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Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 106 MODULO IV: RESIDUOS PELIGROSOS Residuos Peligrosos. Marco legal. Residuos agrarios. Residuos forestales. Destino y transporte de sustancias contaminantes en el suelo y subsuelo. Remediación de sitios contaminados. Sondeo y muestreo. Métodos de recuperación biológicos: bioremediación, landfarming, fitoremediación Estabilización y solidificación. Métodos térmicos. Enterramientos Industriales y de Seguridad (Ley Nacional de Residuos Industriales y Actividades de Servicio, Ley Nacional de Residuos Peligrosos). RESIDUOS INDUSTRIALES Se entiende por residuo industrial a cualquier elemento, sustancia u objeto en estado sólido, semisólido, líquido o gaseoso, obtenido como resultado de un procesos industrial, por la realización de alguna actividad de servicio , o por estar relacionado directa o indirectamente con la actividad, incluyendo eventuales emergencias o accidentes, del cual su poseedor, productor o generador no pueda utilizarlo, se desprenda o tenga la obligación legal de hacerlo. Los residuos industriales pueden clasificarse de la siguiente manera: Las decisiones técnicas y económicas tomadas en todas las fases del tratamiento de los residuos sólidos industriales (manipuleo. acondicionamiento, almacenamiento, recolección, transporte y disposición final) deben ser fundamentada en la clasificación de los mismos. Sobre la base de esta clasificación serán definidas las medidas especiales de protección necesarias en todas las fases, como así también los costos involucrados. Según la norma Norma Brasilera 10.004 los residuos son agrupados en tres clases: Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 107 Clase 1: Peligrosos Clase 2: No inertes Clase 3: Inertes Residuos Clase 1 (Peligrosos) Son los residuos sólidos o mezcla de residuos que en función de sus características de inflamabilidad, corrosividad, reactividad. toxicidad y patogenicidad, pueden presentar riesgo a la salud pública, provocando o contribuyendo a un aumento de la mortalidad o una incidencia en dolencias y/o presentar efectos adversos al medio ambiente cuando son manipulados en forma inadecuada. Residuos Clase 2 (No Inertes) Son aquellos residuos que no se encuadran en la Clase 1 y tampoco en la 3. Son los residuos que pueden tener combustibilidad, bíodegradabilidad o solubilidad en agua. Residuos Clase 3 (Inertes) Son aquellos residuos que sometidos al test de solubilizacíón, ninguno de sus constituyentes se solubilizan en concentraciones elevadas. Como ejemplo de estos materiales se pueden citar tejas, vidrios, ciertos plásticos y neumáticos que no son fácilmente degradarles. RESIDUOS PELIGROSOS Por lo antevisto, los procesos industriales generan una gama de residuos de naturaleza sólida, pastosa, líquida o gaseosa, con características corrosivas, reactivas, explosivas, tóxicas que presentan riesgos potenciales a la salud humana y al ambiente. Estos residuos son los denominados peligrosos. Existen otras fuentes residuos peligrosos como son los hospitales, el comercio y la minería. Los desechos peligrosos: son todas aquellas sustancias, materiales u objetos generados por cualquier actividad que, por sus características físicas, biológicas o químicas, puedan representar un peligro para el medio ambiente y la salud humana, según los define la Ley Nacional de Residuos Peligrosos 24.051. Los llamados residuos peligrosos universales o masivos, son residuos de origen domiciliario, comercial o industrial, que en virtud de presentar alguna característica de peligrosidad es conveniente su recolección diferenciada de los residuos sólidos urbanos. Ejemplos de estos residuos son: pilas, baterías de telefonía celular, tubos fluorescentes, tubos de neón (de alta presión de sodio y halógenos), cartuchos de toner, baterías de automóviles, entre otros. IDENTIFICACIÓN Existen tres enfoques para la clasificación de los residuos peligrosos (Yakowitz, 1988): 1- A través de una descripción cualitativa por medio de listas que indican el tipo, origen y componentes del residuo. 2-La definición del residuo a través de ciertas características que involucran el uso de pruebas normalizadas, por ejemplo pruebas de lixiviación donde el contenido de ciertas sustancias en el lixiviado determinan si el residuo es peligroso o no. 3- peligrosas dentro del mismo residuo. Cada una de estas tres alternativas tiene sus ventajas y desventajas. Mientras que la primera es más fácil de administrar, las otras dos presentan una descripción más clara y precisa de los residuos. Frecuentemente, los países utilizan una combinación de estos sistemas, dándole más énfasis a uno sobre el otro. Por ejemplo, en los Estados Unidos, la legislación provee un listado extenso de sustancias que confieren peligrosidad a un residuo y métodos analíticos para su detección. Asimismo, incluye esta más corta de residuos según el proceso productivo que lo origina (Environmental Protection Agency, EPA, 1980). En Alemania, el listado principal de residuos está Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 108 relacionado con su procedencia y la legislación señala los límites de concentración de ciertas sustancias químicas (Gemeinsomes Ministerialblatt, GMB, 1990). Algunos países de América Latina y el Caribe han legislado el control de los residuos peligrosos específicamente, Argentina (Argentina, 1992), Brasil (CETESB, 1985), Colombia (Colombia, 1986), México (1992), y Venezuela (Venezuela, 1988). En estas leyes se pueden encontrar definiciones y sistemas de clasificación de residuos peligrosos que han sido adaptados de la legislación de otros países o de convenios internacionales. Cabe destacar que el Convenio de Basilea (PNUMA, 1989) establece un sistema de clasificación de residuos peligrosos para el transporte transfronterizo de los mismos el cual ha sido adoptado para usos internos por algunos países, como por ejemplo Argentina (Anexo I de la Ley de Residuos Peligrosos, 1992). Los residuos peligrosos se identifican por el riesgo que presentan en: Inflamabilidad, Corrosividad, Reactividad, Toxicidad, Infecciosidad Lixiviabilidad, Teratogenicidad, Mutagenicidad; Carcinogenicidad, Radiactividad. A continuación se dan definiciones para las características de peligrosidad según la Ley Nacional de RESIDUOS PELIGROSOS Nª 24.051 y la Environmental Protection Agency, (1980) INFLAMABILIDAD Ley 24051: Residuos que: Presentan riesgo de ignición. Son inflamables bajo las condiciones normales de almacenaje, transporte, manipuleo, y disposición. Son capaces de agravar severamente una combustión una vez iniciada. Son capaces de originarfuegos durante tareas rutinarias de manejo (dichos fuegos pueden producir humos tóxicos y crear corrientes convectivas que pueden transportar dichos tóxicos) EPA: Un residuo es inflamable si presenta cualquiera de las siguientes propiedades: a. ser líquido y tener un punto de inflamación inferior a 60 C, conforme el método del ASTM-D93-79 o el método ASTM-D-3278-78 (de la American Society for Testing and Materials4), con excepción de las soluciones acuosas con menos de 24% de alcohol en volumen; b. no ser líquido y ser capaz de, bajo condiciones de temperatura y presión de 25 C y 1 atm, producir fuego por fricción, absorción de humedad o alteraciones químicas espontáneas y, cuando se inflama, quemar vigorosa y persistentemente, dificultando la extinción del fuego; c. ser un oxidante que puede liberar oxígeno y, como resultado, estimular la combustión y aumentar la intensidad del fuego en otro material. CORROSIVIDAD Ley 24.051 Residuos que presentan un riesgo para la salud y el ambiente debido a: Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 109 De ser depositados directamente en un relleno de seguridad y al entrar en contacto con otros residuos, pueden movilizar metales tóxicos. Requieren un equipamiento especial (recipientes, contenedores, dispositivos de conducción) para su manejo, almacenamiento y transporte, lo cual exige el empleo de materiales resistentes seleccionados. Pueden destruir un tejido vivo en caso de un contacto inadvertido. EPA: Un residuo es corrosivo si presenta cualquiera de las siguientes