENTE 0. CONTENIDO.

1. LA CONTAMINACIÓN CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS NATURALES. 2. ¿A QUÉ SE DENOMINA DETERGENTE?. DETERGENTE?.

2.1. El detergente doméstico como contaminante más activo. 3. CLASIFICACIÓN DE LOS DETERGENTES. 4. DETERMINACIÓN DE DETERGENTES.

4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6.

Determinación Determinaci ón de detergentes aniónicos en aguas naturales. Determinación Determinación de detergentes detergentes catiónicos en aguas naturales. Determinación Determinaci ón de detergentes no iónicos en aguas naturales. Determinación Determinaci ón de detergentes aniónicos en aguas residuales. Determinación de detergentes catiónicos en aguas residuales. Determinación Determinaci ón de detergentes no iónicos en aguas residuales. residuales .

5. PRINCIPALES FOCOS DE CONTAMINACIÓN POR DETERGENTES. 6. PARÁMETROS INDICATIVOS DE CONTAMINACIÓN ORGÁNICA Y BIOLÓGICA. 7. LA ACCIÓN NOCIVA DE LOS DETERGENTES. DETERGENTES .

7.1. 7.2.

Sobre las aguas. Sobre el suelo.

8. CÓMO SOLUCIONAR SOLUCIONAR ALGUNOS DE LOS PROBLEMAS QUE PRESENTAN LOS LOS DETERGENTES. 9. QUÉ HACER FRENTE A ESTE TIPO DE CONTAMINACIÓN. 10. BIBLIOGRAFÍA.










1. LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS NATURALES. El agua dulce está concentrada en lagos, lagunas y ríos en una proporción que no llega al 0.5 % del agua total presente en la biosfera. Y una proporción de esta agua está contaminada por el vertido indiscriminado de residuos generados por la actividad del hombre en centros urbanos, industriales o agrícola-ganaderos. Un curso de agua se considera contaminado o polucionado cuando la composición o estado de sus aguas es modificada por la actividad del hombre de forma directa o indirecta, de manera que disminuye la facilidad de uso para lo que está destinado en estado natural. Contaminaciones básicas de las aguas dulces: -

-

Contaminación por sales solubles. Contaminación de origen natural. Contaminación química: · Por dete deterge rgente ntes. s. · Por fertil fertiliza izante ntess · Por sales sales mine minerale raless · Por metales metales pesado pesadoss · Por Por fen fenol oles es · Por produc productos tos fitosani fitosanitario tarios. s. Contaminación orgánica de origen urbano. Contaminación térmica. Contaminación por residuos radioactivos.

Nos centraremos en la contaminación por sustancias orgánicas de síntesis: los detergentes. 2. ¿A QUÉ SE DENOMINA DETERGENTE? Un detergente (del latín “detergere”: limpiar) es un producto que tiene la capacidad de limpiar. Se caracteriza por poder disminuir la tensión superficial de los líquidos en los que se disuelve. A esta definició definición n se le han propuest propuesto o unas más generale generaless como la de tensoact tensoactivo, ivo, “surfactif”, syndet o tensido. Un “surfactif” se puede definir definir como un compuesto químico químico que, disuelto o puesto en suspensión en un líquido, es absorbido preferentemente a una interfaz, lo que determina un conjunto de propiedades fisicoquímicas o químicas de interés práctico. La molécula de un compuesto comporta al menos, un grupo grupo susceptible susceptible de asegurar una afinidad hacia las superficies polares, inducir con frecuencia a la solubilización en el agua y un radical que tiene poca afinidad con el medio hídrico. Esta estructura permite la modificación de ciertas propiedades fisicoquímicas a nivel de contacto sólido-líquido y la disminución de tensiones superficiales. Esta acción constituye el factor esencial en las operaciones de limpieza. Los detergentes están formados por principios activos constituidos por: - agentes de superficie (catiónicos, aniónicos, no iónicos y anfipróticos).










