Proyecto de I+D+I: Remediación de suelos mediante oxidación química mejorada con surfactantes

Los derrames accidentales o intencionados de vertidos líquidos con compuestos orgánicos tóxicos como hidrocarburos, disolventes clorados o pesticidas han ocasionado cientos de focos de contaminación locales del suelo y del agua subterránea, con el riesgo que esto supone para la salud humana y el medioambiente. Muchos de estos vertidos son hidrófobos (Figura 1) y forman fases orgánicas (NAPL, del inglés Non-Aqueous Phase Liquid), algunas más ligeras que el agua (LNAPL, Light Non-Aqueous Phase Liquid), que flotan sobre el nivel freático, y otras más densas que el agua (DNAPL, Dense Non-Aqueous Phase Liquid), que migran por gravedad por el freático, quedando retenidas en las zonas de menor permeabilidad. Dada su hidrofobicidad, generan además un penacho de contaminación del agua subterránea, como se muestra en la Figura 2, y si son componentes volátiles generan gases tóxicos que pueden llegar a la atmósfera. La baja biodegradabilidad y alta toxicidad de estos compuestos orgánicos supone un riesgo importante para los posibles receptores del suelo y el agua subterránea.

Figura12

En este escenario, la oxidación química mejorada con surfactantes es una tecnología de remediación prometedora pero que aún requiere investigación. Los surfactantes son sustancias anfifílicas, con una parte hidrófoba y otra hidrófila, que aumentan la solubilización de los contaminantes atrapados en los poros del suelo, haciendo más accesible el contaminante al oxidante que se encuentra en la fase acuosa. Los oxidantes y surfactantes utilizados no generan productos tóxicos y son ambientalmente benignos. Al inyectar simultáneamente en el subsuelo el surfactante y oxidante, se aumenta la velocidad con que se elimina la masa de contaminantes orgánicos en la fase acuosa, como se muestra en la Figura 3, y se alcanzan valores de contaminación lo suficientemente bajos para permitir la posterior aplicación de técnicas de biorremediación o atenuación natural.

Figura3

En este proyecto vamos a estudiar la remediación de suelos contaminados mediante la adición simultánea (o en etapas) de surfactantes biodegradables y oxidantes. Con el fin de optimizar el proceso, para cada caso de contaminación concreto será necesario evaluar:

     i. la solubilización de los contaminantes por los surfactantes

     ii. la adsorción del surfactante en el suelo y el consumo improductivo de oxidante por el surfactante

     iii. el transporte reactivo de los contaminantes y surfactante en el subsuelo

     iv. el efecto del tratamiento en el crecimiento microbiano a corto y largo plazo

Para ello es necesario conocer la naturaleza y características del suelo (pH, capacidad de intercambio de cationes, tamaño de partícula, permeabilidad, etc.), el tipo de surfactante (iónico, no iónico, su estabilidad, etc.) y el tipo de contaminantes. Trabajaremos con suelos contaminados con distintos tipos de compuestos orgánicos (pesticidas clorados y vertidos de fuel), distintos tipos de surfactantes comerciales biodegradables (aniónicos y no iónicos) y distintos sistemas oxidantes (persulfato activado y peróxido de hidrógeno catalizado con hierro) que no generan productos tóxicos. Si se quiere aplicar un tren de tratamiento, siendo la última la etapa de biorremediación, es necesario evaluar el impacto del tratamiento en la población microbiana, por lo que se realizarán ensayos de toxicidad y de actividad biológica.

Esperamos mejorar el conocimiento sobre el comportamiento de surfactantes en el subsuelo, la capacidad de solubilizar los contaminantes, su interacción con los componentes naturalmente presentes en el suelo y con el oxidante (y activador o catalizador), así como la afectación que experimenta el suelo tras los diferentes tratamientos químicos. El objetivo es que, en función de las características determinadas del suelo y los contaminantes presentes en el mismo, podamos elegir el sistema oxidante-surfactante más adecuado para la remediación de un emplazamiento concreto.

Son muchos los emplazamientos contaminados por vertidos y derrames de estas fases orgánicas y son muchas las empresas y autoridades ambientales involucradas en su solución. Los avances en el conocimiento que se realicen durante el proyecto producirán un gran impacto en el diseño de estrategias de remediación efectivas, económicas y seguras para los sitios contaminados por NAPLs. En concreto, y muy relacionado con este proyecto se está colaborando actualmente con el Gobierno de Aragón y las empresas SARGA y EMGRISA en la eliminación de contaminantes clorados procedentes de residuos de la fabricación de lindano (pesticida obsoleto y prohibido por el convenio de Estocolmo) en los vertederos de Sardas y Bailín (Sabiñánigo). También se colabora con otras empresas, como AECOM, en el estudio de la aplicación de surfactantes en la remediación de suelos y aguas contaminados por fuel. El conocimiento científico técnico desarrollado en este proyecto se aplica tanto en proyectos demostrativos (LIFE SURFING) como en contratos con empresas. Además, se realiza difusión de los resultados del proyecto a través de foros nacionales e internacionales en los que participan los investigadores del proyecto y de la publicación en revistas científicas y comunicaciones a congresos.

Investigador/a principal - Acerca del autor/a
Aurora Santos

Aurora Santos López es catedrática de Ingeniería Química en la Universidad Complutense de Madrid. Es directora del grupo de investigación INPROQUIMA, y coordinadora del Programa CARESOIL de la Comunidad de Madrid. En el proyecto participan investigadores de los grupos INPROQUIMA y SIAM de la UCM. Más detalles de la actividad del grupo puede consultarse en su página web (https://www.ucm.es/inproquima).