propiedades: a. ser acuoso y presentar un pH menor o igual a 2 o mayor o igual a 12.52; b. ser líquido y corroer el acero a una tasa mayor que 6.35 mm al año a una temperatura de 55 C, de acuerdo con el método NACE (National Association Corrosion Engineers), Standard TM-01-693, o equivalente REACTIVIDAD Ley 24051 Residuos de extrema inestabilidad y tendencia a explotar. Presentan alguna de las siguientes condiciones: Es inestable. Sufre cambios fácilmente sin detonación. Reacciona violentamente con agua. Forma mezclas potencialmente explosivas con agua. Si se mezcla con agua genera gases, vapores o humos tóxicos Es un portador de cianuros o sulfuros. Reacciona explosivamente si se somete a una acción iniciadora fuerte, si es calentado en condición confinada. Detona con facilidad, en condiciones normales de temperatura y presión. Es un explosivo. EPA: a. ser normalmente inestable y reaccionar de forma violenta e inmediata sin detonar; b. reaccionar violentamente con agua; c. generar gases, vapores y humos tóxicos en cantidades suficientes para provocar daños a la salud o al ambiente cuando es mezclado con agua; d. poseer, entre sus componentes, cianuros o sulfuros que, por reacción, libere gases, vapores o humos tóxicos en cantidades suficientes para poner en riesgo a la salud humana o al ambiente; e. ser capaz de producir una reacción explosiva o detonante bajo la acción de un fuerte estímulo inicial o de calor en ambientes confinados La Ley Naccional y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) consideran a los residuos explosivos como un sub-grupo de los residuos reactivos. Un residuo es explosivo si presenta una de las siguientes propiedades: a. formar mezclas potencialmente explosivas con el agua; b. ser capaz de producir fácilmente una reacción o descomposición detonante o explosiva a 25 C y 1 atm; c. ser una sustancia fabricada con el objetivo de producir una explosión o efecto pirotécnico. LIXIVIABILIDAD Residuos que en caso de ser dispuestos en condiciones no apropiadas pueden originar lixiviados donde los constituyentes nocivos de dichos residuos migren al ambiente en concentraciones tóxicas. TOXICIDAD Ley 24051: Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 110 Residuos o sus productos metabólicos que poseen la capacidad de, a determinadas dosis y luego de haber estado en contacto con la piel o las mucosas, o de haber penetrado en el organismo por cualquier vía, provocar por acción química o químico - física un daño en la salud, funcional u orgánico, reversible o irreversible. Un residuo es tóxico si tiene el potencial de causar la muerte, lesiones graves, efectos perjudiciales para la salud del ser humano si se ingiere, inhala o entra en contacto con la piel. Para este efecto se consideran tóxicos los residuos que contienen los siguientes constituyentes: (PNUMA, 1989). Metales carbonilos Berilio y sus compuestos Cromo hexavalente y sus compuestos Compuestos de cobre Compuestos de zinc Arsénico y sus compuestos Selenio y sus compuestos Cadmio y sus compuestos Antimonio y sus compuestos Telurio y sus compuestos Mercurio y sus compuestos Talio y sus compuestos Plomo y sus compuestos Compuestos inorgánicos del flúor, con exclusión del fluoruro cálcico Cianuros inorgánicos Asbesto (polvo y fibras) Compuestos orgánicos del fósforo Cianuros orgánicos Fenoles, compuestos fenólicos, incluyendo clorofenoles Esteres Solventes orgánicos halogenados y no halogenados Cualquier sustancia del grupo de los dibenzofuranos policlorados Cualquier sustancia del grupo de las dibenzoparadioxinas policloradas Otras sustancias organohalogenadas Se ha optado por una definición de toxicidad totalmente cualitativa para evitar análisis sofisticados de laboratorio para la clasificación de los residuos. Sin embargo, una definición más exacta requiere la utilización de límites cuantitativos de contenido de sustancias tóxicas el uso de definiciones que establecen la LC50 (concentración letal media que mata al 50% de los organismos de laboratorio), tales como las que se usan en los Estados Unidos (Environmental Protection Agency, 1980) o en el Estado de S ao Paulo, Brasil (CETESB, 1985). INFECCIOSIDAD Residuos capaces de provocar una enfermedad infecciosa. Un residuo se considera infeccioso si contiene microbios patógenos con suficiente virulencia y en tal cantidad, de modo que la exposición al residuo por parte de un huésped sensible pueda derivar en una enfermedad infecciosa. MUTAGENICIDAD Residuos que pueden provocar mutaciones en el material genético de las células somáticas o de las células germinales. Las mutaciones en las células corporales pueden ser causantes de cáncer; mientras que las mutaciones en las células germinales se pueden transmitir hereditariamente. CARCINOGENICIDAD Residuos capaces de originar cáncer. Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 111 RADIACTIVIDAD Residuo que emite espontáneamente radiaciones a un nivel mayor que el de base. Radiación significa la emisión de alguno o algunos de los siguienteselementos: neutrones alfa, beta, gama, o rayos X, y electrones de alta energía, protones u otras partículas atómicas; exceptuando ondas de sonido o de radio y luz visible infrarroja o ultravioleta. TERATOGENICIDAD Residuos que por su composición producen efectos adversos sobre el feto, pudiendo provocar la muerte del embrión, u ocasionar deformaciones, o conducir a una norma del desarrollo intelectual o corporal. SISTEMAS DE IDENTIFICACIÓN DE MATERIALES PELIGROSOS METODOS FORMALES DE IDENTIFICACIÓN En este conjunto de sistemas, encontraremos que todos se hallan descriptos en Manuales, Guías de Procedimiento o documentación que poseen validez internacional, o para determinados grupos de países o para algunos países en particular, implementados mediante Códigos, Normas y Procedimientos. Dentro de estos métodos citaremos a los siguientes: SISTEMA DE IDENTIFICACIÓN DE LAS NACIONES UNIDAS.(adoptado por la Ley 24.051 `para identificar recipientes y transporte con residuos peligrosos Para realizar la clasificación de los materiales peligrosos se tiene en cuenta el tipo de riesgo que genera cada uno, de tal forma se los agrupa en NUEVE (9) clases. SISTEMA DE IDENTIFICACIÓN DE PELIGROS NFPA 704 M. SISTEMA DE IDENTIFICACIÓN DE LA DOT. SISTEMA DE IDENTIFICACIÓN DE LA UNION EUROPEA. SISTEMA DE IDENTIFICACIÓN DE HAZCHEM. SISTEMA DE IDENTIFICACIÓN DE PRODUCTOS FITOSANITARIOS. RESIDUOS HOSPITALARIOS Se denominan residuos hospitalarios al conjunto de residuos que genera un hospital durante la realización de sus actividades y que de acuerdo con su origen dentro del establecimiento asistencial son más o menos contaminantes. En este punto no hay total coincidencia entre diferentes organismos públicos de todos los países, pero se considera "residuo infeccioso" a "aquél que es capaz de producir una enfermedad infecciosa". Como no existe un test lo suficientemente confiable para valorar la infectividad de los residuos, es el motivo por el cual esta definición queda marcada con una gran subjetividad, lo que conduce a que los volúmenes de residuos infecciosos dentro de los residuos hospitalarios tengan una gran variabilidad. Es en este punto donde no concuerdan las regulaciones actuales. Para el análisis más preciso de este concepto se deben tener en cuenta los siguientes requisitos básicos: *Presencia de un agente infeccioso en el residuo. *Concentración suficiente del agente infeccioso, como para tener capacidad infectiva. *Presencia de un huésped susceptible. *Presencia de una puerta de entrada para el acceso del gérmen al huésped. Clasificación de residuos hospitalarios Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 112 La clasificación propuesta por el CEPIS en la "Guía para el manejo interno de residuos sólidos en los centros de atención de salud", tiene como objetivo fundamental orientar la implantación de un sistema organizado de gestión de residuos sólidos dentro de los hospitales, con la finalidad de controlar y reducir los riesgos para la salud relacionados con el manejo de los residuos peligrosos generados. La guía propone un sistema de clasificación simplificado, el cual considera: Residuos Infecciosos Son los residuos generados durante