- aditivos (perboratos secuestrantes, colorantes, perfumes, agentes de blanqueo, inhibidores de corrosión, agentes bactericidas). - cargas (agua, alcohol, sulfato sódico) - enzimas. Un detergente es pues, un compuesto químico con una estructura bastante compleja que tiene la propiedad de disolverse fácilmente en el agua; y se caracteriza por su capacidad limpiadora, ya que es capaz de arrancar la suciedad. 2.1. EL DETERGENTE DOMÉSTICO COMO CONTAMINANTE MÁS ACTIVO: Se podría definir el detergente “doméstico” como una sustancia utilizada en la limpieza por sus propiedades tensoactivas y emulsionantes, puesto que puede solubilizar sustancias insolubles en agua como grasas y aceites. Estos detergentes deben ser eficaces ante un primer grupo de manchas grasas, que determinan su poder detergente; un segundo grupo de manchas proteínicas y amiláceos, como la sangre, cacao, leche, hierba o almidón, con las que se comprueba su poder enzimático; y por último, ante las manchas oxidables, como las de café, té, vino o fruta, con las que se define su poder oxidante. En la composición de estos detergentes destacan los agentes tensoactivos, los agentes alcalinos, oxidantes y agentes anti-cal. También contienen como agentes limpiadores auxiliares una serie de enzimas. Los agentes tensoactivos son los encargados de aumentar el poder penetrante del agua, con lo que ayudan a que el detergente se introduzca en las fibras de un tejido para proceder a su limpiado. Como agentes alcalinos se encuentran los carbonatos que alcalinizan el agua de lavado y los silicatos que aportan una acción anti-corrosión para las lavadoras. Los perboratos y percarbonatos son los agentes oxidantes por excelencia. Se encargan de blanquear manchas oxidables como las de café, fruta o vino, por el desprendimiento de oxígeno; pero no se emplean en los detergentes de color, porque hacen que el color pierda brillo. Frecuentemente, se acompañan de agentes activadores para conseguir el desprendimiento del oxígeno a bajas temperaturas. Los agentes anti-cal, también llamados secuestrantes, se encargan de reducir la dureza del agua, eliminando el calcio y el magnesio del agua y de las manchas, y así permitir que los tensoactivos sean lo más eficaces posible. Estos son los fosfatos. En el caso de que los detergentes contengan en su composición enzimas, las más usadas son: las proteasas, las amilasas, las lipasas y las celulasas. Las proteasas actúan sobre las manchas proteínicas como las de sangre, leche o huevo, y suelen estar incluidas en casi todos los detergentes. Las amilasas actúan sobre las manchas de almidón. Las lipasas, sobre las manchas grasas. Y las celulasas intervienen en las fibras de algodón. Los productos que tienen una acción anti-bolitas, contienen esta última enzima. Los detergentes domésticos además, contienen colorantes para que la ropa quede más blanca; estos son los blancos o azulantes ópticos. Así que durante el lavado a parte de extraer la suciedad, se tiñe con colorantes ópticos.










carboximetilo de sodio, el silicato de sodio, los blancos ópticos, el perborato sódico tetrahidratado y los surfactantes. Muchos de estos componentes tóxicos, sin embargo, contribuyen débilmente en la toxicidad debida a los detergentes al estar presentes en pequeñas pequeñas concentraciones. Los principales componentes tóxicos de los detergentes son el silicato sódico y los surfactantes que, junto con los residuos, hacen de los detergentes unos productos tóxicos. 3. CLASIFICACIÓN DE LOS DETERGENTES. Se distinguen 4 tipos de detergentes según la naturaleza del grupo polar hidrófilo y disociación electrolítica: 1. - Detergentes aniónicos, que son derivados del petróleo. 2. - Detergentes catiónicos, que provienen de la industria textil. 3. - Detergentes no iónicos, utilizados en las industrias textil, metalúrgica y farmacéutica. 4. - Detergentes anfólitos, que se ionizan y tienen propiedades como las de los dos primeros grupos. Detergentes aniónicos: Este tipo de detergentes representa la gran mayoría de los productos utilizados para la limpieza. Los más difundidos son los de origen petrolífero como los alquilosulfatos, alquisulfonatos y alquilarilsulfatos de cadena lineal o ramificada. Detergentes catiónicos: Son aquellos que poseen uno o varios grupos funcionales que, en solución acuosa, suministran iones cargados positivamente. Estos agentes de superficie son en general los clorhidratos de amina o los derivados de amonio cuaternario. Si poseen propiedades desinfectantes y gemicidas interesantes, se emplean poco como detergentes, pues sirven para el mordentado y gruñido de los tejidos. Detergentes no iónicos: Estos detergentes están formados por moléculas que contienen grupos hidroxilados hidrófilos y grupos lipófilos; los hidroxilados no se ionizan en solución. Están elaborados por fijación de polímeros de óxido de etileno o de propileno sobre las moléculas de hidrógeno móvil, de amina, etc. Su utilización se desarrolla en la industria textil (tratamiento de lana en bruto y algodón) y de la industria metalúrgica (decapado y lubricación), farmacéuticas y de cosméticos. Para el uso doméstico, entra hasta una proporción del 20% en los polvos llamados “especiales no espumantes” para lavadora y los detersivos para textiles delicados. Detergentes Detergentes anfólitos: Los detergentes anfólitos se ionizan según las condiciones del medio con las características características de un agente de superficie aniónico o catiónico. 4. DETERMINACIÓN DE DETERGENTES. 4.1. DETERMINACIÓN DE DETERGENTES ANIÓNICOS EN AGUAS NATURALES:










