1,4-dioxano, un reto a abordar en la remediación del subsuelo

Los contaminantes emergentes requieren inversión en el conocimiento y aplicabilidad de técnicas de saneamiento para su detección y remediación.

LITOCLEAN está desarrollando varios proyectos de saneamiento del subsuelo donde el 1,4-dioxano es el compuesto principal objeto de remediación. El tratamiento de dicho compuesto es un reto en sí mismo debido a sus particularidades. La apuesta de la compañía por el I+D+i, la colaboración con entidades universitarias y el desarrollo de proyectos de innovación permiten dar respuesta a la contaminación de sitios por este compuesto.

Se trata de un compuesto orgánico heterocíclico sintetizado por el hombre, clasificado como éter, que se encuentra en estado líquido a temperatura ambiente. Es incoloro, muy inflamable y caracterizado por una elevada solubilidad y miscibilidad en el agua y en la mayoría de los solventes orgánicos, así como una inestabilidad a temperaturas y presiones elevadas en el ambiente, con posibilidad de formar mezclas explosivas con exposición prolongada a la luz o al aire.

Fig.1: Estructura química 1,4-dioxano

Presenta una gran estabilidad una vez disuelto en el medio acuoso y un elevado potencial de volatilización cuando se encuentra sobre superficies secas, así como una baja afinidad por el carbono orgánico y los procesos de adsorción en el suelo, siendo fácilmente fotodegradable cuando se encuentra en forma de vapor en la atmósfera. Ello implica una presencia poco relevante en los suelos y el aire, por cuanto su baja afinidad por el carbono orgánico y por los procesos de adsorción en el suelo hace que la retención dentro de la zona de vadosa sea muy limitada, siendo fácilmente lixiviable a las aguas subterráneas, mientras que en el aire la fotodegradación le confiere una vida media de apenas unos días.

En cambio, su gran estabilidad en el medio acuoso propicia su migración rápida dentro de un acuífero, desplazándose potencialmente a una velocidad similar a la de las aguas subterráneas, lo que conlleva una rápida expansión de la pluma en medios altamente permeables y con elevados gradientes hidráulicos.

1,4-dioxano es un compuesto de aplicación en multitud de procesos industriales, destacando, por encima de todos, su aplicación como aditivo de disolventes clorados, debido a su papel como estabilizador de estos.

Las principales fuentes de contaminación del medio natural en relación a la 1,4-dioxano lo constituyen, en primer lugar, los emplazamientos industriales donde se desarrollan los diferentes procesos industriales en los que está implicado este compuesto, como consecuencia de vertidos históricos directos al medio sin tratamiento y de fugas y derrames accidentales ocurridos durante el desarrollo de su actividad.

Asimismo, otro de los principales focos de contaminación lo constituyen los vertidos de efluentes residuales de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas, dada la presencia del 1,4-dioxano en productos de consumo e industriales, por su presencia como subproducto en los procesos productivos. A ese respecto, cabe destacar que los tratamientos de aguas residuales urbanos no son eficientes en la eliminación del 1,4-dioxano dado que es un compuesto de reciente consideración, cuya eliminación no se contemplaba a la hora de diseñar los equipos de tratamiento de la planta. Por otra parte, la presencia del 1,4-dioxano en algunos plaguicidas posibilita también su presencia en zonas de agricultura intensiva.

El tratamiento de dicho compuesto es un reto en sí mismo debido a sus particularidades. La gran solubilidad en agua y, a su vez, su baja volatilización plantean una estrategia de remediación muy concreta. Como consecuencia, algunas de las metodologías de remediación y tratamientos convencionales, tales como air stripping o Soil Vapor Extraction (SVE) se presentan ineficaces a no ser que se incremente la volatilización del 1,4-dioxano.  Por ello, en el momento de seleccionar la metodología de remediación más adecuada se debe de tener en cuenta la zona del subsuelo a tratar.

PROYECTO EN CURSO

En la actualidad, dando respuesta a los problemas que los contaminantes emergentes presentan, LITOCLEAN está inmerso en el proceso de remediación del subsuelo de una planta industrial cuya afección principal es por 1,4-dioxano, amén de otros compuestos tales como acetona, fenol y, en menor medida, TPH.

Tras la caracterización del subsuelo inicial mediante la ejecución de un informe Base, el proceso de remediación se ha ido desarrollando mediante una secuencia de etapas cuya ejecución es de carácter crítico para la obtención de un resultado satisfactorio.

Delimitación de la afección: una vez detectado el problema, que tenía origen en el mal estado de la red industrial de la planta, el primer paso fue el desarrollo de varias campañas de caracterización, mediante la ejecución de sondeos y toma de muestras de agua y suelos, para la delimitación de la pluma de contaminante. Este proceso es clave para el futuro dimensionamiento del sistema de remediación, permitiendo establecer el Modelo Conceptual del proyecto.

Como queda especificado en la figura 2, el contaminante, cuando alcanzó el subsuelo por las fugas desde el sistema de recogida de aguas industriales, avanzó verticalmente por la zona no saturada hasta alcanzar las aguas. Una vez alcanzada la zona saturada, este se desplazó en el sentido del flujo subterráneo.

Fig.2: Modelo conceptual

Ensayos de tratabilidad y diseño de la remediación: durante esta etapa se desarrollaron pruebas piloto de tratabilidad y dimensionamiento a fin de determinar la mejor metodología de saneamiento del medio subterráneo. De entre estas, se llevaron a cabo ensayos de laboratorio (oxidación química por persulfato sódico, oxidación química por ozono, etc.), así como pruebas piloto insitu de tratamiento y dimensionamiento (tratamiento por stripping e ISCO, cálculo de radios de influencia de bombeo y captación de gases, etc.).

Sistema de remediación: tras el desarrollo del dimensionamiento del sistema de remediación, se establecieron dos Fases de tratamiento del medio. Una primera Fase de acción sobre las aguas mediante extracción mecánica por un sistema de Pump&Treat y tratamiento mediante stripping, procediendo a la oxidación química avanzada por Ozono del vertido. Asimismo, para actuar en la zona no saturada, un sistema de Soil Vapour Extracction (SVE). Finalmente, en relación a las particularidades del tratamiento del 1,4-dioxano, sobre todo por su dificultad de saneamiento en la zona no saturada debido a su baja volatilización, una vez alcanzada cierta evolución asintótica durante la Fase I, se estableció una actuación íntegra del medio subterráneo mediante una Fase II de ISCO (In situ chemical oxidation).

Evolución de la remediación: en la actualidad, tras una actuación de 18 meses mediante la Fase I de Pump&Treat y SVE, así como una campaña de ISCO realizada con posterioridad, los resultados son excelentes, habiendo conseguido reducciones de afección en aguas superiores al 90% para todos los compuestos objeto de saneamiento, así como la contención y reducción de la pluma de contaminante.

Fig.3: Evolución afección en el emplazamiento

Fig.4: Evolución isoconcentraciones de 1,4-dioxano

Tal y como queda expuesto en la gráfica de evolución, así como en los planos de isoconcentraciones, el proceso integro de estudio y desarrollo del medio y su saneamiento ha dado sus frutos, mostrando una evolución altamente positiva, alcanzando prácticamente los valores objetivos establecidos para el proyecto en cuestión.

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