las diferentes etapas de la atención de salud (diagnóstico, tratamiento, inmunizaciones, investigaciones, etc.) que contienen patógenos en cantidad o concentración suficiente para contaminar a la persona que se exponga a ellos. Estos residuos pueden ser, entre otros: materiales provenientes de salas de aislamiento de pacientes; materiales biológicos; sangre humana y productos derivados; residuos anatómicos patológicos y quirúrgicos; residuos punzocortantes; residuos de animales. Residuos especiales Son aquellos generados durante las actividades auxiliares de los centros de atención de salud que no hayan entrado en contacto con los pacientes ni con los agentes infecciosos. Constituyen un peligro para la salud por sus características agresivas, tales como: corrosividad, reactividad, explosividad, toxicidad, inflamabilidad o radiactividad. Estos residuos se generan principalmente en los servicios auxiliares de diagnóstico y tratamiento; directos complementarios y generales. Pueden ser, entre otros: residuos químicos y peligrosos; residuos farmacéuticos y residuos radiactivos. Residuos comunes Son aquellos generados por las actividades administrativas, auxiliares y generales, que no corresponden a ninguna de las categorías anteriores, no representan peligro para la salud y sus características son similares a las que presentan los residuos domésticos comunes. Se incluye en esta categoría a los papeles, cartones, cajas, plásticos, restos de la preparación de alimentos, y materiales de la limpieza de patios y jardines, entre otros. Los residuos infecciosos, a su vez, se pueden clasificar en: RESIDUOS LIQUIDOS. Los residuos líquidos (sangre, heces, vómitos, orina, secreciones y otros líquidos corporales) pueden desecharse por el inodoro, o equipo sanitario similar. Esto es posible cuando los efluentes son vertidos a la red sanitaria. Si el establecimiento no cuenta con conexión a la red sanitaria deben ser tratados previamente. Debe tenerse especial cuidado cuando se desechan los líquidos para evitar manchas en las paredes, sanitarios, mobiliario, pisos, y se deben manipular con guantes, lo cual no invalida el lavado de las manos. RESIDUOS SOLIDOS Es importante colocarlas en bolsas de polietileno de 60 a 120 micrones (si son de menor micronaje se debe emplear doble bolsa) identificadas adecuadamente (bolsa roja). Las bolsas deben estar en contenedores resistentes, de fácil lavado y con tapa, ubicados en un lugar próximo al sitio donde se genera el residuo. Luego de completarse la capacidad de la bolsa (hasta 3/4 partes de su capacidad) es necesario cerrarla firmemente y depositarla en un sitio destinado exclusivamente para esto. Los residuos deben permanecer el menor tiempo posible en las áreas técnicas. Las bolsas se trasladarán sin arrastrar, preferentemente en un contenedor que facilite su movilización. Es conveniente que cada institución determine el camino de circulación de los residuos y que esto se haga en el horario de menor tránsito de pacientes y personal. RESIDUOS CORTOPUNZANTES Tales como agujas y bisturís. Deben almacenarse en recipientes de paredes rígidas, resistentes a cortes y pinchaduras y especialmente que no permitan la recuperación de los residuos de su interior para lo cual la boca de la tapa debe ser pequeña. Algunos contenedores están dotados de maquinas que rompen las agujas previo a su Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 113 deposito en el recipiente. El encapsulado es la opción más económica de disponer los objetos punzocortantes. Cuando se llenan tres cuartos del envase utilizado, se vierten sustancias, tales como: cemento líquido, arena bituminosa o espuma plástica, hasta llenar el envase. Cuando la sustancia se seca, el envase puede ser dispuesto en un relleno o dentro de las instalaciones del hospital. Este método es simple, seguro, de bajo costo y también puede aplicarse a productos farmacéuticos.Sin embargo, no es recomendable para residuos infecciosos no cortantes. Se consideran residuo infeccioso a: *Residuos microbiológicos: -Medios de cultivo y todo material empleado en el laboratorio de microbiología para el cultivo y conservación de agentes microbianos -Sangre y productos derivados de la sangre. -Tejidos y órganos humanos. *Todo instrumental o material punzo-cortante (agujas). *Restos anatómicos parciales o completos de animales contaminados empleados en investigación. Otras instituciones agregan a los anteriores: -Equipos de laboratorio contaminados. -Residuos de cirugía y autopsia. -Residuos generados en la unidad de diálisis -Equipo médico contaminado o potencialmente contaminado Gestión de residuos hospitalarios El manejo adecuado de los residuos hospitalarios, repercute sobre la salud de los trabajadores, de los usuarios del hospital, y también de toda la población, a través del cuidado del medio ambiente. Los residuos comunes sin capacidad infecciosa ni tóxica, los cuales no están relacionados con la atención de los pacientes, por ejemplo envoltorios del material desechable, papeles, cartones, latas, envases, restos de comida, aerosoles, etc, se deben depositar en una Bolsa NEGRA y el destino final puede ser la recolección domiciliaria Los residuos biopatogénicos, como los líquidos, se deben depositar en el inodoro, y el destino final será la red cloacal. Con los sólidos, como material cortopunzante, se debe usar un contenedor de paredes rígidas y una posterior incineración. Otros sólidos como materiales de microbiología o que hayan estado en contacto real o potencial con fluidos del paciente, como instrumental, material y equipo de laboratorio, tubuladuras, sondas, gasas, apósitos o guantes, se deben depositar en una bolsa ROJA, para posteriormente incinerar. Los residuos tóxicos o especiales químicos y radioactivos que pueden causar enfermedades por sus propiedades físicas o químicas, como por ejemplo ácidos fuertes, sustancias volátiles, citotóxicos o elementos radioactivos, se deben tratar según las disposiciones vigentes de cada institución y país. Entre los aspectos a considerar en la planificación de la recolección y transporte interno de los residuos generados en un centro de atención de salud se tienen: El horario y la frecuencia de recolección deberán ser conocidas por todo el personal. Se deberán evitar las rutas de alto riesgo y seleccionar el recorrido más corto posible entre el lugar de generación y el almacenamiento Los vehículos de recolección y transporte interno deberán contar con identificación de acuerdo al tipo de residuo y deberán ser desinfectados periódicamente La recolección y el transporte externos deberán tomar en cuenta los siguientes aspectos: Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 114 Los vehículos deben estar revestidos internamente con acero inoxidable o aluminio para proporcionar una superficie lisa e impermeable, de tal manera que se eviten derrames de cualquier materia. Las esquinas y ángulos deben ser cubiertos para prevenir la permanencia de material residual. Debe estar provisto de una puerta con llave y un sistema de ventilación. El vehículo que transporte residuos contaminados debe mostrar en la parte delantera y posterior una señal pintada alusiva al tipo de residuo que transporta, con letras de por lo menos 80 mm de altura. La altura de la plataforma o buzón de carga no debe exceder de 1,20 m. Cuando la capacidad del vehículo sobrepasa 1 ton, debe disponer de dispositivos mecánicos de descarga. Una vez completada la ruta, el vehículo debe ser limpiado y desinfectado en un lugar adecuado. Todos los residuos resultantes del proceso se deben disponer adecuadamente. El vehículo debe tener el equipo y desinfectante necesarios para enfrentar derrames ocasionales de residuos durante su manipulación. Tratamiento de residuos infecciosos Un inadecuado diseño o operación inadecuada de los sistemas de tratamiento pueden generar problemas de contaminación ambiental, por lo que es importante prevenir esta posibilidad mediante la selección correcta de la alternativa a utilizar y la capacitación del personal a cargo de su operación. El tratamiento de los residuos hospitalarios se efectúa por diversas razones: Eliminar su potencial infeccioso o peligroso previo