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Remediación de suelos

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  1. Introducción. Propiedades del suelo
  2. Contaminación del suelo
  3. Objetivos
  4. Técnicas de tratamiento
  5. ¿Qué son las técnicas de tratamiento innovadoras?
  6. Equipos y Tecnología
  7. Una clasificación general de los residuos
  8. Tratamiento de los residuos
  9. Glosario

INTRODUCCION

Los suelos han sufrido degradaciones de todo tipo, pero desde el punto de vista medioambiental es muy importante el papel que han jugado como almacén de residuos y como consecuencia de ello la degradación química.

El desconocimiento de los efectos que podrían provocar los nuevos residuos, la ausencia de medios suficientes para su tratamiento, así como las malas prácticas medioambientales del pasado, han tenido como consecuencia más inmediata el vertido o depósito incontrolado de los mismos, lo que a su vez ha originado la contaminación progresiva de muchos suelos.

El desarrollo y perfeccionamiento de técnicas de tratamiento es un proceso permanente. El proceso comienza con un concepto, una idea de cómo tratar un desecho peligroso en particular. El concepto generalmente pasa por un proceso de investigación y evaluación para comprobar su factibilidad. Si se llega a la conclusión de que el concepto es útil, el paso siguiente consiste a menudo en pruebas de la técnica en pequeña escala en un laboratorio. Durante esta etapa, la técnica es aún incipiente. Si da resultado en las pruebas de laboratorio, se ensaya en pequeña escala sobre el terreno. Si en esas condiciones también da resultado, con frecuencia la técnica pasa a usarse en gran escala en lugares con desechos contaminados, y se mejora continuamente a medida que se va usando y evaluando en distintos sitios.

Tipos de degradación del suelo

El suelo hace un papel de receptor y amortiguador de la contaminación, esto hace que muchos suelos del mundo se encuentren en un nivel avanzado de degradación, especialmente por contaminación química.

Se considera como degradación del suelo al proceso o conjunto de procesos que disminuyen su capacidad actual y potencial para diferentes usos. Los tipos de degradación son:

- Por erosión hídrica

- Por erosión eólica

- Por exceso de sales

- Química

- Física

- Biológica

Como degradación química se conoce el impacto negativo que se produce en las propiedades que regulan la vida del suelo por efecto de procesos químicos, como por ejemplo, la acidificación y la toxicidad.

SUPERFICIE AFECTADA POR TIPOS DE DEGRADACIÓN (1999)

Tipos de degradación

Superficie afectada

Erosión hídrica con

724 651.44

pérdida de la capa superficial

495 668.85

deformación del terreno

227 760.40

sedimentaciones

1 222.19

Erosión eólica con

291 711.40

pérdida de la capa superficial

285 856.25

deforestación del terreno

5 855.15

Degradación química por

132 549.50

pérdida de nutrimentos

31 171.91

gleyzación

12 989.26

salinidad

62 421.15

contaminación

25 967.18

Degradación física por

34 877.66

urbanización

7 469.16

aridificación

10 789.66

compactación

5 473.20

inundaciones

11 145.64

Degradación biológica

70 817.45

Total

1 254 607.45

Nota: El total de la superficie afectada representa el 64% de la superficie continental del país, estimada en 1 959 248 km2 (INEGI, 1999).
Fuente: Semarnap, Subsecretaría de Recursos Naturales, 1999.
INEGI, "Superficies Continental e Insular del Territorio Nacional", inédito, México, 1999.

Contaminación del suelo

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.

- el transporte, 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: PAHs…

- hidrocarburos halogenados

- aceites minerales

- pesticidas

La prevención, en primer lugar, debe de practicarse en origen, minimizando la producción de residuos a través de cambios practicados en los productos y procesos industriales. Otro paso a seguir es tomar medidas de aislamiento y control, a lo largo de los procesos productivos de todas las actividades industriales sospechosas de poder alterar las propiedades del suelo, así como en el almacenamiento y transporte de residuos que puedan contaminar el mismo.

Para prevenir la degradación química es preciso conocer las características del suelo, ya que cada suelo tiene una capacidad amortiguadora de la contaminación, y prever como va a responder el suelo frente a procesos como los siguientes:

- ácido-base, en este caso la respuesta dependerá del grado de saturación y de su capacidad de intercambio catiónico. Si la adición de ácido es grande, la capacidad de neutralización del suelo dependerá del contenido en minerales que tenga.

- precipitación-disolución, dependerá de su capacidad de reacción con los compuestos para precipitar como fosfatos, arseniatos y seleniatos; si son metales, precipitarán como sulfuros.

- adsorción-desorción, dependerá de las propiedades del suelo, si contiene caliza activa se verá favorecida la adsorción.

- complejación, dependerá de la capacidad de los metales presentes en el suelo para formar complejos.

Antes de aplicar un tratamiento al suelo contaminado es necesario hacer una análisis de los posibles riesgos y para evaluar riesgos hay que tener en cuenta varios factores como son:

- la identificación de los contaminantes presentes

- la determinación de propiedades físico-químicas y toxicológicas de los contaminantes presentes

- las características geológicas, hidrogeológicas y demográficas del emplazamiento

- la determinación de la migración de la contaminación

- el alcance de la misma

La finalidad de un análisis de riesgos es determinar, basándonos en el criterio de riesgo admisible en las posibles receptores, si procede intervenir, con qué urgencia hay que intervenir y el alcance de las operaciones de limpieza y sellado de emplazamiento.

Para poder realizar un análisis de riesgos se pueden seguir los siguientes pasos:

- caracterización de los niveles de contaminación existentes en suelos y aguas subterráneas

- identificación de las rutas de transporte

- identificación de los receptores potenciales

- determinación de los riesgos asociados a las concentraciones de los contaminantes residuales después de las operaciones de limpieza y sellado del emplazamiento.

Objetivos

El objetivo de asegurar la calidad de los suelos es para proteger la salud humana y el funcionamiento de los ecosistemas, evitando así la dispersión de la contaminación. Con este fin, las acciones a realizar son las siguientes:

- prevenir nuevas alteraciones

- recuperar los casos más urgentes

Lo que se intenta es evitar efectos irreversibles sobre la calidad del suelo,

Tratamiento de suelos contaminados

Debido a la complejidad y diversidad de las circunstancias que rodean a un suelo contaminado, no hay dos casos semejantes y por tanto no hay una solución aplicable de forma general.

