Descripción

Son frecuentes los problemas de emplazamientos contaminados por derrames accidentales o intencionados de vertidos líquidos que contienen compuestos orgánicos tóxicos como hidrocarburos, disolventes clorados o pesticidas. Esto ha originado cientos de focos de contaminación local 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, forman fases líquidas no acuosas (NAPL), algunas más ligeras que el agua (LNAPL), que flotan sobre el nivel freático, y otras más densas que el agua (DNAPL), que migran en vertical por gravedad, quedando retenidas en las zonas de menor permeabilidad. Dada su hidrofobicidad, la presencia de estos compuestos genera además un penacho de contaminación del agua subterránea, como se muestra en la Figura 1. Si son componentes volátiles, generan además 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.

Tras el bombeo de estas fases orgánicas todavía queda en el emplazamiento una fracción importante de estos compuestos, cuya viscosidad y tensión interfacial ha ido aumentando con el envejecimiento en el suelo. Estas fases residuales están atrapadas en los poros del suelo o retenidas en litologías de menor permeabilidad. Estos residuos orgánicos son difícilmente bombeables por técnicas convencionales, pero generan un penacho continuo de contaminación del agua subterránea. La inyección de surfactantes en el subsuelo y la posterior extracción del fluido inyectado puede eliminar una masa importante de esta contaminación residual del subsuelo en un tiempo más corto.

Figura 1. Vertidos de Fases Orgánicas en el suelo y penacho de contaminación generado en el agua subterránea. Vertido de compuestos más densos que el agua, DNAPL (izquierda) y menos densos que el agua, LNAPL (derecha).

¿Cómo funciona?

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, disminuyen la viscosidad de la fase orgánica y la tensión interfacial entre las fases orgánica y acuosa.

El tratamiento consiste en la inyección acuosa de un surfactante biodegradable en el subsuelo y extracción de la disolución inyectada, que contendrá el contaminante solubilizado o en emulsión. El surfactante solubiliza los contaminantes orgánicos y baja la viscosidad de la fase orgánica y la tensión interfacial entre las fases orgánica y acuosa, favoreciendo su extracción. El diseño adecuado de este tratamiento requiere conocer la interacción entre las fases líquidas, la cinética y el equilibrio de solubilización del contaminante, la cinética y equilibrio de adsorción del surfactante en el suelo y la cinética y equilibrio de absorción del surfactante en la fase orgánica, para seleccionar las dosis y tiempos de contacto adecuados. También requiere conocer la interacción entre las fases acuosa y orgánica en presencia de surfactante y su efecto sobre la viscosidad y la tensión interfacial.

Figura 2. Inyección de surfactantes en el subsuelo para la solubilización-movilización de la fase orgánica y recuperación de la contaminación del subsuelo por extracción.

Ventajas

Es especialmente indicada para la eliminación de fase orgánicas poco solubles y escasamente volátiles. Si hay una adecuada localización de la contaminación en el emplazamiento, la eliminación de contaminante que se logra con este tratamiento es órdenes de magnitud superior a la que se logra con los tratamientos tradicionales de bombeo de agua del subsuelo. La solubilidad de muchos contaminantes orgánicos en el agua subterránea es de pocos mg/L. Además, las fases orgánicas vertidas han envejecido y presentan elevada viscosidad y tensión interfacial, con lo que el bombeo normal no es eficaz en su movilización y extracción del subsuelo. Los surfactantes aplicados en estos tratamientos pueden aumentar la solubilidad de los contaminantes en la fase acuosa hasta centenas o miles de mg/L, en función de la concentración de surfactante aplicada. La viscosidad y tensión interfacial de esta fase orgánica pueden disminuir hasta 10 veces en presencia del surfactante. Los surfactantes utilizados son biodegradables y no interfieren con tratamientos posteriores de bioremediación o atenuación natural.

¿Dónde se ha desarrollado?

En el grupo INPROQUIMA (UCM, Fac CC Químicas) se dispone del conocimiento necesario y de las infraestructuras para llevar a cabo la selección del surfactante (o mezclas) más adecuado para la fase orgánica residual presente en el emplazamiento contaminado. Se caracteriza químicamente esta fase y se estudia su interacción con los distintos surfactantes para seleccionar la mezcla óptima en la disminución de viscosidad y tensión interfacial. Se realiza el modelado de los equilibrios termodinámicos entre fases, y de adsorción de surfactantes en el suelo. También se estudia la biodegradabilidad de los surfactantes inyectados y su efecto en la población microbiana. Se realizan ensayos en columna de suelo y en discontinuo y se dispone de quipos analíticos, software de modelado y optimización. Se dispone también de distintos tratamientos para la gestión de las soluciones extraídas con el surfactante y contaminante, con el objetivo de la eliminación selectiva del este último y la recuperación del surfactante.

Y además

El diseño del proceso SEAR y su aplicación se está aplicando con éxito por el grupo INPROQUIMA en colaboración con empresas en distintos emplazamientos contaminados, tanto por fases orgánicas ligeras (vertidos de fuel y diesel) como por fases orgánicas densas (compuestos clorados). El conocimiento y la experiencia adquirida en estos ensayos hace que el Grupo INPROQUIMA esté preparado para abordar el diseño de este tratamiento a la eliminación de fases orgánicas complejas y distintas litologías de suelos.

Contacto

© Oficina de Transferencia de Resultados de Investigación – UCM Facultad de Medicina. Edificio Entrepabellones 7 y 8. C/ Doctor Severo Ochoa, 7. 28040 Madrid. comercia@ucm.es

Descargas PDF

Versión en español

English version 

Clasificación

COMPLUTRANSFER

Ciencias e Ingeniería

Química

Investigador responsable

Aurora Santos López: aursan@ucm.es

Departamento: Departamento de Ingeniería Química y de los Materiales

Facultad: Ciencias Químicas