a su disposición final Reducir su volumen Volver irreconocibles los desechos de la cirugía (partes corporales) Impedir la inadecuada reutilización de artículos reciclables Los métodos considerados válidos en la actualidad son: *Incineración (hornos pirolíticos) *Esterilización por autoclave (calor húmedo) *Descontaminación química. *Compactación-trituración combinado con descontaminación química. *Inactivación térmica (microondas) *Esterilización por autoclave combinado con trituración y compactación. Incineración Los residuos son quemados bajo condiciones controladas para oxidar el carbón y el hidrógeno presente en los residuos. Este método se utiliza para tratar varios tipos de residuos. Los materiales no incinerables permanecen como residuos. Los incineradores deben contar con doble cámara: primaria, con temperaturas entre 600 y 850C y secundaria alrededor de 1.200C; además de contar con filtro y lavador de gases. Ventajas Destruye cualquier material que contiene carbón orgánico, incluyendo patógenos. Reduce en un 80 a 95% el volumen y masa del material a ser dispuesto en los rellenos. Se puede recuperar la energía para generar vapor y/o electricidad. Desventajas Las emisiones gaseosas contienen varios contaminantes. La operación y mantenimiento son complejos. Los costos de capital, mantenimiento y operación son elevados. Esterilización a vapor - Autoclave Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 115 Los residuos son expuestos a altas temperaturas mediante la inyección de vapor y alta presión, lo que permite destruir los patógenos. Comúnmente se acepta temperaturas de 120 °C y con un tiempo de residencia de media hora o más dependiendo de la cantidad del residuo. Factores Condicionantes Tipo de residuo Características de los empaques Volumen de residuos y su distribución en la cámara Indicador de control biológico : Bacillus stereothermophilus Desinfección Química Los procesos incluyen el contacto de los residuos hospitalarios con desinfectantes químicos. Los materiales entran a un baño donde son mezclados con el desinfectante. Los líquidos resultantes, incluyendo cualquier rezago del agente desinfectante, son descargados al sistema de alcantarillado, mientras que los sólidos ya desinfectados son dispuestos en el relleno. La eficiencia de desinfección depende del tipo de desinfectante utilizado, se deben controlar factores como concentración, temperatura, pH. Tiempo de contacto del desinfectante con los residuos. Los desinfectantes son: Dióxido de cloro Hipoclorito de sodio Óxido de etileno Gas formaldehído y otros Ventajas Costo moderado de inversión y operación. Económico para establecimientosde tamaño medio y grandes. Operación relativamente sencilla por la automatización del equipo. Desventajas Los productos químicos usados como desinfectantes son a veces sustancias peligrosas y requieren precauciones en su manejo. Los residuos contienen remanentes de sustancias químicas y en ciertos casos se requiere tratar los efluentes. La desinfección puede ser incompleta cuando el contacto con el residuo es difícil, excepto cuando el equipo esta acoplado con un sistema de destrucción mecánica. RESIDUOS AGRARIOS Clasificación Comprenden los siguientes tipos y sectores que en función de su actividad generarán una serie de productos que, como todos los residuos y subproductos pueden ser valorizables o no según diversos factores. A: RESIDUOS AGRÍCOLAS A.1 EXPLOTACIONES AGRICOLAS Fertilizantes Productos agrosanitarios Residuos de cultivo A.2. INDUSTRIAS AGRICOLAS Transforman, conservan y manipulan productos procedentes de la agricultura. Entre ellas se encuentran: Extracción y refinado de aceite y fabricación de grasas vegetales Fabricación de conservas vegetales Industrias del pan, bollería, pastelería Industria del azúcar Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 116 Industrias enológicas Industria del tabaco Elaboración de mieles y ceras B. RESIDUOS FORESTALES B.1.EXPLOTACIONES FORESTALES Biomasa forestal resultante del mantenimiento y de laboreos silvícolas Restos de biomasa procedentes de cortas y preparación B.2 INDUSTRIAS FORESTALES Residuos de fábricas de celulosa y papel Restos de madera (astillas, aserrín, cortezas) C. RESIDUOS GANADEROS C.1 EXPLOTACIONES GANADERAS excretas sólidas y líquidas desinfectantes antibióticos detergentes plaguicidas C.2 INDUSTRIAS GANADERAS industrias lácteas leche, queso, yogur, caseína, lactoalbúmina, etc industrias cárnicas: mataderos, embutidos, tripas, salchichería, etc. EFLUENTES AGRARIOS Las aguas procedentes de las industrias agrarias pueden agruparse en : a) aguas con productos minerales y orgánicos. b) aguas con productos orgánicos a) aguas con productos minerales y orgánicos se originan en: Industria de celulosa y papel Industrias textiles Industrias de la piel Destilerías de madera Los agentes contaminantes que tienen esta agua son: Detergentes y sales Hidrocarburos y derivados(benzol, alquitranes, fenoles, etc) Aceites minerales Grasas Colorantes Taninos Sulfuros Lejías B) aguas con productos orgánicos Producidas en explotaciones e industrias con pocos procesos químicos: Explotaciones agrarias: o Explotaciones agrícolas o Explotaciones forestales o Mataderos e industrias derivadas o Explotaciones ganaderas(vacuno, porcino, ovino, avícolas, etc) Industrias agroalimentarias: o Plantas lecheras y de derivados Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 117 o Destilerías de alcoholes o Industria cervecera o Azucareras o Industrias del almidón o Industrias de las féculas o Fábricas de conservas y zumos (frutos y legumbres) o Silos o Industrias del aceite y derivados o Industrias de elaborados a partir de cereales. Los contaminantes producidos son en su mayoría de carácter orgánico, salvo en los casos de explotaciones agrícolas y forestales donde se plantea el problema del uso de plaguicidas Gran parte de estos productos se arrastrados por las lluvias y viento agregándose los primeros a los cursos de agua y los segundos a las nubes y precipitaciones. Los agentes contaminantes son los siguientes: Residuos de animales y vegetales: carne, huesos, pelos, fibras, vegetales, etc Residuos físicos procedentes de arrastres y lavados: tierra, arenas, arcillas, partículas insolubles Productos putrescibles: grasa, azúcares, dextrinas proteínas, fermentos, alpechines (de industrias oleícolas) Químicos diversos: sales disueltas, plaguicidas, etc A CONTINUACIÓN VEMOS ALGUNAS SUSTANCIAS CUYOS RESIDUOS PUEDEN AFECTAR EL AMBIENTE: FERTILIZANTES En los sistemas agrícolas el hombre interviene a fin de obtener el máximo rendimiento, incorporando energía y materia, entre ésta última se encuentran los fertilizantes que pueden ser orgánicos o minerales. Los fertilizantes inorgánicos suelen tener efecto sobre la acidez del suelo, algunos como los potásicos (cloruro potásico, sulfato potásico) o superfosfatos (escoria, roca fosfórica) no tienen efectos, pero otros como los amoniacales producen acidez o aumentan el pH como es el caso de los nitratos combinados con bases (Na, Ca) y las cianamidas cálcicas. El abuso de nitratos provoca acumulación de éstos en vegetales de hojas verdes, por ejemplo, en la espinaca la que una vez consumida provoca la reducción del nitrato a nitrito y éste a amonio el que se combina y constituye las nitrosaminas, sumamente tóxicas. De igual forma el exceso de nitrógeno y fósforo a los cuerpos de agua superficial terminan por provocar eutroficación. Los fertilizantes minerales no constituyen fórmulas puras y aportan metales pesados al medio ambiente. Debe considerarse además que los fertilizantes minerales no constituyen fórmulas puras y aportan metales pesados al medio. Por otra parte, los abonos orgánicos favorecen una conformación sólida de estructura del suelo, aumentan el contenido en humus, favoreciendo a la microflora, microfauna y entomofauna del epidedon. PRODUCTOS AGROSANITARIOS Son materias que evitan plagas y enfermedades y son utilizados tanto en actividad ganadera como agrícola y forestal, entre ellos se encuentran: DESINFECTANTES ANTIBIÓTICOS DETERGENTES PLAGUICIDAS Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 118 Tienen efectos diferentes según producto, receptor, época