CARACTERIZACIÓN DE SITIOS CONTAMINADOS.

DESARROLLO DE LAS TAREAS. OBJETIVOS. METODOLOGIA

Los objetivos que se persiguen son:

a.      Definir la distribución de contaminantes en suelos y agua como fase líquida no acuosa o disueltos en el agua subterránea.

b.      Estimar la posible evolución de la pluma contaminante.

c.      Determinar, mediante la ejecución de ensayos hidráulicos, las propiedades petrofísicas de los sedimentos superficiales que actúan como primer acuífero: Porosidad, Permeabilidad y trasmisividad lateral.

d.      Determinar la calidad hidroquímica del agua subterránea que circula en la zona del predio a estudiar y que migra fuera de ella.

e.      Establecer posibles vías de exposición y sus consecuencias para potenciales receptores humanos y ambientales.

f.      Estimar los procesos de atenuación natural de los contaminantes presentes.

g.      Establecer si es necesaria la remediación de volúmenes de suelo y acuífero. Evaluar requerimientos legales (valores a alcanzar, superficie, profundidad, concentraciones admisibles, etc.). Alternativas y costos de remediación.

La metodología a aplicar en las tareas anteriores, tienen como referencia las Normas ASTM que en adelante se especifican para cada una en particular. En todos los casos se aplicarán las Condiciones Generales y Particulares que cada empresa tenga donde se realicen estos trabajos en lo referente a horarios de trabajo, condiciones de higiene de los lugares de trabajo y sanitarios, permisos de trabajo, cronograma de tareas, Normas de Seguridad y Planos de Obras.

2.1  Muestreo de suelos:

El muestreo de suelos se efectuará en un todo de acuerdo a las Normas ASTM 5283-92 para establecer el Plan de Muestreo, 1452-80/90 de Investigación de suelos mediante barrenos y 420-93 para Muestreo de suelos. Se aplicarán las Normas 4220-89 referente al Transporte y preservación de muestras y 5283-92 de Aseguramiento de la calidad. Las herramientas utilizadas para el muestreo serán convenientemente higienizadas mediante detergente no fosforado y agua desionizada previo a cada extracción. Las muestras se tomarán cada metro de avance o cambio en las condiciones físicas de los sedimentos atravesados, de acuerdo a las observaciones in situ.

2.2    Muestreo de aguas y fase líquida no acuosa.

Del mismo modo que en los suelos, se observarán las normas ASTM 4448 -85/92 para Muestreo de agua en sondeos y 5283-92 de Aseguramiento de la calidad. La extracción se efectuará mediante bombas manuales, centrífugas o bailers, según el caso. Previo a la extracción de muestras de aguas se efectuará el purgado de los pozos mediante la extracción de 3 a 5 veces el volumen contenido en los mismos.

.2.3    Colección, identificación y preservación de muestras

Las muestras de suelos serán convenientemente almacenadas en envases con tapa hermética, mantenidas a baja temperatura y tomadas por duplicado, e identificadas mediante tarjetas donde constarán nombre y firma del responsable, fecha, sitio, proyecto, número y profundidad de muestra y sondeo. Además, se confeccionarán planillas individuales por sondeo con indicación de las características de los sondeos efectuados, perfil de suelos y sedimentos, características macroscópicas observables y especiales del sitio. Se confeccionará una planilla resumen con el total de las perforaciones de exploración.

Las muestras de agua se colocarán en envases de vidrio, previamente en el laboratorio, de acuerdo a las determinaciones fisicoquímicas que se le efectúen. También serán identificadas por sondeo, fecha, responsable del muestreo, profundidad y temperatura de extracción. Iguales procedimientos se aplicarán al muestreo de la fase líquida no acuosa. Durante el muestreo de agua se acompañará un blanco de agua destilada preparado por el laboratorio donde se efectuarán los análisis fisicoquímicos, a fin de descontar los valores de fondo que correspondan en cada caso.  

. 2.4    Perforaciones de muestreo

Las perforaciones de exploración y para instalación de freatímetros se ejecutarán siguiendo las Normas ASTM y aplicando las reglas del arte en la materia. Se utilizarán barreno manual y un equipo mecánico de accionamiento eléctrico y mecha sin fin. En el caso de pozos de exploración, los materiales extraídos de los mismos serán nuevamente colocados en el sondeo. En el caso de la instalación de freatímetros, los sedimentos extraídos una vez separadas las muestras, serán colocados en las bolsas y recipientes que se dispondrán de acuerdo al grado de contaminación que tengan; de no presentar contaminación alguna se dispondrán donde el cliente indique, caso contrario serán dispuestos según normativa vigente. Previo al inicio de las tareas se coordinará con personal de la empresa la ubicación de los sitios donde se perforará y se señalizarán esos sectores con cintas de seguridad. Durante la perforación se medirán concentraciones de gases explosivos en el aire. Posterior a la instalación de los freatímetros se colocarán las cajas y tapas acotadas mediante nivelación e indicación de referencia.

2.5    Seguridad de las operaciones y el personal

El personal a cargo de las tareas utilizará la indumentaria adecuada, zapatos con protección de punta de acero, cascos, guantes antiparras, protectores auditivos y máscaras de acuerdo a las áreas de trabajo. Se gestionarán los permisos de trabajo correspondientes. No se utilizarán equipos con motores a explosión. En todos los casos se observarán las recomendaciones sobre Seguridad e Higiene de los responsables en la materia.

2.6    Nivelación de puntos de observación.

Se efectuará la nivelación y acotamiento de una cantidad a determinar de puntos, referidos a un punto IGM próximo. Del punto de referencia se parte con Nivel óptico y el relevamiento en el predio se efectúa con Estación Total mediante coordenadas x y z. Se instalará una marca de referencia en sitio conveniente y se dejarán marcas de referencia en las bocas de los freatímetros.

