Comportamiento ambiental de tensioactivos comerciales: Biodegradabilidad, toxicidad y ozonización

Abstract

En la Tierra, el 70% de la superficie terrestre está cubierta por agua, siendo el 97% aguas oceánicas y mares, mientras que el 3% restante pertenece a las aguas continentales, como ríos, lagos, aguas subterráneas y glaciares. Sólo una pequeña parte, el 1% de estas aguas continentales, es de fácil acceso para ser utilizada por el ser humano, de ahí la enorme importancia de preservar sus cualidades. Las aguas superficiales son los colectores de multitud de sustancias procedentes de la superficie o incluso de las aguas subálveas; muchas de estas materias se degradan en el propio medio acuático, pero otras son transportadas hasta la desembocadura sin experimentar modificaciones sustanciales en su descomposición. De esta forma, en definitiva, el mar, ríos, lagos y embalses se convierten en depósitos de contaminantes de naturaleza diversa. Entre estos contaminantes se encuentran los tensioactivos, los cuales son ampliamente utilizados en multitud de aplicaciones como es el caso de detergentes, productos de cuidado personal, pinturas, industria textil, pesticidas, polímeros, productos farmacéuticos, minería, industria petrolífera, papelera, etc. Tras su uso, doméstico o industrial, los tensioactivos o los productos de su degradación pasan a las aguas superficiales directamente o después de no ser completamente degradados en las plantas de tratamiento de aguas residuales. A pesar del gran número de aplicaciones y de las numerosas ventajas que presentan tanto en el ámbito industrial como económico y sanitario, desde un punto de vista ambiental son considerados como un importante contaminante del medio acuático. Se requiere por tanto que sean lo más inocuos posible para el medio ambiente, es decir, fácilmente biodegradables y de baja toxicidad. La degradación mediante actividad microbiológica es la primera transformación que sufren los tensioactivos en el medio ambiente. Además, suponen uno de los procesos más importantes en el tratamiento de los tensioactivos en las plantas de depuración de aguas residuales. La mayoría de los tensioactivos pueden ser degradados por los microorganismos en el medio ambiente, pero no todos los tensioactivos son igual de biodegradables, incluso algunos de ellos pueden persistir bajo condiciones anaeróbicas. Por tanto, es necesario establecer las características estructurales que implican la susceptibilidad de dichas moléculas para ser degradadas. Además la biodegradabilidad de una sustancia supone uno de los criterios más importantes en la evaluación del impacto ambiental y uno de los factores más importantes para predecir su comportamiento en el medio ambiente, lo que pone de manifiesto la importancia de conocer y evaluar la biodegradabilidad de los tensioactivos. El impacto ambiental de los productos químicos está también determinado por su ecotoxicidad, la cual es relativamente alta en el caso de los tensioactivos como resultado de su actividad superficial y su acción perjudicial sobre las membranas celulares. Por consiguiente, es necesario establecer los límites permitidos para los distintos tensioactivos, evaluar el impacto sobre las comunidades de los ambientes que las reciben, comparar la sensitividad de varias especies a los distintos tensioactivos o a diferentes condiciones para el mismo tóxico, y establecer las relaciones entre la toxicidad y los parámetros estructurales de la molécula. Con el estudio sobre la biodegradabilidad y toxicidad de los tensioactivos se dispone de información suficiente para determinar cuáles son más adecuados para formar parte de las formulaciones detergentes desde el punto de vista medio ambiental. Por otra parte, los tensioactivos cuando llegan a las plantas de tratamiento de aguas residuales a altas concentraciones pueden inhibir el rendimiento y ser tóxicos para la biota responsable de la eliminación de los contaminantes. El tratamiento de los efluentes basado en procesos biológicos es más económico respecto a otros tratamientos con procesos oxidativos avanzados. Por esta razón surge la necesidad de combinar procesos químicos y procesos biológicos para un adecuado tratamiento de los efluentes. Entre las tecnologías más prometedoras se encuentran los Procesos de Oxidación Avanzados (AOPs), que suponen una excelente opción para la eliminación y/o modificación de compuestos recalcitrantes en constituyentes más biodegradables, oxidando parcialmente estos compuestos y propiciando un mejor tratamiento biológico posterior. El tratamiento con ozono constituye uno de los AOPs más utilizados, y puede ser empleado para transformar los tensioactivos en productos más biodegradables y menos tóxicos para los cultivos microbiológicos de reactores de biodegradación. Sin embargo, en algunos casos los productos de ozonización de los tensioactivos pueden ser incluso más tóxicos que los compuestos sin ozonizar. Por consiguiente, es de vital importancia el estudio de la relación existente entre la estructura del tensioactivo y la evolución de su biodegradabilidad y toxicidad tras el proceso de ozonización de disoluciones de tensioactivos. En el Capítulo I de la presente Tesis Doctoral se lleva a cabo una revisión general de los aspectos fundamentales anteriormente mencionados. Se resumen las características físicoquímicas más importantes de los tensioactivos, así como sus principales efectos adversos en el medio ambiente y la normativa vigente al respecto. Se presentan también los aspectos más relevantes relacionados con el estudio de la biodegradabilidad y toxicidad de los tensioactivos, y el efecto sobre dichas propiedades cuando se utilizan procesos de oxidación avanzada con ozono para su eliminación.