detergente-ortofenantrolina cúprica, determinado por espectrometría de absorción atómica del metal. La determinación colorimétrica no permite determinar más que los detergentes aniónicos que tienen por lo menos 5 átomos de carbono. Es sensible a numerosas interferencias (sulfuros, sulfatos, sustancias orgánicas diversas,...); además, es susceptible de ser adaptada a determinaciones en flujo continuo. Y la determinación espectrométrica no es sensible más que a las materias reductoras como los sulfuros. Es más sensible que el anterior método, da una mayor precisión y es mucho más específico. En ciertos casos, se puede realizar una concentración previa por absorción, -caso en el que la cantidad de detergente en solución es pequeña y se procede a una concentración previa con carbón activo seguida de una elución en medio alcalino y caliente con bencenometanol; permite extraer aprox. el 95 % del detergente absorbido por el carbón activo-, o por extracción líquido-líquido. lí quido-líquido. Método colorimétrico. · Principio: en solución solución acuosa la molécula polar polar de los detergentes detergentes aniónicos aniónicos forma con el azul de metileno (catiónico) un complejo soluble en cloroformo, susceptible de una determinación colorimétrica. · Proced Procedimi imient ento: o: En 2 erlenmeyers de 250 ml se añade sucesivamente: - muestra - agua destilada - 10 ml solución tampón - 5 ml azul de metileno neutro - 15 ml cloroformo Para cada erlenmeyer se procede a la extracción, es decir, se agitan lenta y uniformemente durante 2 min con un agitador, evitando la emulsión, y se vierte el contenido en embudos de decantación; se recogen entonces los extractos clorofórmicos en erlenmeyers que contengan: 100 ml de agua destilada, 5 ml azul de metileno neutro y 1 ml H2SO4. Se tapa para evitar pérdida de cloroformo por evaporación. Agitar durante 1 min. Trasvasar a otros embudos de decantación y recoger los extractos clorofórmicos en matraces aforados de 25 ml, filtrando sobre un filtro de papel de paso rápido impregnado de cloroformo. Volver a verter en los erlenmeyers correspondientes las fases básicas y las ácidas de cada embudo. Y realizar 2 veces más las extracciones y lavados con 5 ml de cloroformo. Reunir los extractos en matraces aforados de 25 ml y completar hasta enrase con cloroformo para reemplazar el que se evaporado durante las operaciones. Efectuar las lecturas correspondientes a 650 nm en el espectrómetro. Y obtener los resultados a partir de una recta de calibración. · Observ Observacio aciones nes:: - la muestra tomada para la determinación debe contener entre 5 µg y 100 µg de detergente. - la extracción se realiza a pH 10.5 para evitar posibles interferencias debidas a las sustancias de origen proteico presentes en las aguas residuales. La coloración rosa obtenida vira a azul después de lavar con la solución ácida de azul de metileno. La