2.7    Ensayos hidráulicos.

Los ensayos hidráulicos se efectuarán por bombeo mediante bombas manuales o eléctricas, en tres puntos, de modo de obtener valores representativos de los parámetros hidráulicos a tener en cuenta en la evaluación de las condiciones del sitio con vistas al pronóstico del movimiento del primer acuífero y las posibles medidas de remediación a aplicar. El método de interpretación será Recuperación de THEIS.

2.8  Medición de niveles de agua y sobrenadantes.

La medición del nivel de agua se efectuará con sonda eléctrica. La medición de sobrenadante se efectuará con cinta y pastas. En todos los casos las mediciones se efectuarán con niveles y límites de fase estabilizados.

2.9    Calibración de equipos de medición:

Los elementos a utilizar para mediciones, tales como cintas, sondas, nivel óptico, termómetro y phmetro serán previamente calibrados.

Técnicas de tratamiento

1.- Confinamiento: es el conjunto de medidas destinadas a aislar la fuente de contaminación, evitando la salida de lixiviados, polvo y gases y la entrada de aguas superficiales y subterráneas. Algunas de estas medidas son la cobertura, la instalación de barreras y los sistemas de recogida de aguas y lixiviados.

2.- Tratamiento "in situ": se llama así al realizado en el propio espacio contaminado, sin extraer el suelo, mediante técnicas que están en desarrollo. Se aplica cada vez con más frecuencia por ser la más barata.

3.- Tratamiento "on site": es el que se realiza en el mismo lugar pero extrayendo el suelo contaminado del terreno. Se utilizan unidades móviles de tratamiento que están diseñadas para limpiar el suelo o el agua contaminada. Es más cara que la anterior.

4.- Tratamiento "off site": se llama así al que se realiza fuera del emplazamiento, en instalaciones autorizadas para la recuperación de suelos contaminados o el tratamiento de residuos industriales especiales. Tienen que ser instalaciones cercanas al suelo contaminado porque el transporte es un problema que encarece mucho el tratamiento.

¿Qué son las técnicas de tratamiento innovadoras?

Las técnicas de tratamiento consisten en la aplicación de procesos químicos, biológicos o físicos a desechos peligrosos o materiales contaminados a fin de cambiar su estado en forma permanente. Estas líneas se concentran en técnicas de tratamiento para suelos, fango residual, sedimentos y detritos.

Las técnicas de tratamiento destruyen contaminantes o los modifican a fin de que dejen de ser peligrosos o, por lo menos, para que sean menos peligrosos. Pueden reducir la cantidad de material contaminado presente en un lugar, retirar el componente de los desechos que los hace peligrosos o inmovilizar el contaminante en los desechos.

Las técnicas de tratamiento innovadoras son procedimientos inventados hace poco que se han probado y usado para el tratamiento de desechos peligrosos o de otros materiales contaminados, pero sobre cuyo costo y eficacia todavía no se dispone de suficiente información como para prever los resultados que darán en diversas condiciones de aplicación. Sólo después que una técnica se ha usado en muchos lugares y se ha documentado plenamente los resultados, se considera que es una técnica consagrada por el uso. La mayoría de las técnicas que usamos en la actualidad todavía están clasificadas como innovadoras.

Equipos y Tecnología
Equipos propios de remediación, bombas de vacío, bombas duales, compresores, vehículos, reactores, equipos de perforación Solid Stem Auger para extracción de muestras sin alteraciones de suelos.

Tecnologías de tratamiento:

Se puede hacer una clasificación de las diferentes tecnologías según el proceso utilizado en cada una de ellas y que dependerá sobre todo del tipo de contaminante presente. Una clasificación sería la siguiente:

Tecnologías térmicas:

Un ejemplo es la Incineración que consiste en quemar los contaminantes y la materia orgánica natural del suelo contaminado. Con esta tecnología el suelo queda biológicamente inerte y alterado de forma irreversible.

Tecnologías físico-químicas:

Extracción con disolventes, consiste en añadir al suelo agua para obtener un fango que se mezcla con disolvente a bajas temperaturas. El disolvente extrae los contaminantes orgánicos adsorbidos en las partículas de suelo.

Son técnicas que se realizan con el suelo excavado pero que son muy caras y solo se utilizan cuando los contaminantes son muy tóxicos y es necesario eliminarlos del suelo. Se utilizan para suelos contaminados con aceites y PCBs.

Lavado con agua como el lavado in situ, consiste en inyectar, mediante un sistema de rociadores o pozos de inyección, agua limpia por encima de la zona contaminada. De esta forma el agua se infiltra a través del suelo contaminado y lo va lavando. Para que pueda realizarse es necesario que el suelo sea permeable y tener la garantía de que no se produce migración de contaminantes a aguas subterráneas.

El Método de Extracción de 2 Fases es una innovación tecnológica que permite la remediación integral de predios contaminados, tratando simultáneamente los suelos y el agua subterránea, con menores costos y un equipamiento más flexible que los tratamientos convencionales.  La Extracción de 2 Fases utiliza un alto caudal de vacío para remover simultáneamente los agentes contaminantes presentes en el subsuelo y en la napa freática. El nombre surge de las dos fases de agentes contaminantes que el sistema extrae: la fase líquida (encontrada por encima y/o disuelta en el agua subterránea) y la fase gaseosas (vapores ocluidos en suelo). Partiendo de concentraciones de hidrocarburos en el agua extraída de hasta un 10%, logra un efluente final con un contenido inferior a 30 mg/litro, apto para vertido a conductos cloacales. Remueve eficientemente VOC´s, BTEX, 1,1,1-tricloroetano, tetracloroetileno, tricloroetileno y los productos derivados de éstos, tanto en agua como en suelo.

Solidificación/Estabilización, consiste en reducir la movilidad de los contaminantes mediante su incorporación a materiales sólidos con baja permeabilidad. El mecanismo de fijación puede ser físico o químico, y los materiales variados como cemento, silicatos, termoplásticos y polímeros orgánicos

Utilización de residuos industriales ricos en yeso para la retención in situ de metales pesados. La utilización de residuos industriales ricos en yeso, tales como el fosfoyeso y el yeso rojo, para aumentar la retención de metales pesados en suelos, sedimentos y otros materiales contaminados, con el fin de reducir la movilidad de los metales, impidiendo su incorporación a la cadena trófica y la contaminación de las reservas hídricas. Asimismo, se brinda la opción de reutilizar los subproductos yesíferos generados a partir de distintos procesos de producción industrial y cuyo almacenamiento supone un problema medioambiental para las empresas. Estos productos yesíferos pueden ser empleados para controlar la contaminación ambiental, prevenir los procesos de contaminación en zonas de riesgo, tratar suelos y sedimentos contaminados, así como para el tratamiento de otros subproductos como son los lodos de depuradora y los purines.

