Remediación de enclaves contaminados por combinación de procesos ambientalmente sostenibles

Resumen

En las últimas décadas el incremento de la contaminación ambiental ha provocado un aumento de la conciencia medioambiental de la ciudadanía, induciendo a los organismos públicos y los gobiernos a crear una legislación más estricta y establecer ciertos límites en cuanto a emisión de contaminantes. En lo concerniente a los ecosistemas acuáticos, los tratamientos de aguas tradicionales no son capaces de destruir a los denominados “contaminantes orgánicos persistentes”. Por ello, se hace imprescindible el desarrollo de tecnologías eficientes y medioambientalmente sostenibles capaces de eliminarlos. Durante las últimas décadas, los Procesos de Oxidación Avanzada (POAs), basados en la reactividad de poderosas especies oxidantes tales como los radicales hidroxilo (•OH), han emergido como una alternativa versátil y eficiente para conseguir la completa eliminación de este tipo de contaminantes. Entre los diversos POAs la tecnología electro-Fenton es una opción especialmente interesante. Sin embargo, este tratamiento presenta ciertas limitaciones que han sido abordadas en la presente Tesis. Uno de los mayores problemas del tratamiento homogéneo electro-Fenton es la generación de lodos con alto contenido en hierro al final del proceso así como la necesidad de adicionar continuamente este reactivo a lo largo del tratamiento, lo cual supone un problema medio ambiental y un coste adicional. Para eliminar lo formación de dicho lodo, en esta Tesis se desarrollaron, caracterizaron y utilizaron en el tratamiento electro-Fenton de aguas contaminadas los siguientes catalizadores heterogéneos: hidrogeles de poliacrilamida, hidrogeles de alginato y carbón activo con hierro adsorbido. Por otra parte, la oxidación electroquímica de compuestos orgánicos durante el proceso electro-Fenton se ve fuertemente influenciada por la naturaleza del material empleado como electrodo. A pesar de los numerosos estudios en donde se investiga las propiedades de distintos ánodos, la búsqueda de nuevos cátodos se ha visto relegada a un segundo plano, utilizando generalmente materiales carbonáceos sin prestar especial atención al papel que estos juegan. Dado que la generación de H2O2 tiene lugar a consecuencia de la reducción de oxígeno en la superficie catódica, en esta tesis se evaluaron y testaron satisfactoriamente diferentes materiales catódicos, tales como espuma de níquel, espuma de níquel recubierta con quitosano y tela de carbono. El proceso electro-Fenton ha sido señalado como uno de los POAs más efectivos en la eliminación de distintos contaminantes. No obstante, dado que no siempre es posible su aplicación y que puede resultar más costoso que otro tipo de tecnologías, es interesante evaluar otras técnicas que permitan mejorar los resultados obtenidos con este tratamiento. Por ello, en esta Tesis la eficiencia de distintos procesos de oxidación avanzada, concretamente electro-Fenton, oxidación anódica, foto-Fenton y foto-electro-Fenton, ha sido evaluada. Así mismo, otro problema importante asociado al tratamiento electro-Fenton es su elevado consumo energético. En este sentido, durante los últimos años el desarrollo de tecnologías hibridas, las cuales que combinan el proceso electro-Fenton con otras técnicas, ha emergido como una alternativa eficiente para lograr un ahorro energético, minimizando o incluso eliminado los problemas que presenta el tratamiento individual. Por ello, en esta Tesis se trabajó con un sistema acoplando el proceso de electrocoagulación, ya aplicado a nivel industrial, con el proceso electro-Fenton para la remediación de un agua sintética contaminada. Además, se llevó a cabo la remediación de un suelo poco permeable altamente contaminado mediante el acoplamiento del proceso “soil flushing” con la tecnología electrocinética-Fenton, tecnología que fue mejorada mediante la utilización de ácido cítrico como agente complejante. Finalmente, en esta Tesis se ha desarrollo una idea original e innovadora como es el empleo de electrodos xerografiados de carbono utilizados como traductores en un sistema dinámico y químicamente reactivo. Hasta donde llega nuestro conocimiento, esta aplicación supone un avance interesante ya que estos sensores no han sido previamente utilizados en este campo ni en la monitorización in situ de procesos de remediación tales como el electro-Fenton.