Método de la absorción atómica. · Principio: los detergentes detergentes aniónicos aniónicos se asocian asocian con la ortofenantrolina ortofenantrolina cúprica que que es extraíble con la metil-isobutilcetona en la que el Cu se determina por espectrometría de absorción atómica. · Proced Procedimi imient ento: o: En un embudo de decantación disolver 30 g de NaCl en un litro de agua a analizar limpia. Acidific Acidificar ar a pH pH 2 con con 10 ml ml de HCl HCl N. Intro Introduc ducir, ir, agita agitando ndo lige ligerame ramente nte,, 10 ml de soluci solución ón de sulfato de ortofenantrolina cúprica 0.025 M. Esperar 5 min. Añadir 25 ml y después 18 ml de metil-isobutilcetona. metil-isobut ilcetona. Agitar vivamente el embudo de decantación. Dejar que decante durante 5 min y después de la separación, pasar el disolvente a un segundo embudo de decantación de 100 ml. Efectuar una nueva extracción de la parte acuosa con 25 ml de meti-lisobutilcetona. Dejar que decante otros 5 min. Separar el disolvente y juntarlo con la primera fracción. Trasvasar a un matraz aforado y completar a 50 ml con metilisobutilcetona. Nebulizar la solución en una llama de aire-acetileno lo más oxidante posible, intercalando fracciones de metil-isobutilcetona después de cada muestra. Efectuar las lecturas en el espectrómetro a 324.7 nm. · Observ Observacio aciones nes:: - el límite de detección es de 10 µg/l. - los sulfuros deben eliminarse por oxidación añadiendo algunos ml de H 2O2 antes de la acidificación de la muestra. 4.2. DETERMINACIÓN DE DETERGENTES CATIÓNICOS EN AGUAS NATURALES: · Principio: los amonios cuaternarios cuaternarios en medio alcalino dan, con ciertos disolventes aniónicos, combinaciones extraíbles con disolventes orgánicos. La coloración roja obtenida es susceptible de una determinación espectrométrica. · Proced Procedimi imient ento: o: Introducir en un embudo de decantación de 125 ml, 50 ml de agua a analizar. A continuación, se introduce sucesivamente en embudos de decantación: - agua destilada - 0.5 ml solución de heliantina - 1 ml lejía de sosa al 50 % - 20 ml cloroformo Efectuar las lecturas en el espectrómetro a 508 nm. Y obtener los resultados a partir de










· Principio: los agentes agentes de superficie superficie no iónicos se hacen hacen precipitar con tetrayodobismuto tetrayodobismuto de bario (reactivo de Draggendorf). Después de la separación y disolución del precipitado, la medida potenciométrica del bismuto presente permite determinar el contenido de agentes de superficie ni iónicos. · Proced Procedimi imient ento: o: Llenar el frasco lavador hasta los 2/3 con acetato de etilo. Conectar el aparato de extracción. Hacer llegar una corriente gaseosa (nitrógeno o aire). Introducir sucesivamente en la columna: 100ml de agua destilada, la muestra que contenga entre 0.020 y 0.200 mg de detergente no iónico, 5 g de bicarbonato sódico y 200 g de NaCl. Completar hasta la llave de paso superior con agua destilada. Hacer burbujear el gas para disolver el cloruro sódico. Detener la corriente gaseosa cuando la disolución está completa. Verter en la fase acuosa 200 ml de acetato de etilo. Restablecer la corriente gaseosa, regular el caudal a 100 l/h controlándolo si es posible con un caudalímetro y evitando toda turbulencia. Procurar que las fases queden bien separadas y que no se forme ninguna emulsión. Al cabo de de 5 min, cortar cortar la corrie corriente nte del del gas; extraer extraer la fase fase orgáni orgánica ca e introduc introducirla irla en un un vaso de precipitados. Lavar con 50 ml de acetato de etilo la parte superior del extractor, juntarlos con el extracto. Filtrar con un papel de filtro de textura floja. Concentrar a 30 ml en un evaporador de vacío. Verter el concentrado en un vaso de precipitados de 250 ml, lavar el evaporador con 50 ml de acetato de etilo y juntarlos al contenido del vaso. Poner el vaso de precipitados en baño maría bajo campana y evaporar a sequedad barriendo la superficie con una ligera corriente de aire. Tratar el residuo con 5 ml de metanol, agitar, añadir 40 ml de agua y de 3 a 5 gotas de púrpura bromocresol. Agitar con un agitador magnético e introducir el HCl, gota a gota, hasta viraje al amarillo. Añadir Añadir 30 ml de reactivo reactivo de precipi precipitaci tación, ón, mantener mantener la agitaci agitación; ón; el precipit precipitado ado se forma de 10 a 15 min después. Dejar en reposo durante 15 min. Filtrar sobre un crisol filtrante vertiendo pequeñas cantidades y llevando a sequedad antes de cada adición. Cuando se ha filtrado todo el líquido, introducir en el crisol el imán. Interrumpir el vacío y lavar el vaso con unos 10 o 15 ml de ácido acético. Verterlo sobre el filtro 5 veces. Aprovechar el vaso de precipitados que se utilizará para la filtración. Lavar de nuevo el precipitado con ácido acético empleando de 60 a 80 ml. Utilizar en total de 150 a 200 ml de ácido acético. Colocar el crisol filtrante mediante una alargadera de vidrio sobre un matraz aforado de 250 ml; cambiar la junta de goma para evitar errores debidos a los aportes de reactivo de precipitación. Disolver el precipitado 3 veces con 10 ml cada vez de solución caliente (80 ºC) de tartrato amónico. Recoger la solución en el vaso de precipitación cuyas paredes se habrán lavado con 20 ml de esta misma solución para disolver el precipitado que ha quedado adherido. Lavar el material empleado con agua, juntándola a la solución en el