Vitrificación, está basada en un calentamiento eléctrico con el que los residuos se funden en una matriz vítrea, muy resistente, que impide la fuga de los lixiviados

Arrastre in situ con aire, se fuerza un flujo de aire a través del suelo mediante vacío o presión. Los componentes volátiles son arrastrados por la corriente de aire. Continuamente se extrae el aire contaminado de los poros del suelo y se introduce aire limpio. Se utiliza para compuestos orgánicos volátiles (COVs).

Arrastre con vapor, se inyecta vapor y aire caliente a profundidades de hasta 10 metros. Esta mezcla calienta el suelo y causa la evaporación de los componentes químicos.

Electromigración, consiste en aplicar un campo eléctrico al suelo lo que provoca la migración de los contaminantes iónicos hacia los electrodos. Los electrodos están llenos de disoluciones químicas y conectados a dos sistemas separados de circulación. En esas disoluciones se separan los contaminantes.

Biopilas, Las biopilas consisten en pilas o acopios regulares de suelo situados sobre una cama de grava de 10 a 15 cm de espesor, y que contienen en su interior tuberías de aireación de PVC que son colocadas durante la construcción. Estas cañerías están interconectadas a un soplador de presión negativa, que fuerza el pasaje del oxígeno atmosférico a través de la pila de suelo. De esta manera se tiene un alto control sobre las condiciones de remediación y el medio. Las biopilas se utilizan cuando la sustancia contaminante es demasiado volátil como para ser tratada con la metodología de Landfarming (ya que las emisiones gaseosas serían elevadas), o cuando se quiere acelerar el proceso de remediación.

Windrow composting, Las biorremediación en filas de compostaje es una tecnología de remediación de suelos de superficie, que reduce concentraciones de los constituyentes de petróleo en suelo a través de la biorremediación.

Bombeo de aguas subterránea y recuperación de producto libre, La recuperación de líquidos ligeros de la superficie del agua subterránea se considera una medida de corto plazo para evitar mayores daños al suelo y aguas subterráneas, sirviendo como tecnología suplementaria de otras técnicas de remediación in situ .La extracción del producto libre se realiza por medio de bombas equipadas con dispositivos oleofílicos/hidrofóbicos que permiten la eliminación selectiva de hidrocarburos livianos.

Tratamiento biológico

La biorremediación como solución a problemas de contaminación. Se presenta como una alternativa altamente recomendable debido a su bajo impacto al medio ambiente, producción mínima de residuos y por lo general son residuos menos problemáticos que los tratados, por utilizar a la célula como máquina de transformación y operación.

Estos procesos se basan en la capacidad de determinados microorganismos para eliminar del medio o degradar enzimáticamente gran número de compuestos tóxicos y peligrosos.

En la actualidad con estos tratamientos solo se han conseguido buenos resultados en campos reducidos, pero los estudios van encaminados a crear en el laboratorio bacterias, levaduras y enzimas específicos para conseguir la degradación de los residuos mediante otras técnicas como la rotura de enlaces, absorción de metales pesados. La bioremediación de suelos no es un proceso instantáneo, es decir, el suelo no queda descontaminado nada más aplicarle los microbios precisos. Los resultados de su aplicación varían dependiendo del nivel de contaminación, del tipo y duración de los contaminantes implicados y de las propias condiciones ambientales del terreno, como son la temperatura, el clima y la presencia de sustancias químicas, tanto sólidas como líquidas.

. Estas tecnologías están condicionadas por factores como los siguientes:

- biodegradabilidad de los contaminantes presentes

- presencia de componentes inhibidores de esta degradación

- temperatura del suelo

- cantidad de oxígeno en el suelo

- pH del suelo

- concentración de nutrientes en el suelo

- solubilidad de los contaminantes presentes

Una expectativa realista, por ejemplo para conseguir una reducción razonable en los niveles de contaminación producida por hidrocarburos, sería de un período comprendido entre 90 y 150 días, aunque dependiendo de los factores anteriormente citados ese período podría alargarse hasta los 18 meses.

Se utiliza para suelos contaminados con pesticidas, gasóleo, gasolina, aceites y ciertos compuestos orgánicos halogenados.

Existen dos métodos de bioremediación: aumentada y no aumentada.

En la bioremediación aumentada el proceso de tratamiento consiste en estar continuamente añadiendo microbios que eliminen los residuos contaminantes.

En la no aumentada se utilizan sustancias químicas para activar a los microbios locales que ya estén presentes en el suelo y que eliminarán los residuos no deseados, es decir, los contaminantes. Este método está en fase experimental y aún no se conocen bien sus resultados. Entre los problemas que presenta este nuevo método se pueden citar: que los microbios necesarios no se encuentren en el suelo afectado y que las sustancias químicas aplicadas sean dañinas tanto para ese suelo como para las personas que lo manipulan. La aplicación de sustancias químicas para la limpieza de suelos contaminados se utilizó en el desastre ecológico producido por el vertido de petróleo del buque petrolero Exxon Valdez en las costas de Alaska, desafortunadamente algunos trabajadores de las tareas de limpieza sufrieron quemaduras en sus brazos y caras debido a esas sustancias químicas.

Uno de los más importantes aspectos de esta técnica es su bajo coste. La bioremediación tiene un coste estimado entre el 30 y 50% más bajo que otras técnicas convencionales de limpieza. Hay también otro importante factor ambientalmente hablando: la bioremediación ofrece una mejor solución en la limpieza efectiva y completa de residuos contaminantes que el simple transporte a otro lugar de las tierras afectadas o la liberación de las sustancias tóxicas a la atmósfera.

Con los actuales avances en ingeniería genética pronto se podrán crear "súper microbios" que aumenten la velocidad de limpieza y sirvan de estándar a esta biotecnología.