de aplicación, cantidad de aplicación. Desinfectantes y antibióticos Alteran composición normal de la microflora y microfauna, al eliminar algunas especies y favorecer a las más resistentes. Detergentes Entre sus efectos podemos citar: Alteran las características de la microflora Alteran las características de la microfauna Alteran las características del agua que los arrastra Modifican en consecuencia la infiltración Modifican las características físicas del suelo Modifican la porosidad del suelo Pasan a los acuíferos especialmente los menos biodegradables Inhiben la oxidación especialmente los aniónicos Modifican las características de las aguas de los pozos y los contaminan Provocan la formación de espumasen charcos y arroyos Plaguicidas Los plaguicidas son usados por lo general en bajas concentraciones a nivel casero y masivamente en el campo, siendo por ello los que con mayor frecuencia contaminan los alimentos. Muchos de ellos son sustancias neurotóxicas, provocando alteraciones del sistema nervioso y del comportamiento, también interfieren. en la respiración y en algunos casos ocasionan inmunodepresión. Los plaguicidas se pueden clasificar en: Grupo A: Organofosforado (parathión, malathión, etc.) Grupo B: Clorados (DDT, gamexane, heptacloro, etc.) Grupo C: Carbamatos (isolán, dimetilán, baygón, etc.) Grupo D: Origen botánico (piretrina, nicotina, rotenona, etc.) Grupo E: Químico inorgánico (arsénico, mercurio, fluoruro, bromuro de metilo, etc.) Algunos organofosforados son altamente tóxicos (dosis letal 50,3 mg/kg para el parathión), no se ha comprobado que sean cancerígenos ello se debería a que se degradan fácilmente y que no poseen el problema de persistencia y bioacumulación de los clorados. Son relativamente no persistentes lo que implica que sea necesario aplicarlos con mayor frecuencia para lograr la protección eficiente de las cosechas. Una parte importante de los organoclorados tiende a acumularse en la naturaleza, puesto que no se destruyen o lo hacen con poca intensidad por acción de las bacterias del suelo, las plantas animales, el agua o la luz solar. Son liposolubles y de éste modo se depositan en el tejido adiposo humano y en la leche humana. Se los ha detectado a ellos y/o sus metabolitos como contaminantes de una gran variedad de productos alimenticios y muchos de ellos produjeron carcinomas hepáticos en ratones. En humanos se acumulan en las grasas, hígado, riñón, cerebro, gónadas y sangre. Por ello personas sometidas al régimen de adelgazamiento drástico pueden sufrir intoxicaciones por la gran tasa de insecticidas liberada al medio interno a partir de las grasas desaparecidas. La dosis mortal del DDT se estima por encima de 150 mg/kg, o sea mucho menos peligrosa que la de los órganofosforados. Los plaguicidas se acumulan en los primeros30-40 cm del suelo, aunque cerca del 50% permanece a 2,5 cm de la superficie. Entre los efectos sobre las propiedades del suelo y vegetales, pueden citarse. Aumento de nutrientes por descomposición de materia orgánica y microorganismos muertos Intoxicaciones a vegetales por favorecer asimilación de Cu y el Mn, en los vegetales. Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 119 Alteraciones en el crecimiento de vegetales por metabolismo de bromuro de metilo. Efectos sobre los microorganismos, matando a algunos y favoreciendo el desarrollo de los más resistentes. Esterilización del suelo que altera el equilibrio biológico principalmente por funguicidas ( especies dominantes) Efectos de los plaguicidas en el medio ambiente: Resistencia de las plagas a los productos químicos. Contaminación o envenenamiento del suelo, aguas, animales y personas. Eliminación de los efectos polinizadores. Actualmente se está realizando un manejo ecológico de plagas, donde los horticultores orgánicos utilizan productos naturales, que ellos mismos preparan. Los plaguicidas de origen botánico son tóxicos para los insectos y muy poco para el hombre, se utilizan en los espirales y el riesgo es sólo un efecto alergizante. Los factores que influyen en los efectos de los plaguicidas son: Naturaleza del producto Estructura química Capacidad volátil los de estructura estables son los más persistentes (triazinas,insecticidas organoclorados) influye la temperatura, concentraciones, humedad del aire superior a la del suelo, movimiento del aire, suelos arcillosos o con mucha materia orgánica, solubilidad, dosis y formulación(grano, polvo, líquida) Características del suelo Tipo de suelo pH Estructura Presencia de microorganismos los coloides orgánicos absorben más los plaguicidas que los minerales los pH bajos favorecen la adsorción de ciertos herbicidas (organofosforados) granos gruesos favorece la volatilización que puedan degradar los pesticidas Influencia del medio temperatura precipitaciones cubierta vegetal influye en procesos metabólicos, degradación y volatilización la humedad favorece la degradación, disminuye la adsorción del plaguicida, aumenta difusión del producto y aumenta asimilabilidad del producto disminuye el contenido de plaguicidas en suelo por asimilación (tubérculos) Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 120 Factores que afectan persistencia, movimiento y estabilidad de los plaguicidas en el medio ambiente El destino de los plaguicidas en el suelo depende en su mayor medida del grado en que el plaguicida es adsorbido a las partículas del suelo o disuelto en la solución del suelo. Se entiende por disipación de los plaguicidas a la desaparición del plaguicida de una matriz tal como la tierra o el agua. Esto ocurre por la combinación de dos fenómenos: la degradación o descomposición y el desplazamiento desde la matriz. En el suelo el potencial de movimiento y degradación se ve influenciado por una serie de factores (Tabla) Factores del suelo que influyen en el movimiento y degradación de plaguicidas MOVIMIENTO DEGRADACION Adsorción al suelo Actividad microbiológica Volumen de uso Estabilidad química Asimilación por plantas y animales Biodegradación Aptitud de lixiviación Fotodegradación Aptitud de erosión del suelo La persistencia depende tanto de la matriz ambiental donde se encuentra el plaguicida como de sus propias características físicas y químicas. Los efectos que ejerzan los plaguicidas sobre el medio ambiente depende también del movimiento de éstos en el suelo y la facilidad de degradarse, características que a su vez dependen de, en el caso de la movilidad de los plaguicidas Factores que influyen sobre la adsorción de los Plaguicidas en el suelo La adsorción de los plaguicidas en el suelo es medida por el coeficiente de adsorción del producto, que se determina experimentalmente mezclando el plaguicida con un barro formado por tierra y agua, agitando la mezcla el tiempo suficiente para permitir la partición del plaguicida entre el agua y la tierra. Centrifugando para separar el agua de la tierra se determina la concentración de plaguicida en el agua y se calcula la relación de concentración en las dos fases para llegar al coeficiente de adsorción Kd. g de sust. Qca en suelo / gr de suelo Kd = g de sust. Qca. En agua / gr. de agua Otro factor que influye sobre la adsorción es el tipo de suelo, cuando es mayor el contenido de materia orgánica o arcilla es mayor la adsorción. En suelos arenosos la adsorción disminuye. Se debe considerar la solubilidad en agua de los plaguicidas y el grado de adsorción a las partículas de tierra. Por ejemplo la solubilidad de la simazina y cianazina son de 5 y 150 m/l respectivamente, la primera es menos móvil en agua. Hay excepciones como el paraquat y glifosatoque son cationes cargados y se unen fuertemente a las partículas de arcilla y materia orgánica en la tierra a pesar de su solubilidad en agua. Dentro de los distintos tipos de suelo por lo general cuando mayor es la capacidad de intercambio catiónico y el área superficial mayor es la posibilidad que se den sitios de unión. Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 121 Distribución ambiental y destino de los pesticidas Introducidos en el ambiente los pesticidas se moverán hacia el compartimento que tengan mayor afinidad. Los cuatro compartimentos ecológicos básicos son: aire, suelo, agua y biota. Para evaluar su distribución entre ellos se toman en cuenta cuatro parámetros fisico- químicos; H: constante de Henry que indica el equilibrio de partición entre el aire y el agua. S solubilidad en agua Koc coeficiente de adsorción en suelos Kd Koc = % de carbono orgánico Kow coeficiente de partición n-octanol / agua. Representa la relación de concentración de la sustancia en la fase orgánica y la fase acuosa en equilibrio. Es una medida de la hidrofobicidad de la sustancia disuelta en agua. g de sust. Qca / cc de agua Kow = g de sust. Qca / cc de aire Las propiedades fisicoquímicas involucradas en los procesos de partición son: Peso molecular (PM), punto de fusión (PF), presión de vapor (PV) y solubilidad en agua (S). Tanto la solubilidad como la presión de vapor son esenciales para la distribución ambiental. Un pesticida con alta solubilidad tendrá alta afinidad por la fase acuosa, mientras que otro con baja solubilidad tenderá a escapar del agua. La solubilidad también regula la absorción por la biota, el equilibrio absorción- desorción en el medio acuoso y sobre sustratos sólidos. La presión de vapor indica la tendencia a pasar a fase vapor y por volatilización abandonar la fase donde se encuentra. El punto de fusión indica la energía de interacción en los cristales del compuesto que se opone a la acción de los solventes. Factores involucrados en la desaparición de los pesticidas del medio ambiente Medios bióticos Biotransformaciones a) Degradación por microorganismos: oxidación, reducción, hidrólisis etc. b) Degradación en plantas superiores: deshalogenación, conjugación etc. Medios abióticos c) Fotodescomposición: fotooxidación, fotoreducción. d) Mecanismos físicos: evaporación, volatilización,adsorción,solubilidad en agua etc. Mecanismos químicos: hidrólisis ( ph, temperatura, catalizadores), oxidación deshalogenación etc. La degradación está influenciada por: Actividad microbiológica Estabilidad química Biodegradación Fotodegradación Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 122 RESIDUOS FORESTALES Reciclado y aprovechamiento de residuos forestales Es sabido que la acumulación de residuos en los montes los perjudica en la conservación (falta de luz, enfermedades, peligro de incendios, etc.) y en la producción (madera, pastos, leña, biomasa en general). Debido- a la topografía de muchas zonas, no todo el territorio forestal tiene fácil aprovechamiento de sus residuos, siendo lógico que en la medida en que las facilidades de acceso a las áreas a explotar, el posible rendimiento (mecanización de la explotación, sobre todo del matorral) en biomasa y el valor del producto extraído se optimicen, tanto mayor sea la viabilidad de la puesta en marcha de un plan de aprovechamiento de los residuos forestales de un territorio. POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS AGRARIOS Los residuos agrarios de interés energético son los siguientes: Residuos leñosos Residuos celulósicos Residuos amiláceos Residuos con alto contenido en azúcares Residuos con alto contenido celulósico Residuos fermentables Su contenido en agua es del 5-10% en los residuos leñosos y del 60-96% en los residuos animales. La relación C/N está casi siempre en la franja 20-35 . Las cantidades de residuos agrarios son difíciles de calcular, habida cuenta de las oscilaciones año a año en cada sector, los incendios varían mucho, las cabañas ganaderas también los residuos cerealeros depende de las condiciones climatológicas y de rentabilidad del año, etc. La recuperación de energía se puede calcular en el 45-55% en lo que se refiere a los residuos agrícolas en el 50-65 % en los forestales y en el 35-50% en los ganaderos. TRANSFORMACIONES DE LA BIOMASA EN ENERGIA Existen tres métodos básicos con los que podemos transformar la biomasa que consideramos un residuo agrario en una fuente de energía alternativa: Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 123 Métodos químicos poliazúcares y lignina Hidrólisis monosacáridos y cuerpos fenólicos aceites vegetales con etanol o metanol Transesterificación ésteres combustibles para motores de combustión interna (diesel) monosacáridos en medio ácido Deshidratación furfural Métodos bioquímicos hidratos de carbono Fermentación alcoholica etanol materia orgánica en ausencia de oxígeno y medio ligeramente alcalino Digestión anaerobica biogas Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 124 SITIOS CONTAMINADOS Los suelos tienen propiedades físicas y químicas muy diferentes, pero además están sometidos a distintas variaciones en la humedad, el pH y las condiciones redox. El problema es que cuando un espacio se encuentra contaminado afecta a varios medios como el aire, las aguas superficiales, las aguas subterráneas, el suelo y los receptores potenciales. Además, es una contaminación dinámica porque al moverse los contaminantes en el terreno a través de las capas más permeables se facilita su dispersión y esto hace que aumente el área afectada. La contaminación del suelo debida a fuentes antropogénicas (causadas por el hombre) se debe fundamentalmente a: - ciertas prácticas agrícolas, como el uso abusivo de fertilizantes y pesticidas inorgánicos, así como el uso de aguas residuales y abonos orgánicos. - las explotaciones mineras y de procesado que incorporan al suelo elementos tóxicos procedentes de las minas. - eltransporte, como lo demuestran los suelos contaminados en los alrededores de carreteras. - los procesos industriales, debido, por una parte, a las emisiones que pueden depositarse en suelos y vegetación, y por otra a los residuos industriales. Los contaminantes más habituales que se pueden encontrar en los suelos son los siguientes: - metales pesados - hidrocarburos no halogenados - hidrocarburos halogenados Métodos termoquímicos biomasa en exceso de oxígeno a temperaturas relativamente elevadas (800-1.200'C) Combustión Calor y vapor Cenizas y gases biomasa a temperaturas de 700-1.500 'C en presencia de algo de oxígeno Gasificación Pirólisis Gas pobre Metano Carbón vegetal Aceites piroleñosos combustión incompleta en carencia de oxígeno a temperaturas entre 350-1.200"C Aceites piroleñosos y Gasolinas Carbón Gas pobre Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 125 - aceites minerales - pesticidas Contaminación del suelo El suelo nace y evoluciona bajo la acción de los factores activos del medio, el clima y la vegetación, sobre la matriz mineral originaria. Entre los múltiples elementos y compuestos que conforman un suelo natural se encuentran sustancias que por sus características pudieran considerarse contaminantes, pero que, salvo excepciones, se encuentran en el suelo en niveles ínfimos. Su presencia no supone un riesgo, sino que, al contrario, muchos de ellos son nutrientes esenciales para la vegetación. La proximidad física del suelo hace que este sea el lugar al que con mas probabilidad vayan a parar, desechados una buena parte de los residuos originados por la actividad del ser vivo. Estos son rápidamente incorporados al suelo a través de procesos degradativos, es decir, son utilizados por otros seres vivos como materias esenciales para la vida cerrándose así el ciclo natural. Existe además otro agravante, la cantidad diaria que en el planeta se genera de todo tipos de residuos. Esto supone que aunque puedan ser degradados de forma natural, el tiempo que para ello se necesitara es tan elevado que son focos potenciales de contaminación. Las consecuencias de este aumento de residuos: La disminución de las materias primas El abandono incontrolado de los mismos origina serios problemas ambientales, ya que como cualquier elemento mas del suelo con el concurso de los organismos vivos se incorporan los contaminantes a los procesos físicos químicos naturales. La conclusión final es que se produce una dispersión de los contaminantes y por lo tanto a la magnificación del problema. Se entiende por suelo contaminado una porción delimitada de terreno superficial o subterráneo, cuyas cualidades originales han sido modificadas por la acción humana al incorporársele algún factor que según la clasificación de agentes contaminantes podría ser: Contaminación física, con variaciones en parámetros como temperatura y radiactividad Contaminación biológica, al inducir la proliferación de especies o cepas patógenas o ajenas a los microorganismos presentes en el suelo de forma natural. Contaminación química, por adición de elementos o compuestos en concentraciones que alteren la composición originaria del suelo. Este tipo de contaminación es la predominante. Contaminantes mas comunes del suelo El número de contaminantes posibles es tan alto como el numero de compuestos químicos existente, y, dado el gran desarrollo de la química orgánica en las ultimas décadas, su numero supera ampliamente los varios miles de compuestos. En la siguiente tabla se presenta un resumen de distintos contaminantes, así como las actividades industriales que los generan. CATEGORÍA DESCRIPCIÓN POTENCIALES FOCOS CONTAMINANTES Compuestos volátiles no halogenados Grupo de compuesto orgánicos volátiles presentes en gasolina, pinturas y disolventes Industrias químicas y farmacéuticas, talleres de mantenimiento de vehículos. Trenes y aeronaves. Instalaciones de desengrase, pérdida de depósitos de almacenamiento, instalaciones de pintado, fabricación de pesticidas, fabricación de pinturas y tintes. Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 126 Compuestos volátiles halogenados Incluye los compuestos orgánicos volátiles con moléculas de cloro, bromo, yodo o flúor. El halógeno condiciona su saneamiento ya que dificulta su degradación natural y requiere el tratamiento del gas en caso de incineración Industrias químicas, talleres de mantenimiento de vehículos, trenes y aeronaves, instalaciones de desengrase, perdidas de depósitos de almacenamiento, instalaciones de pintado, fabricación de pesticidas, fabricación de pinturas y tintes. Compuestos semivolátiles no halogenados Como grupo presentan características y comportamientos similares a los volátiles aunque su volatibilidad es menor. Industrias químicas y farmacéuticas, talleres de mantenimiento de vehículos, trenes y aeronaves, instalaciones de desengrase, perdidas de depósitos de almacenamiento, instalaciones de pintado. Industria grafica, industria de tratamiento de superficies, plantas de gas. Compuestos semivolátiles halogenados Incluye los compuestos orgánicos volátiles como moléculas de cloro, bromo, yodo o flúor de comportamiento similar a los volátiles halogenados Industrias químicas, talleres de mantenimiento de vehículos, trenes y aeronaves, instalaciones de desengrase, perdidas de deposito de almacenamiento, instalaciones de pintado, fabricación de pesticidas, fabricación de pinturas y tintes. Fitosanitarios Incluye un amplio grupo de substancias principalmente de tipo semivolátil y muy diferente composición: halogenados, ureas, nitrogenados, etc. Empleo y fabricación de fitosanitarios, industrias químicas. Inorgánicos El grupo mas importante lo constituyen los metales pesados, cuya característica principal es su imposibilidad de degradación. Fabricación de vidrio, industrias elaboración de piensos, instalaciones de tratamiento de superficies, metalurgia, plantas de tratamiento de madera, industria grafica Explosivos Hace referencia a propelentes, explosivos y material pirotécnico. Generalmente asociados a metales como el lomo, cobre y antimonio. Plantas de producción, instalaciones militares, campos de tiro Radionucleidos Compuesto radioactivos naturales o artificiales, comportamiento similar a los metales Hospitales, plantas de procesado de material nuclear, instalaciones nucleares, zonas de almacenamiento de residuos. Estándares de concentración de contaminantes en suelo A los fines de definir si un suelo se encuentra contaminado y para determinar los objetivos de saneamiento de un suelo contaminado, se establecen valores máximos permitidos de contaminantes en el suelo. A nivel nacional nos guiamos por los Niveles guías para contaminantes en agua según usos, calidad del aire y suelo del Decreto 831/93 de la ley 24051. También podemos guiarnos con Normas de otros países tales Ing en Recursos Naturales y Medio AmbienteSaneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 127 como la Norma peruana del año 2013. La cual establece los siguientes estándares de calidad de suelo: Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 128 Además se utiliza la NORMA Oficial Mexicana NOM-138-SEMARNAT/SSA1-2012 de Límites máximos permisibles de hidrocarburos en suelos y lineamientos para el muestreo en la caracterización y especificaciones para la remediación. Límites máximos permisibles Los productos asociados a los derrames de hidrocarburos, para los que se establecen límites máximos permisibles de contaminación en suelos, se enlistan en la TABLA 1. TABLA 1.- Hidrocarburos que deberán analizarse en función del producto contaminante Los límites máximos permisibles de hidrocarburos en suelos se presentan en las tablas 2 y 3. TABLA 2.- Límites máximos permisibles para fracciones de hidrocarburos en suelo 1. Para usos de suelo mixto, deberá aplicarse el límite máximo permisible más estricto, para los usos de suelo involucrados. Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 129 TABLA 3.- Límites máximos permisibles para hidrocarburos específicos en suelo También puede utilizarse la norma canadiense de Guía de calidad de suelo para la protección del ambiente y la salud humana del año 2006. Clasificación de la contaminación de los suelos La forma de contaminación de un suelo, con origen antropogénico común, se puede clasificar de diferentes modos: Superficial: deriva de una acumulación de residuos sólidos o líquidos, vertidos accidentales o voluntariamente en el terreno. Se genera una infiltración de los contaminantes lixiviados a las capas interiores del suelo o un arrastre por las aguas de escorrentías. Subterránea: se corresponde con el caso típico de enterramiento de residuos, generalmente aprovechando escombreras, zanjas, canteras abandonadas, etc. Su localización es realmente compleja, teniendo como único indicio aparente el cambio en la textura superficial del terreno. Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 130 Contaminación producida por diferentes fuentes, superficiales y subterráneas Transporte y dispersión de los contaminantes en el suelo A partir de la presencia de un contaminante en el suelo se pueden desencadenar una serie de procesos de movilización del mismo, cuya acción efectiva dependerá de una parte de la composición y características químico físicas de las sustancias y por otra de las características geoquímicas de ese suelo. De forma general, el suelo por si mismo no es un vector importante de dispersión de contaminantes, pero en combinación con otros factores ambientales se revela como un foco emisor de contaminación presente en un suelo. También hay que tener en cuenta el papel depurador de ciertos componentes del suelo, como son los coloides, dentro del material sólido inorgánico, los materiales húmicos, y los microorganismos (bacterias). La retención de los contaminantes se Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 131 lleva a cabo por medio de fenómenos de absorción física, interacción química o bien los transforman por medio de reacciones bioquímicas. Posibles rutas de movilización de un suelo contaminado Dos elementos básicos afectan el transporte y destino de los contaminantes del suelo: Propiedades de la materia constituyente del suelo o del ambiente Propiedades físico- químicas y biológicas de los contaminantes. Las sustancias químicas no reactivas se moverán a través del suelo con el flujo de agua subterránea (proceso hidrodinámica) y no serán afectados por los procesos bióticos o abióticos. Por otra parte, hay contaminantes que tienen el potencial de reaccionar (no conservativos) si el medio subterráneo es tal que posibilite las reacciones que los afectan. Un ejemplo son los contaminantes que pueden ser degradados por bacterias en un sistema anaeróbico. Las categorías generales de procesos que afectan el comportamiento y el particionamiento de contaminantes en el subsuelo son: hidrodinámicos, bióticos y abióticos. Los procesos hidrodinámicos afectan el transporte ya que impactan el flujo de agua subterránea. Ejemplo de estos procesos son dispersión y flujo preferencial. Los