Aparato de extracción de detergentes no iónicos. · Observ Observacio aciones nes:: - los agentes de superficie aniónicos no interfieren hasta contenidos 10 veces superiores a los de los no iónicos. - los catiónicos se determinan al mismo tiempo, pero pueden eliminarse con resinas intercambiadoras intercambiadoras de iones. 4.4. DETERMINACIÓN DE DETERGENTES ANIÓNICOS EN AGUAS RESIDUALES: Idem aguas naturales. 4.5. DETERMINACIÓN DE DETERGENTES CATIÓNICOS EN AGUAS RESIDUALES: · Principio: los detergentes detergentes catiónicos catiónicos dan en medio medio ácido con el alizarín alizarín sulfonato sódico sódico un complejo coloreado amarillo, extractible con cloroformo y susceptible de una determinación espectrométrica.










· Observ Observacio aciones nes:: - en las aguas residuales, se producen complejaciones de los agentes tensoactivos aniónicos con los catiónicos, de los que una fracción escapa a la l a determinación. - este método puede utilizarse además, para las aguas dulces, de mar y para el estudio de la biodegradabilidad de los agentes de superficie catiónicos. 4.6. DETERMINACIÓN DE DETERGENTES NO IÓNICOS EN AGUAS RESIDUALES: Método colorimétrico del reactivo yodo-yoduro. · Principio: los agentes agentes de superficie no iónicos iónicos forman con una solución solución yodo-yodura yodo-yodurada da un complejo coloreado, susceptible de una determinación espectrométrica. · Proced Procedimi imient ento: o: añadir a 10 ml de muestra 0.25 ml de solución yodo-yodurada. Esperar 5 min y después efectuar la lectura a 500 nm en el espectrómetro · Observ Observacio aciones nes:: - método específico de detergentes no iónicos. 5. PRINCIPALES FOCOS DE CONTAMINACIÓN POR DETERGENTES. El origen de los detergentes en los cursos de aguas se debe a tres focos principales: -

La industria. Las aglomeraciones urbanas. La agricultura y la ganadería.

La industria contribuye en la contaminación de las aguas dulces con el vertido desproporcionado e incorrecto de aguas de limpiado. Las aglomeraciones urbanas producen grandes cantidades de aguas residuales o aguas negras, que también afectan a la contaminación de las aguas dulces. Al igual que el sector agrícola-ganadero. Tanto en la industria, en los centros urbanos o en la agricultura-ganadería se realizan actividades de limpieza bien sea de planta, de lavado de la ropa o bien, de la limpieza de un establo, por ejemplo. Y para dichas actividades son necesarios los detergentes. El hombre es el causante de generar una serie de residuos en las que intervienen los detergentes, que dan lugar a la contaminación de las aguas dulces. Hay que tener en










Debe tenerse en cuenta ante esto que, el agua de los ríos y torrentes es el vehículo principal de transporte de los contaminantes; y como consecuencia, estos cuatro factores se ven afectados por la presencia de los detergentes. Tanto la actividad natural como humana contribuyen a la contaminación orgánica de las aguas naturales. Y para poder determinarla, hay una serie de parámetros que indican el grado de contaminación: TOC (Total Organic Carbon), DQO (Chemical Oxygen Demand) y DBO (Biological Oxygen Demand).

• Demanda bioquímica de oxígeno (DBO): Mide la cantidad de oxígeno consumido en la eliminación de materia orgánica del agua, mediante procesos biológicos aeróbicos. En general, se refiere al oxígeno consumido en 5 días, (DBO)5, y se mide en ppm de oxígeno. Estima el oxígeno gastado en la descomposición biológica de una muestra y es la simulación del proceso microbiano de autopurificación. La reacción que tiene lugar en la descomposición de los materiales biodegradables o “contaminantes carbonáceos” (sustancias similares a los azúcares), que corresponden al 60-70 % es: C6 H12 O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O Las aguas subterráneas suelen contener menos de 1 ppm. Un contenido mayor es indicativo de contaminación. En aguas superficiales el contenido es muy variable. Y en aguas residuales domésticas se sitúa entre 100 y 350 ppm. Un río se clasificará según su nivel de (DBO) 5 en: CLASIFICACIÓN