Los diferentes métodos utilizados son:

Biometanización: consisten en la digestión anaerobia (en ausencia de oxígeno) de la materia orgánica por microorganismos, que la descomponen dando lugar a una mezcla de gases, mayoritariamente metano y dióxido de carbono.

Fangos activos: consisten en la producción de microorganismos que estabilizan las sustancias biodegradables en condiciones aerobias, dando como productos dióxido de carbono, agua y un residuo inerte.

Lagunas de estabilización: consisten en utilizar bacterias y algas para depurar residuos líquidos por procesos naturales.

Filtros percoladores: son filtros que van unidos a una población de microorganismos que degradan la materia orgánica presente en el residuo.

Digestor biológico de rotación: son discos que se sumergen en el residuo y van girando, de tal manera que consiguen poner en contacto la materia orgánica con los microorganismos y con el oxígeno de la atmósfera alternativamente.

Biodegradación en reactor, consiste en la adición del agua al suelo hasta formar un fango con un 50% en peso. Se pueden añadir microorganismos al principio o durante el proceso. Cuando la biodegradación ha terminado, hay que deshidratar el suelo.

Biodegradación in situ, consiste en potenciar la biodegradación natural del suelo mediante aporte de nutrientes (fósforo y nitrógeno), oxígeno y a veces, inoculación de cultivo de bacterias. También es posible ajustar algunos parámetros ambientales, para ayudar, como el pH y la temperatura del suelo.

BIO-SPARG es un sistema patentado de Biorremediación de suelos, subsuelos y acuíferos contaminados(In-Situ).
Funciona como un Circuito Cerrado Dinámico, el cuál nos permite controlar los gases de extracción y no emitir contaminantes a la atmósfera y al mismo tiempo controlar la degradación del contaminante y subproductos.

para remediar los suelos en lugares donde no sea posible remover el suelo debido a la existencia de maquinaria, las tuberías o ductos presentes, u otras razones como preservación del ecosistema, es el BIO-SPARGE ("Circuito Cerrado").

LANDFARMING ó Biorremediación Ex-Situ " o laboreo, los suelos contaminados son excavados y tratados en espacios abiertos. Las capas del suelo son aireadas mediante volteo y los lixiviados son filtrados y recogidos. Es un sistema que permite tener el control en el proceso de la degradación biológica, mediante la construcción de una celda en la cuál se coloca el material contaminado y en seguida se aplica un riego y productos especialmente desarrollados para acelerar el ciclo de vida de los microorganismos y por consecuencia la degradación de el (los) contaminante(s) en un periodo de tiempo relativamente. menor.
Landfarming se lleva a cabo sobre una celda la cuál se construye sobre la superficie de un terreno previamente acondicionado, donde se colocan liners de polietileno de alta densidad (HDPE) y un sistema de recolección de lixiviados. Algunas veces se opta por colocar una cama de arena, para proteger el liner contra rasgaduras y evitar así la migración del contaminante.

La fitoremediación se basa en el empleo de plantas para extraer la contaminación del medio ambiente. Algunas plantas tienen la capacidad de concentrar metales en sus tejidos y en algunos casos son capaces de capturar y degradar plaguicidas, explosivos o hidrocarburos del suelo y las aguas subterráneas sea por si mismas o por la acción de las bacterias que viven en sus raíces. Además las plantas contribuyen a reducir la acción del viento y la lluvia sobre las zonas contaminadas por lo que evitan que la contaminación se extienda a otras zonas.

La fitoremediación es eficaz en aquellos lugares en los que la concentración de contaminantes es reducida y requiere que éstos se encuentren en la rizosfera, profundidad a la que pueden llegar los sistemas radiculares de los vegetales. Gracias al sistema de captación de nutrientes de las plantas, éstas pueden extraer del subsuelo los contaminantes que son introducidos en sus tejidos junto al agua y las sales necesarias para el desarrollo de los vegetales.

Una vez extraídas del suelo y ya dentro de la planta, los productos químicos pueden seguir diferentes rutas fisiológicas, es frecuente que se acumulen en ciertos tejidos (raíces, tallos u hojas) o que se transformen, por la acción del metabolismo vegetal en otras substancias químicas de toxicidad inferior u oxidadas en su totalidad y liberadas a la atmósfera en forma de gases de la respiración, en algunos casos, los compuestos a tratar pueden quedar adsorbidos a las raíces de las plantas sin llegar a entrar en ellas o ser degradadas por la acción de las bacterias del suelo ayudadas por relaciones de simbiosis o sinergia con las raíces.

Una clasificación general de los residuos los diferencia de la siguiente forma:

- Residuos asimilables a urbanos, son aquellos que pueden ser gestionados como los residuos sólidos urbanos (restos de alimentación, papel, plásticos, maderas…).

- Residuos inertes son los que no dañan el medio ambiente y pueden ser utilizados como relleno en obras públicas (escorias, escombros, chatarra, arenas…)

- Residuos tóxicos y peligrosos, son todos aquellos que incluye la legislación, alguno de ellos puede que no lo sea específicamente, pero pueda llegar a serlo en determinadas condiciones que hay que tener en cuenta. Estos residuos necesitan una gestión y un tratamiento o eliminación especial según sus características.

Tratamiento de los residuos

Se consideran tratamientos de residuos a los procesos que convierten los residuos industriales en residuos finales.

Los sistemas de tratamiento básicos son tres:

- incineración

- tratamiento físico-químico o biológico

- depósito de seguridad

Incineración. Consiste en la eliminación mediante un tratamiento térmico, generalmente con recuperación del calor en forma de energía de desechos sólidos, líquidos o gaseosos. El proceso se basa en someter los residuos a altas temperaturas (generalmente mayores de 900ºC) en un medio oxidante. No es un sistema de eliminación total, porque genera cenizas, escorias y gases, pero consigue una reducción significativa en peso y volumen de los residuos.

Los productos generados dependen de las condiciones de combustión y de las características de los residuos, pero generalmente son dióxido de carbono, vapor de agua y cenizas inertes. Hay que tener la precaución de controlar la emisiones a la atmósfera.

