Desarrollo de tecnologías de recuperación de subsuelos contaminados por hidrocarburos derivados del petróleo

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Los hidrocarburos derivados del petróleo se han convertido en un recurso indispensable para la producción de energía y de numerosos productos químicos. Su uso frecuente y masivo hace que supongan un importante peligro para el medio ambiente y la salud de las personas, debido a su elevada toxicidad y persistencia. Cuando los hidrocarburos del petróleo son vertidos accidentalmente en el suelo se infiltran hacia capas más profundas, pudiendo llegar hasta las aguas subterráneas. Además, parte de ellos se pueden volatilizar contaminando al aire circundante del vertido. La contaminación de las aguas, suelo y aire cercano a las poblaciones humanas suponen un gran riego para la salud de las personas y el medio ambiente en general. Estas consideraciones han determinado la realización de esta Tesis Doctoral en la que se pretende adquirir nuevos conocimientos sobre técnicas de recuperación de suelos contaminados por hidrocarburos del petróleo. Para lograr este objetivo, se propone el uso de tres técnicas de remediación in situ: lavado con surfactantes, oxidación química y biorremediación. Estas técnicas se utilizan en la actualidad, ya que permiten conseguir elevados rendimientos de depuración y, además, son simples, baratas y seguras. En esta Tesis Doctoral se han realizado una serie de ensayos en laboratorio, que han consistido en tomar un conjunto de nuestras de suelos naturales, se han contaminado con hidrocarburos y, posteriormente, se han aplicado las tres técnicas de depuración estudiadas para determinar los rendimientos alcanzados, así como los factores que intervienen, tales como: tipo de producto de depuración utilizado, características del suelo (textura, contenido en materia orgánica, etc.) y tipos de hidrocarburos. Como contaminante de los suelos naturales se ha seleccionado a una mezcla compuesta por gasolina y diésel, ya que estos combustibles son ampliamente utilizados, son contaminantes habituales de las aguas subterráneas y el suelo, tienen elevadas toxicidad y peligrosidad y están compuestos por una amplia variedad de hidrocarburos. Para los ensayos de lavado con surfactantes se han seleccionado a cuatro tipos diferentes (Brij 35, dodecilbencenosulfonato sódico, dodecilsulfato sódico y Tween 80) que presentan las siguientes características: tienen alta capacidad de solubilizar compuestos orgánicos hidrófobos y elevada biodegradabilidad, son baratos y representativos de las diferentes familias de tensoactivos. Por otro lado, se han escogido a los tres oxidantes que más frecuentemente se utilizan en estudios de remediación de suelos contaminados por hidrocarburos (agua oxigenada, persulfato y permanganato). Por último, en los ensayos de biorremediación se han tratado a los suelos contaminados con seis tipos de disoluciones, que presentan las siguientes características: son fáciles de obtener (en la mayoría de los casos son efluentes líquidos industriales) y contienen microorganismos y/o nutrientes para el crecimiento de los mismos. Las disoluciones escogidas fueron efluentes procedentes de la deshidratación de Fangos de la Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) de Tablada (Sevilla), excedente de levaduras de la fábrica de Heineken (Sevilla), decantador secundario de EDAR de Cepsa Química (Huelva), reactor biológico de la EDAR de Cepsa Química, decantador secundario de la EDAR de Refinería La Rábida (Huelva) y reactor biológico de la EDAR de Refinería La Rábida. Los resultados obtenidos en los ensayos con surfactantes indican que la textura del suelo es un factor relevante (generalmente se reduce la eliminación de hidrocarburos en suelos con elevados porcentajes de partículas de pequeño tamaño). En cambio, en términos generales, el contenido previo de materia orgánica del suelo es un factor poco importante. El dodecilbencenosulfonato sódico es el surfactante con el que se obtienen los mejores rendimientos de eliminación de hidrocarburos, aunque se pueden mejorar los resultados si, en lugar de un solo surfactante, se emplean mezclas de surfactantes aniónicos-no iónicos. Los resultados de los ensayos con oxidantes químicos revelan que el permanganato es el oxidante con el que se consigue la mayor degradación de los hidrocarburos. También se obtuvo que la influencia, en los rendimientos de depuración, de la textura del suelo y de la materia orgánica varia notablemente en función del tipo de oxidante que se esté utilizando. En los ensayos de biodegradación se comprobó que todos los efluentes utilizados mejoraron la capacidad de biodegradación natural de los suelos, siendo el efluente procedente del reactor biológico de la refinería con el que se consiguieron los mejores resultados. En estos ensayos se demostró que, al añadir nutrientes (nitrógeno, fósforo y potasio) a los efluentes, se incrementa la xii biorremediación de los hidrocarburos en el suelo. Los resultados obtenidos en las tres técnicas de remediación estudiadas indican que los hidrocarburos de menor tamaño son más fáciles de eliminar que los más pesados. Además, en general, los hidrocarburos aromáticos también se eliminan más fácilmente que los alifáticos. Por último, se ha elaborado una guía para el diseño de un plan de remediación del suelo de una zona contaminada por hidrocarburos del petróleo, basada en tecnologías de depuración in situ, en la que: 1) se describe cómo debe realizarse una evaluación inicial de las características del suelo y del tipo de contaminación por hidrocarburos, con objeto de determinar si es recomendable utilizar una remediación in situ o ex situ de un suelo contaminado por hidrocarburos del petróleo. 2) se aportan una serie de criterios que permiten seleccionar cuál de los métodos de remediación in situ sería el más adecuado y se describen un conjunto de métodos de ensayo en laboratorio, que son de gran ayuda para establecer las mejores condiciones operatorias del método de recuperación seleccionado y 3) se describen los parámetros que se deben controlar, mientras que el método de remediación seleccionado este activo, para conseguir un adecuado funcionamiento del mismo, de manera que se consigan los objetivos de remediación propuestos.

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