(DBO)5 a 20 ºC en ppm

Muy limpio Limpio Bastante limpio Dudoso Sucio

1 2 3 5 ≥5

• Demanda química de oxígeno (DQO):












Si se obtienen valores elevados de DBO y DQO, esto querrá decir que hay un alto contenido de materia orgánica en disolución, por lo que habrá un gran consumo de oxígeno y un consecuente empobrecimiento de los niveles de oxígeno en las aguas. Aquí ya se encuentra uno de los principales problemas que representan los detergentes en las aguas naturales, ya que afectan a la oxigenación del agua, dificultando la existencia de los organismos vivos que habitan el medio acuático. La época en la que se agrava esta situación se corresponde al verano o períodos de estiaje, cuando hay altas temperaturas. Y las zonas del río que se ven más afectadas son los remansos, los estanques y aquellas zonas en las que el agua lleve poca velocidad.

• Carbón orgánico total (COT): Permite la determinación de materia orgánica en un residuo rápidamente y requiere una pequeña cantidad de muestra, dando una lectura instrumental del resultado. Se trata de inyectar pocos microlitros de muestra en un tubo que contenga un catalizador y se mantiene a 900 ºC. El anhídrido carbónico que se produce por la oxidación de cualquier materia carbonácea presente se detesta por un analizador IR. Todo el C orgánico se oxida pues a CO 2. 7. LA ACCIÓN NOCIVA DE LOS DETERGENTES. 7.1. SOBRE LAS AGUAS: Los detergentes contaminan las aguas de ríos, arroyos y lagos. No sólo son ligeramente tóxicos, sino que presentan problemas de formación de espumas y pueden interferir los procesos de floculación y coagulación y afectar a la oxigenación del agua. Los detergentes inhiben las oxidaciones biológicas y químicas que se producen en el










Se ha descrito que un detergente contiene tensoactivos, pues bien, algunos de estos tensoactivos causan espumas permanentes sobre la superficie de las aguas de los ríos. Estas espumas impiden la transferencia de oxígeno de la atmósfera al agua y son la causa de la alteración de la calidad del agua y la vida acuática. La formación de espumas dificulta y paraliza los procesos de depuración artificial o natural, debido a que aparecen proteínas, partículas sólidas, sales minerales,... A la formació formación n de espumas espumas contribuy contribuyen en también también el pH, la temperatura temperatura y los contenid contenidos os 2+ 2+ de Ca y Mg del agua. En los ríos, los contenidos límite de ABS (componente que se tratará posteriormente) que provocan la aparición de espumas pueden ser del orden de 0.3 a 1 mg/l. En el agua destilada, por ejemplo, son necesarios 5 mg/l de ABS para provocar la aparición de espumas poco abundantes e inestables, mientras que en un agua que contenga 5 mg/l de Mg2+ son suficientes 0.5 mg/l de ABS. Y aunque producen un sabor desagradable de las aguas, no son tóxicos para bacterias, algas, ictiofauna y otros organismos del curso del agua si la concentración de los detergentes detergentes no supera los 3 mg/l. Aún así, los agentes activos de superficie que forman los detergentes favorecen la acumulación de fenoles y otras sustancias olorosas en la carne de los peces. Y algunos organismos se podrían ver perturbados con concentraciones superiores a 100 µg/l. La toxicidad de los detergentes para los animales depende de la especie y el individuo. Y en lo referido a los peces que puedan habitar los cursos de los ríos, varios autores como LECLERC, DEULAMINCK y otros, confeccionaron tablas de dosis letales mínimas en las que a 18-23 ºC oscilan los 6 -7 mg/l. Pero la contaminación del agua se debe principalmente a los nutrientes, en exceso por la presencia de fosfatos (proceso de eutrofización) y a las aguas residuales urbanas por el uso de detergentes domésticos. La presencia de compuestos de fósforo en un afluente contamina la corriente de agua que los recibe. Y los detergentes, tanto de uso doméstico como industrial, contienen