Las condiciones para que un resíduo se pueda incinerar son las siguientes: que sea flamable, que sea volátil, que sea persistente que no se pueda admitir en un depósito. Las razones para decidirse por la incineración pueden ser meramente económicas o por indicación de la administración. Igualmente hay otras condiciones que hacen que un residuo no se pueda incinerar, como es que sea orgánico, sea explosivo o que sea radiactivo.

Tratamiento físico-químico. Es el más indicado para residuos que contienen sobre todo sustancias inorgánicas disueltas o en suspensión. Consisten en modificar materiales peligrosos de forma que lleguen a ser no tóxicos y si es posible, recuperar alguno con cierto valor económico. Se incluyen aquí una serie de técnicas mediante las cuales se consigue acondicionar el residuo para su reutilización o como fase previa antes del tratamiento final. La ventaja de este tratamiento es que además de eliminar sustancias tóxicas permite conservar y reciclar recursos.

A continuación se definen brevemente algunos de estos tratamientos:

Solidificación: es la alteración física del residuo para obtener un material sólido.

Estabilización: es un proceso para reducir la toxicidad de un residuo.

Neutralización: consiste en añadir reactivos neutralizantes, tanto ácidos como básicos a un efluente de carácter tóxico o peligroso para ajustar el pH a niveles aceptables.

Precipitación: consiste en que un contaminante disuelto se transforme en un sólido insoluble y se pueda eliminar más fácilmente mediante sedimentación o filtración.

Detoxificación: es el proceso por el que se produce un cambio en los constituyentes del residuo de manera que se haga menos tóxico.

Oclusión: proceso por el que el residuo queda encerrado en un estabilizante.

Absorción: es la mezcla de un sólido de gran superficie específica dónde por capilaridad va entrando el residuo líquido.

Encapsulación: consiste en aislar los residuos en una matriz que evite su exposición a los posibles agentes que puedan facilitar su dispersión.

Vitrificación: en este proceso los residuos se mezclan con sílice, se funde la mezcla y se deja enfriar, de tal manera que el residuo forma una masa vítrea.

Depósito de seguridad. Con las técnicas actuales no es posible eliminar completamente todos los residuos tóxicos y peligrosos lo que hace que sean necesarios depósitos de seguridad. Son almacenamientos preparados para determinados residuos industriales tóxicos y peligrosos con el fin de que las propiedades nocivas de estos no puedan afectar en ningún caso al medio natural y a la salud humana durante mucho tiempo.

Hay emplazamientos que por su geomorfología y sus condiciones topográficas e hidrográficas permiten un buen aislamiento de los residuos durante periodos de cientos de años en determinadas condiciones de seguridad, convirtiéndose así en depósitos de seguridad. Además cada día aparecen nuevos materiales y técnicas de construcción que permiten un aislamiento total de los residuos. Hay que tener la precaución de colocar los residuos en el orden adecuado según sus características.

Recuperación o reutilización. Se entiende como tal el aprovechamiento de los recursos de los residuos generados, utilizándolos bien en el mismo proceso que los ha generado, mediante un tratamiento de adecuación, o bien en otros distintos como materias primas, reactivos, combustibles, etc.

Para recuperar, es necesario hacer un estudio y ver todas las posibilidades.

¿Qué posibilidades hay?

- Reintroducir alguno de ellos en el mismo proceso de fabricación

- Reutilizar en el mismo proceso o en otro diferente después de un tratamiento previo

- Aprovecharlos como reactivo para el tratamiento de otros residuos

- Separar distintos componentes para poder valorizarlos de una forma independiente

- Aprovechar sus condiciones energéticas.

¿Qué ventajas se pueden obtener?

- Disminución y ahorro en el aprovechamiento de materias primas.

- Protección del medio ambiente, disminución de gastos de eliminación y daños producidos por el vertido incontrolado.

- Generación de empleo en empresas de recogida y tratamiento de residuos.

Tecnologías limpias

El incremento de costes en materias primas, energía y la normativa referente a los vertidos de residuos, ha hecho que la industria tenga que replantearse sus métodos de producción. Esto ha hecho que la tendencia actual esté basada en un aprovechamiento mejor de las materias primas y de la energía.

Se consideran como tecnologías limpias a las utilizadas por la industria para disminuir la necesidad de tratamiento o eliminación de sus residuos y para reducir la demanda de materias primas, energía y agua.

Para la correcta introducción de las tecnologías limpias, las empresas deben estudiar, en primer lugar, sus propios procesos productivos y analizar las características de sus equipos. Un balance medioambiental sobre los diferentes aspectos que constituyen las operaciones industriales, puede administrar una información adecuada sobre la eficiencia de cada componente, sobre la proporción de residuos que se generen, sobre los consumos energéticos y sobre qué partes del proceso requieren la mayor atención de cara a las nuevas inversiones.

Una de las posibilidades es que se genere una cantidad inferior de residuos y otra una reducción en el consumo de materias primas.

GLOSARIO

ADMINISTRACIÓN AMBIENTAL. Conjunto de procedimientos que permiten ejercer una Planeación, Organización Dirección y Control eficiente, efectivo y racional del capital económico (dinero y tecnología), ecológico (recursos naturales) y humano (trabajadores y comunidad), considerados como un sistema común en las organizaciones. Se basa en el principio de interdependencia y en la prevención de daños traducidos como pérdidas (residuos o emisiones), minimizando los riesgos asociados. Tiene como propósito evitar el derroche de recursos con el fin de conservar, mantener, usar y reusar. Entre las metas principales de su aplicación se encuentran el lograr que las empresas:

  • Aumenten su Rentabilidad. Incrementen el valor de la empresa, así como le den una Redituabilidad financiera sostenida.
  • Logren una Sostenibilidad. Sobrevivan a las fuertes corrientes competitivas actuales y alcancen su viabilidad económica a largo plazo con la conservación de los recursos.
  • Mejoren su Responsabilidad Social (imagen pública). Promover las buenas relaciones con la comunidad (su salud y seguridad), con el marco jurídico institucional y con las exigencias de clientes cada vez mas competitivos, de los cuales depende.

