“TRATAMIENTO DE SUELO CONTAMINADO CON HIDROCARBUROS EN UN SISTEMA DE ELECTROBIORREMEDIACIÓN CON RECIRCULACIÓN A NIVEL LABORATORIO”J. Unzueta Medina*, M. A. Martínez Prado, J. Pinto Espinoza & C. F. Cruz Fierro Dpto. de Ingeniería Química y Bioquímica, Instituto Tecnológico de Durango •Materia Mineral •Materia orgánica Composición •Agua •Componentes gaseoso básicos: N, O, CO, etc. Mezcla de compuestos químicos todos ellos originados del petróleo crudo Derrame Cualquier descarga, liberación, rebose o vaciamiento de hidrocarburos que se presente en suelo. NOM-138-SEMARNAT-2003 Límites máximos permisibles para fracciones de hidrocarburos en suelo Uso de suelo predominante FRACCIÓN DE HIDROCARBUROS Fracción de (mg/kg base seca) Agrícola Ligera Mediana 200 1200 Residencial 200 1200 Industrial 500 5000 Hidrocarburos Pesada 3000 3000 6000 Hidrocarburos de fracción ligera Mezcla de hidrocarburos cuyas moléculas contengan cadenas lineales entre cinco y diez átomos de carbono (C5 a C10 ). Hidrocarburos de fracción media Mezcla de hidrocarburos cuyas moléculas contengan cadenas lineales entre diez y veintiocho átomos de carbono (C10 a C28 ). Hidrocarburos de fracción pesada Mezcla de hidrocarburos cuyo peso molecular sea mayor a C18 . •Aprovecha las propiedades conductivas del suelo •Genera un campo eléctrico a través del suelo Electromigración •Utiliza una corriente directa de baja intensidad Electroósmosis Electroforesis Degradación del contaminante mediante el uso de microorganismos En 1995 se remediaron 213 m3 de suelo con Cd, Cu, Ni, Pb, y Zn con eficiencia de entre un 75% a 99%. En 1996 se realizó la extracción de Pb de campos de pruebas balísticas de la armada de EUA con una eficiencia de 98%. En 1997 la Empresa Environmental and Technology Services remedió 777 m3 de suelo con compuestos orgánicos volátiles, BTEX´s y HTP´s en 12 meses con eficiencias mayores al 90%. Actualmente empresas como MONSANTO ya aplican las tecnologías de Electrorremediación y Biorremediación en el tratamiento de suelos contaminados a nivel mundial. Tayoltita, San Dimas Dgo. Suelo contaminado con HTP´s Aceites Lubricantes Derrames Gasolina Diesel Solventes 800 toneladas de suelo contaminado con HTP´s aisladas para evitar filtraciones y que la contaminación se extienda a otras áreas NOM-138-SEMARNAT-2003: La empresa minera se sometió al programa: Trabajo conjunto Electrorremediación Biorremediación con microorganismos nativos del suelo Nivel Laboratorio Sin Recirculación 1.5 Kg de suelo contaminado Electrobiorremediación Mayor flujo de efluente y voltaje Escala Semipiloto Recirculación 27 Kg de suelo contaminado Celda experimental: Flujo Ascendente Celda Experimental: Flujo Ascendente y Electrodo de Acero inoxidable Corrida [Surfactante] (Ecoterra BS1) % v/v Voltaje Volts Tiempo Horas Flujo ml/min Degradación % 1 2 3 4 5 6 1.00 1.00 0.55 0.55 1.00 1.00 8.75 8.75 8.75 8.75 12.50 18.00 36 96 66 66 96 207 5.00 4.00 6.00 4.00 8.00 10.36 39.57 73.12 49.08 57.05 91.90 96.49 Corridas 1.5 Kg de Suelo Proceso continuo sin recirculación Se efectuaron dos procesos experimentales por triplicado C/Ecoterra y S/Ecoterra [Ecaterra] = 1 % v/v Voltaje = 12.5 volts Flujo = 8 mL/min. Duración (h) 81 165 185 97 145 183 E3 C/E: [TPH´s]o= 39,789.54 ppm ; [TPH´s]f= 3,056.27 ppm a) b) (a) Cromatograma de analisis de HTP´s (b) antes y después del suelo tratado con C/E (3) Asperguillus sp. Asperguillus Flavobacterium sp. Flavobacterium Colonias de Asperuillus sp. y Flavobacterium sp. Densidad Óptica a λ= 600 nm 2 .0 1 .8 1 .5 1 .3 1 .0 0 .8 0 .5 0 .3 0 .0 0 20 C L /O SL /O 40 60 80 100 120 Tie mpo (H o ra s ) 140 160 180 200 Cinética de crecimiento del Flavobacterium sp. PRUEBAS BATCH: 1 mL MUESTRA Tratamiento Reactor con limitación de O2 34% 27% 25% Reactor sin limitación de O2 69% 43% 77% Efluente C/E Efluente S/E Suelo Diagrama del proceso de EBR Degradación de HTP´s del experimento de Electrobiorremediación RESULTADOS ER vs EBR Corridas Electrorremediación 86.7 ± 3.5 % Electrobiorremediación 77.3 ± 4 % Remediar un suelo contaminado con las hidrocarburos totales del petróleo (HTP´s) en un proceso semipiloto continuo combinando técnicas de electro y biorremediación. 35 cm 16 cm Suelo Contaminado + Agua de la llave Suelo Contaminado + Agua de la llave + Corriente Eléctrica Suelo Contaminado + Solución Medio Mineral Suelo Contaminado + Solución Medio Mineral + Corriente Eléctrica 1 L agua destilada + •K2HPO4 •KH2PO4 •NH4NO3 •MgSO4 . 7H2O •NaCl •FeSO4 + EDTA DÍAS Análisis pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 POR CE SDT HTP's UFC pH= potencial de hidrógeno. POR= potencial óxido reducción. CE= conductividad eléctrica. SDT= sólidos disueltos totales. [HTP´s]= hidrocarburos totales del petróleo. UFC= Unidades formadoras de colonia. Efluente Suelo Técnica TNRCC Method 1005 , 2001 Mejora el flujo conductividad del suelo SIEMENS Es el inverso de la resistencia a la conducción por centímetro de material La resistencia tiene una relación empírica con la cantidad de iones capaces de conducir la electricidad en solución acuosa : VOLTAJE= 12.5 V INTENSIDAD = 60 mA RESISTENCIA =208 Ω TIEMPO DE DURACION DE CADA EXPERIMENTO 200 h POTENCIA= 0.735 W 7.35X10-4 KW 0.147 KWh Costos de energía $ 0.45 por 1.5 Kg de Suelo $ 300.00 por Ton de Suelo De la Rosa Pérez D. A., Teutli-León M. M. M., Ramirez Islas M.E. (2007). “Electrorremediación de suelos contaminados, una revisión técnica para su aplicación en campo”. Rev. Int. Contam. Ambient. 23 (3) 129-138. Garcia Nogueira M., Pazos M. Sanroman M.A., Cameselle C. (2006). “Improving on electrokinetic remediation in spiked Mn kaolinite by addition of complexing agents”. Elsevier. Electrochimia Acta. 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Report "Tratamiento de Suelo ado Con Hidrocarburos Electrobiorremediación Con Recirculación a Nivel Lab Oratorio"