los fosfatos abonan las aguas de tal forma que las algas crecen sin control; se consume un exceso de oxígeno disuelto; y finalmente, la vida acuática sufre gravemente, dando lugar a la muerte de los peces y toda especie que necesite de un nivel de oxígeno mínimo. Y aunque el exceso de nutrientes como fosfatos y nitratos está limitado por el dióxido de carbono, que en combinación con la temperatura forma un factor determinante en el dominio de las algas, el ritmo natural de éstas se ve modificado. Los detergentes resultan nocivos en el desarrollo de las formas de plancton propio de las aguas dulces. Y esto se ve afectado aún más durante la época primaveral. La proporción de polifosfatos en los detergentes no es muy elevada (6 %), pero el alto consumo de estos productos puede puede originar serios problemas problemas en las aguas naturales. naturales. Se estima que los detergentes y productos de limpieza en general dan lugar al 20-25 % de los fosfatos existentes en el medio ambiente; el resto proviene de vertidos directos de la industria, de la lixiviación de los fertilizantes aplicados al suelo y de los excrementos animales. Las aguas residuales urbanas no pueden quedar al margen, ya que los detergentes forman parte de éstas. Y así se puede observar una vez más la influencia de los detergentes de uso doméstico. Más de un 70 % de los detergentes consumidos son sintéticos y contienen un surfactante que disminuye la tensión superficial del agua, cuya fórmula molecular consiste en una cadena hidrocarbonada (parte hidrófoba) con un grupo polar como sustituyente (parte hidrófila). Y por variar la tensión superficial al disolverse, la presencia de detergentes dificulta la sedimentación primaria. Aunque como surfactante habitual se halla el dodecilbenceno sulfonato de sodio, que es un surfactante biodegradable (durante el ciclo de lavado se degrada un 95 %).










hidrófilo y un grupo hidrófobo, se utiliza tanto en los detergentes de uso doméstico como industrial y es el surfactante sintético más utilizado. Pero sólo se degrada degrada en condiciones aeróbicas. Se puede encontrar tanto en el agua como en el suelo, y tiene una vida media de entre 1 y 3 semanas en concentraciones de 1mg LAS/kg detergente y 5 mg LAS/kg detergente. Pero en la realidad, en las aguas residuales se encuentra en concentraciones concentra ciones mayores, por lo que su degradación no se lleva a cabo y resulta un componente tóxico y contaminante. Se ha comprobado que el LAS es un componente nocivo para el crecimiento y desarrollo de las carpas. Hoy en en día, día, la mayoría de detergentes son biodegradables y los mismos organismos organismo s del agua se encargan de degradar sus compuestos químicos, pero hay algunos detergentes que necesitan hasta 150 años para biodegradarse. Los detergentes son agentes activos de superficie que se emplean cada vez más, tanto para usos industriales como domésticos; y como consecuencia, su concentración aumenta constantemente en las aguas superficiales. Los microorganismos presentes en los cursos de agua y en las estaciones de depuración son susceptibles de degradar a los agentes de superficie, pero la biodegradabilidad es muy variable. Los alquilbenceno sulfonatos de cadena ramificada (productos duros) son extremadamente resistentes y no se destruyen prácticamente cuando se diluyen en las aguas de los ríos. En cambio, los alquilsulfatos y los alquilbenceno sulfonatos de cadena recta (productos espumantes) son sensibles a la degradación biológica y participan en la disminución de la concentración de oxígeno disuelto en las aguas superficiales, según los procesos de autodepuración. En general, la biodegradabilidad está relacionada al grado de ramificación de la cadena alquil y a su longitud. Un compuesto es tanto menos degradable cuanto más ramificado esté y cuanto menor sea el número de carbonos de la cadena. La biodegradación se traduce pues, en un ataque de la molécula en una extremidad de la cadena, con la formación de una función alcohol y una ácida, acortándose la cadena a continuación y progresivamente por oxidación; se abre el núcleo; y finalmente se degrada.










Si la granulación del suelo es fina, la superficie de depósito del detergente será mayor, dificultando el paso de líquido. Pero si la granulación del suelo es tal que los espacios son suficientemente grandes, el líquido puede penetrar por gravedad; mientras que si son pequeños, el factor dominante es la capilaridad y la penetración menor. Los fenómenos de filtración serán causa determinante en la contaminación del suelo y posterior del agua, donde la permeabilidad juega un papel fundamental. Los detergentes que provienen de la ganadería del lavado de establos, por ejemplo, pueden ser arrastrados por aguas de escorrentía superficial, y acabar en los cursos de agua natural o/y acuíferos, pasando por el suelo y ejerciendo los siguientes efectos: -

-

modifican las características físicas y la porosidad del suelo, así que los detergentes menos biodegradables pasan a los acuíferos y también modifican las propiedades de los pozos; probablemente, si hay una granja próxima a un pozo natural y se extrae una muestra, esta agua tendrá un alto nivel de fosfatos y surfactantes, consecuencia del uso de detergentes en la limpieza de la granja; alteran las características de la microflora y microfauna de las aguas que los arrastran. Y en consecuencia, modifican los procesos de infiltración; y además de crear problemas de formación de espumas, también inhiben los procesos de oxidación superficiales.