AMBIENTE

  • Diccionario enciclopédico GRIJALVO: "Conjunto de factores (materiales y/o en relación) que contribuyen al desarrollo de algo". En Ecología equivale a "Medio".
  • Enciclopedia SALVAT de Ciencia y Tecnología: "Ecológicamente, es la suma de todas las condiciones e influencias externas que afectan la vida y desarrollo de los organismos vivos. Considera dos aspectos inseparables: el biótico y el abiótico".
  • OIT y PNUMA, 1990. "Totalidad de los elementos Sociales, Tecnológicos, Biológicos, Físicos y Químicos que componen los entornos del hombre".
  • DOF 13/ diciembre /1996. "Conjunto de elementos naturales, artificiales o inducidos por el hombre, que hacen posible la existencia y desarrollo de los seres humanos y demás organismos vivos que interactúan en un espacio y tiempos determinados".
  • ISO 14000. "Es el entorno en que opera una organización, icluyendo el aire, agua, suelo, recursos naturales, flora, fauna, humanos y sus interrelaciones", donde "entorno" se extiende del interior de la organización hacia el sistema global.

AUDITAR. Equivale a revisar, verificar y cotejar, comparando lo que existe realmente con lo que se espera, por ley o normas, que ocurra en términos contables, ambientales, administrativos, etc.

BASURA. Es la parte de los residuos sólidos urbanos de cualquier naturaleza que por sus características de suciedad, olor desagradable, aspecto repulsivo o condicionmes de inutilidad queremos desaparecer de nuestra vista. Es sinónimo de inmundicia.

BASURERO. Tiradero descontrolado de residuos sólidos urbanos.

BIODIVERSIDAD. El número y la abundancia relativa de las diferentes especies se encuentran dentro de la expresión de Diversidad. Así, los sistemas se pueden caracterizar por la ocurrencia de pocas especies dominantes y otras con comunidades ricas en especies, en donde apenas se puede distinguir la dominancia. Sin embargo, el concepto de diversidad ecológica es mucho mas amplio que el tradicional de diversidad. Este concepto abarca diferentes tipos de diversidad: La Genética, la Específica (de especies), la Estructural, la Ambiental y la Ecosistémica. Además de indicar la riqueza biótica en un espacio y tiempo determinados, dado su significado práctico, también conlleva un componente geopolítico. De esta manera, la biodiversidad tiene algunos enfoques que permiten evaluarla en términos: Taxonómicos, Ecológicos, Biogeográficos y hasta Geopolíticos. La pérdida en la "Variedad y abundancia en la vida" (diversidad ecológica) es el resultado de la transformación de los hábitats, la contaminación de origen urbano-industrial, la sobreexplotación de los recursos, la sobregeneración de residuos peligrosos y la pérdida del equilibrio original de los ecosistemas.

COMUNIDAD. Conjunto de poblaciones animales y vegetales que conviven en una misma área en un tiempo determinado.

COMPOSTEO. Proceso de transformación de los residuos orgánicos sólidos en un producto fertilizante de suelos (composta) comparable al estiércol. El que es producido de manera natural en los bosques, se le llama "humus" o "tierra de hojas". Tiene altos contenidos de nutrientes, indispensables para el crecimiento de las plantas.

CONFINAMIENTO CONTROLADO. Obra de ingeniería utilizada para la dispo-sición final de residuos peligrosos industriales. Garantizan su aislamiento definitivo.

CONTAMINANTE. Toda materia o energía en cualquiera de sus estados físicos y formas, que al incorporarse o actuar en la atmósfera, agua, suelo, flora, fauna o cualquier elemento natural, altere o modifique su composición y condición natural.

CONTAMINACIÓN. La presencia en el ambiente de uno o más contaminantes o de cualquier combinación de ellos que cause desequilibrio ecológico.

CONTROL. Procedimientos de Inspección, vigilancia y aplicación de las medidas necesarias para que se hagan cumplir las disposiciones establecidas en la Ley.

DEGRADACIÓN. Pérdida de las características que le daban valor a algo (devaluación); descomposición, transformación y pérdida del valor original de un recurso.

DESCARGA. Cambio de lugar de algo (hacia agajo); puede ser líquido o sólido. Se descargan aguas residuales, residuos peligrosos sólidos y líquidos, materia prima, etc. DESECHO. Material en cualquier estado físico, generalmente considerado como no peligroso, que se utilizó y aunque esté completo, entero (o casi nuevo), ya no tiene o no se le quiere dar la utilidad que puede seguir teniendo. Ejemplos son la ropa, juguetes, muebles y carros usados, desechos de guerra, etc. Es un tipo de residuo posible de ser aprovechado para reuso.

DESPERDICIO. Pedacería, depósitos (embalajes), partes incompletas o dañadas, hasta restos orgánicos que no sirven para el propósito que se adquirió. Es un tipo de residuo posible de ser aprovechado para reciclaje. También se refiere a todo aquello que no se le dá un uso adecuado o no se aprovecha de manera integral, como al agua y el mismo dinero y el tiempo que se malgastan o se pierden. Se incluye también todo tipo de energía, materia prima o eleborada, productos y combustibles no aprovechados de manera integral o total que, al no considerar su valor en el presente son potenciales productores de pérdidas significativas y/o daños al ambiente en un plazo mas largo.

DETECCIÓN. Medición, monitoreo o registro de la calidad y cantidad de descargas y emisiones generadas por una empresa.

ECOLOGÍA. ("conocimiento de la casa") Ciencia que estudia las condiciones de existencia de los seres vivos y las interacciones que existen entre dichos seres y su medio. Nota.- Economía significa "administración de la casa".

ECOSISTEMA. Unidad funcional utilizada en ecología para referirse a todos los seres vivos y sus alrededores, incluyendo las interacciones recíprocas entre los organismos y el medio que los rodea.

EMISIÓN. Liberación y difusión de contaminantes (materia o energía) a la atmósfera. Se emite ruido, olores, vibraciones, radiaciones, humos, partículas, vapores, gases, VOCs, etc

EQUILIBRIO ECOLÓGICO. Es la relación de interdependencia que se establece entre los elementos que conforman el ambiente que hace posible la existencia, transformación y desarrollo del hombre y demás seres vivos. El desequilibrio se refiere a la alteración de estas relaciones de interdependencia.