procesos abióticos afectan el transporte de contaminantes por causar interacciones entre los contaminantes y la fase estacionaria. Adsorción, volatilización e intercambio iónico pueden ocurrir. También se puede tener hidrólisis y reacciones de oxido-reducción. Los procesos bióticos pueden afectar el transporte degradando los contaminantes (orgánicos) o por inmovilizar contaminantes disueltos o usando los contaminantes en los procesos metabólico (nutrientes). PROCESOS HIDRODINAMICOS El transporte de contaminantes en un medio poroso saturado (agua subterránea) está controlado por varios mecanismos: advección, dispersión mecánica y difusión molecular. La dispersión mecánica y la difusión molecular están frecuentemente combinadas en dispersión hidrodinámica. Este es el proceso que causa que la zona de contaminación ocupe un volumen mas grande que si la distribuciones fuera solo influenciada por advección. Esta dispersión es causada por el pasaje tortuoso y serpenteante que el agua debe seguir en su camino a través del medío poroso. Hay dispersión tanto en la dirección del flujo (longitudinal) como en la dirección perpendicular al flujo, siendo la primera la mayor. La forma y el tamaño de la fuente del contaminante tienen una fuerte influencia en la dimensión de la zona contaminada. En zonas de permeabilidad muy bajas la difusión molecular en la fase acuosa gobernará la migración de contaminantes. La velocidad de migración es generalmente muy baja, por lo tanto el movimiento de contaminantes por esta causa no es significativa. La advección es el movimiento en masa de soluto igual a la velocidad media de flujo en el acuífero. Dispersión es la diseminación del soluto en su movimiento a través de un medio poroso. Ing en Recursos Naturales y Medio AmbienteSaneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 132 En este caso, típico de las aguas subterráneas, el agua sigue un camino tortuoso alrededor de las partículas del suelo en la medida que se traslada desde un punto a otro, como se esquematiza en la siguiente figura. Transporte por dispersión (“Fickiano”) en la medida que el agua fluye por un medio poroso como el suelo. Fuente: Transporte de contaminantes en aguas subterráneas. Ricardo Oyarzún L. CEAZA-Chile Es así como, la tortuosidad provoca una mezcla y en definitiva el transporte del químico desde zonas de alta concentración a zonas de menor concentración. TRANSPORTE EN LA ZONA NO SATURADA El movimiento de líquidos en la zona no saturada es muy diferente al movimiento en suelos saturados. Algunos líquidos, como los NAPLS, son inmiscibles o escasamente miscibles en agua, por lo tanto cuando se derraman en el suelo se mueven a través de la zona no saturada como una fase separada. Esto crea un sistema en el cual tres fases fluidas están presentes: aire, agua y NAPL. A medida que el NAPL migra hacia abajo debido a la gravedad y a fuerzas capilares en el poro promedio, una porción recubre la matriz sólida, otra se volatiliza, otra se disuelve en la humedad del suelo y otra es atrapada en el poro debido a la fuerza capilar. La retención de algunos de los contaminantes en la zona no saturada reduce la cantidad que alcanza el sistema de agua subterránea y reduce la velocidad de la fase contaminada. Sin embargo, esto también crea problemas dado que el contaminante es retenido en el suelo aun después que la fuente es eliminada. El contaminante puede también migrar en la fase vapor y esto crea fuentes secundarías que deben ser consideradas en el proceso de remediación. PROCESOS ABIOTICOS Adsorción Algunas veces se hace referencia a sorción. Hay dos mecanismos diferentes: adsorción donde el contaminante se une a la superficie del sólido y absorción donde se difunde en la partícula. La sorción involucro ambos procesos, adsorción y absorción. La capacidad de retención para un aceite en la zona no saturada está en un rango de alrededor de 3-5 L/m3 en un medio de grano grueso a 30-50 L/m3 en arcilla. Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 133 La adsorción puede ser: La manera en la cual los compuestos orgánicos, especialmente aquellos con baja o moderada solubilidad se distribuyen entre la fase acuosa y el suelo está descripta por el coeficiente de partición, Kd. Otros factores son: Temperatura pH del suelo y del agua Distribución de tamaño y área superficial de la partícula Salinidad Concentración de materia orgánica disuelta. Partículas en suspensión en el agua Relación sólido a solución. Intercambio iónico. La carga superficial de estas arcillas es una función del pH. A bajo pH la superficie puede exhibir una carga positiva, mientras que a alto pH tiene una carga negativa. A un pH determinado la superficie será neutra. Este es el punto de carga cero (pzc). A pHs neutros las arcillas tienden a tener una carga superficial neutra. Los iones de mayor valencia tienden a ser preferencialmente adsorbidos y desplazarán a aquellos de menor valencia. lones de la misma valencia pero de distinto tamaño presentan diferentes tendencias. Los iones más pequeños tienden a reemplazar a iones más grandes de la misma valencia. El parámetro usado comúnmente para describir la capacidad para intercambio iónico es el CIC. Adsorción inducida por el solvente ocurre cuando el contaminante es hidrofóbico y encuentra que es energéticamente favorable acumularse en una interfase o particionar en una fase no polar en vez de permanecer en la fase acuosa. Adsorción inducida por el adsorbente solvente ocurre cuando hay una atracción entre la matriz del suelo y los contaminantes El contaminante se acumula en la superficie debido a la afinidad de la superficie por el contaminante. Es una categoría específica de adsorción común en las partículas de arcilla y algunos otros minerales. Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 134 Hidrólísis RX+H20= ROH + H + X Algunos grupos son más susceptibles que otros, por ejemplo: amidas, epóxidos, ésteres alifáticos y aromáticos, ureas y ésteres organofosforados son hidrolizables. En cambio los alcoholes, fenoles, glicoles, éteres, aldehídos, cetonas, bifenílos y pesticidas son inertes a la hidrólisis. Reacciones de reducción y de oxidación R-CH2-H=R-CH2-0H=R-CHO NH4++5/202=NO3 2_ +2H20 Reducción es la ganancia de electrones: Fe(OH)3+ 3H + +e- = Fe2+ + 3H20. La actividad del electrón está generalmente medida como pe=-Iog(e-) Valores grandes de pe indican valores bajos de la actividad electrónica, un medio oxidante. Precipitación y solubilización Para los iones inorgánicos en medio acuoso tenemos seis categorías: - lones libres (Na+, Fe2l) -Precipitados insoluble (Cr(OH)3,PbS) -Complejos metal/ligante (Cu-humus) -Especies adsorbidas (arsénico adsorbido en hidróxido férrico) -Especies ligadas por intercambio iónico (Ca en superficie de arcilla) - Especies que varían su estado de oxidación (Fe(II) vs Fe(Ill) y Cr(III) vs Cr(VI) PROPIEDADES DE LOS CONTAMINANTES Solubilidad La afinidad del contaminante por las moléculas de agua que lo rodean es uno de los factores claves que determinan su comportamiento e impacto. Es la transformación química en la cual una molécula orgánica, RX, reacciona con agua, resultando en la formación de un nuevo enlace covalente el OH con ruptura del enlace covalente con X en la molécula original: La oxidación es la pérdida de electrones a menudo asociada con la introducción de oxigeno Una medida directa de la hidrofilia del contaminante está dada por su solubilidad en agua, generalmente definida como la cantidad máxima de sustancia química por unidad de volumen en la fase acuosa cuando la solución está en equilibrio a determinada temperatura y presión. Por encima de esta concentración existen dos fases. Ing en Recursos Naturales y Medio Ambiente Saneamiento Ambiental Unidad 5: Residuos sólidos industriales Lic. Mónica Pasculli 135 Por ejemplo: solubilidad de benceno es 1800 mg/L solubilidad de PCB es 1,5 mg/L Para las mezclas orgánicas tales como naftas, la solubilidad es una función de la fracción molar de cada constituyente en la mezcla. Presión de Vapor La presión de vapor, otra importante propiedad fisicoquímica, es el parámetro que puede ser usado para estimar la
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