8. CÓMO SOLUCIONAR ALGUNOS DE LOS PROBLEMAS QUE PRESENTAN LOS DETERGENTES. Los detergentes tienden a plantear problemas de formación de espumas que pueden corregirse mediante la eliminación de éstas por medios mecánicos, como la lluvia, el riego a baja presión, vibraciones acústicas, por medios químicos con antiespumantes o simplemente utilizando detergentes nada o poco espumosos. Como ya se ha descrito, uno de los efectos que tienen los detergentes sobre nuestras












Estructura de la zeolita A. La zeolita A forma una red cúbica con 6 caras, en las que en cada una de ellas se encuentra un poro que conduce a una cavidad central. La existencia de estas cavidades confiere a la zeolita de las propiedades adecuadas para actuar como sustituto de los










Y en el siguiente gráfico, se observa la cantidad de Ca 2+ y Mg2+ residuales al cabo de 10 minutos de operación en función de la cantidad de zeolita A.










9. QUÉ HACER FRENTE A ESTE TIPO DE CONTAMINACIÓN. Para eliminar los detergentes que aparecen de las aguas usadas, existen una serie de métodos: 1.- Oxidación con catalizadores como el sulfato de Cu o Mn. 2.- Precipitación por agentes catiónicos formando complejos. 3.- Eliminación mediante coagulantes. 4.- Adsorción sobre carbón activo o Al, por ejemplo. 5.- Eliminación por emulsión. 6.- Eliminación mediante hongos y bacterias. 7.- Eliminación por intercambiadores iónicos. Aunque Aunque el hombre hombre podría podría evitar evitar en gran gran medid medida a la contamin contaminació ación n por por deter detergen gentes. tes. Posiblemente, si el vertido de residuos fuese controlado con una mayor eficacia, se evitarían procesos de eutrofización y muerte de nuestros ríos; y no observaríamos al contemplarlos cómo un rastro de espumas ahoga la poca vida que en ellos existe. Bastaría con no usar aquellos que contengan fosfatos. Quizás de esta manera se presionaría tanto a los fabricantes como al Ministerio de Medio Ambiente a adoptar medidas. Por una parte, los fabricantes tendrían que sustituir los fosfatos por zeolitas si no quisieran perder el ritmo










Antiespu Antiespumant mantes es

Silicona. Silicona.

0 –5

Perfumes

<1

Carga

Sulfato sódico.

5 – 45

Y a continuación, una tabla comparativa de los 8 detergentes domésticos más comunes para lavadora: DETERGENTES EN POLVO PARA LAVADORA

COLON Efecto Lejía Contenido Neto (Kg)

3

DIXAN Energía Azul

3

ELENA WIPP MICO ARIE LUZIL Automátic PROGR SKIP LOR L Oro Acción a ESS

3

2.5

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3

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Resistencia al desgaste Incrustaciones Efecto sobre los colores

Muy Bueno Muy Bueno Muy Bueno Muy Bueno Muy Bueno Bueno Muy Bueno

Muy Bueno

Bueno

Bueno

Bueno

Muy Muy Muy Bueno Bueno Muy Bueno Bueno

Muy Muy Bueno Muy Muy Bueno

Bueno

Bueno

Muy Muy Bueno Muy Bueno Muy Aceptabl Bueno Bueno e

10. BIBLIOGRAFÍA. · “Análisis de aguas. Aguas Aguas naturales, aguas aguas residuales, aguas aguas de mar”. J.RODIER. Ed. Omega; 1990. · “Contaminación “Contaminación e Ingeniería Ingeniería Ambiental. Contaminación Contaminación de aguas”. aguas”. J.L.BUENO, J.L.BUENO, H.SASTRE, A.G.LAVIN. Ed. FICYT; 1997. · “Contaminación “Contaminación e Ingeniería Ingeniería Ambiental. Ambiental. Principios Principios generales y actividades actividades contaminantes”. J.L.BUENO, H.SASTRE, A.G.LAVIN. Ed. FICYT; 1997. · Depuración de aguas residuales”. residuales ”. A.HERNÁNDEZ A.HERNÁNDEZ MUÑOZ. Ed. Paraninfo; 4ª edición,

Los Detergentes y El Medio Ambiente

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