GESTIÓN AMBIENTAL. Conjunto de actividades humanas que tienen por objeto lograr un ordenamiento del ambiente. Sus componentes principales son la Política, el Derecho y la Administración Ambiental.

IMPACTO AMBIENTAL. Modificación del ambiente ocasionada por la acción del hombre o la naturaleza.

JALES. Residuos generados en actividades mineras durante las operaciones primarias de separación y concentración de minerales.

LIXIVIADO. Líquido generado por escurrimiento de lluvias, sustancias derramadas y condensación de vapores de residuos depositados en rellenos sanitarios, basureros y confinamientos controlados. Es el producto del lavado, reacción, arrastre y percolación de residuos enterrados y contiene, disueltos o en suspención, componentes que se encuentran en los mismos residuos. Es una mezcla líquida de color café oscuro, casi negro. Se considera muy peligroso por su alta probabilidad de contaminar los depósitos (reservas) de agua del subsuelo ubicadas por debajo de su lugar de generación.

MITIGACIÓN. Planeación de actividades que habrán de realizarse para disminuir, suavizar o calmar un impacto, en caso de no poder evitar que se produzcan consecuencias adversas por la realización de una obra o actividad.

PREVENCIÓN. Conjunto de disposiciones y actividades anticipadas que se realizan con el fin de evitar daños ambientales. Es de naturaleza "Pro-activa" y surge por iniciativa de las mismas empresas por "autorregularse" quizá con el fin de evitar pérdidas y daños ambientales o con propósitos de certificación. Es una actitud mas madura de una cultura organizacional que intenta lograr permanentemente las 0 pérdidas y 0 daños.

POBLACIÓN. Grupo natural de organismos animales o vegetales de una misma especie con un material genético común.

PROTECCIÓN. Conjunto de políticas y medidas de seguridad utilizadas para cuidar el ambiente y evitar su deterioro. Es generalmente de caracter "reactivo" como respuesta a políticas coercitivas del gobierno sobre empresas, conocidas como de "mando-control"

RECURSOS AMBIENTALES COMUNES. Son sistemas biofísicos que dan soporte a la vida social. Son 4 las dimensiones consideradas por los recursos ambientales comunes que definen, a su vez, la riqueza de una nación:

  • Capital Físico. (economía). Se refiere al concepto tradicional y productivo de "capital", incluyendo infraestructura, maquinaria, equipo, etc.
  • Capítal Humano. (sociedad). Se refiere a la capacidad individual de los ciudadanos y sus potencialidades productivas. Invertir en la capacitación de los individuos es una consideración de alto rendimiento, escencial para una estrategia de desarrollo.
  • Capital Institucional. Son las formas organizativas e institucionales, políticas, expresiones culturales predominantes y patrones de comportamiento.
  • Capital Ecológico. (ecosistema). Conjunto de recursos naturales comunes que proveen un flujo de bienes y servicios renovables y no renovables, comerciables y no comerciables. Poseen un valor relativo que, en función de su creciente escacéz, tienden a incorporarse o "internalizarse" cada vez más a los circuitos económicos convencionales.

RECICLAJE. Transformación de los desperdicos con fines productivos. Repetir el tratamiento de un material para aprovechar totalmente su utilidad.

RECURSOS NATURALES COMUNES. Elementos naturales susceptibles de ser aprovechados en beneficio del hombre, donde "elemento natural" es la parte física, química o biológica que se presenta en un espacio y tiempo determinados sin la inducción de la mano del hombre: agua, aire, suelo, flora y fauna. Su aprovechamiento debe realizarse de manera que se evite su agotamiento y se asegure el mantenimiento de su diversidad y renovabilidad.

RELLENO SANITARIO. Fracción de suelo seleccionada por estrictos estudios geoló-gicos y de impacto ambiental, utilizada para la disposición final de los residuos sólidos urbanos. Es una área cercada e impermeabilizada en el fondo (con arcilla o plásticos gruesos y resistentes "liners"). La basura se deposita por capas cubiertas con arena y utiliza sistemas de control de gas metano producido para evitar incendios y de recuperación de lixiviados. Se evita la disposición de residuos industriales que pudieran ser considerados como peligrosos, entre otros.

RESIDUO. Es cualquier material generado en los procesos de extracción, beneficio, transformación, producción, consumo, utilización, control o tratamiento cuya calidad no permita usarlo nuevamente en el proceso que lo generó. Es un término general que se utiliza para referirse a los desperdicios, desechos y a la misma basura.

RESTAURACIÓN. Actividades correctivas tendientes a recuperar o rehabilitar: lugares dañados por la sobre-explotación de un recurso (bosques), obras con un deterioro excesivo (monumentos históricos) o remediar sitios contaminados (cuerpos de agua y suelo), donde la disposición inadecuada y posterior actividad de los residuos peligrosos acumulados constituye una fuente de riesgo muy alta para la salud y seguridad de una población.

REUSO. Utilización de residuos, en su forma original, que ya habían sido previamente utilizados en una actividad, proceso o sistema.

TRATAMIENTO. Es la acción de transformar los residuos o sus propiedades con el fin de eliminar o evitar los riesgos no deseados a la salud del hombre y al equilibrio de los ecosistemas. Involucra actividades de limpieza, degradación, (combustión parcial), incineración (combustión total), neutralización, inmovilización y encapsulado.

SUELO se define como el conjunto de cuerpos naturales originados a partir de materiales minerales y orgánicos que contienen materia viva, y que pueden soportar vegetación en forma natural. Se pueden considerar tres etapas de formación de un suelo, primero, las rocas quedan expuestas al ambiente y se inicia un proceso de desintegración (intemperismo físico), segundo, ocurre un proceso de descomposición (intemperismo químico) y, finalmente, se inicia la invasión de vegetación (intemperismo bioquímico).

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Número 32 - Abr/1997 de la Revista Gerencia Ambiental

Lihue Ingeniería, Diciembre 2003

OFICINA DE TRANSFERENCIA DE TECNOLOGÍA, Consejo Superior de Investigaciones Científicas. CSIC ENV011- Utilización de residuos industriales ricos en yeso para la retención in situ de metales pesados.

EDUARDO ENRIQUEZ


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