Aplicación de técnicas de remediación en aguas y suelos contaminados por residuos de herbicidas

Resumen

Hay tres procesos fundamentales que condicionan el comportamiento de los plaguicidas en el medio ambiente: 1) Adsorción, 2) Transferencia y 3) Degradación (fotoquímica, química y microbiológica). Estos procesos condicionan su persistencia (tiempo requerido para reducir su concentración a la mitad) en el suelo. Entre los procesos responsables de su movimiento, cabe destacar los siguientes: 1) Difusión, 2) Volatilización, 3) Erosión y escorrentía, 4) Absorción por la planta, 5) Acumulación en organismos y 6) Lixiviación. La lixiviación es elevada para aquellos plaguicidas que se adsorben débilmente y presentan elevada persistencia, sobre todo en zonas climáticas con elevado régimen pluviométrico y baja temperatura, y también en suelos con bajo contenido en materia orgánica y textura arenosa. Por lo tanto, la evaluación de la vulnerabilidad de las aguas subterráneas es de vital importancia. La mejor solución es prevenir la contaminación de las mismas para evitar una situación peligrosa. Además de reducir el uso de plaguicidas, existen dos líneas de trabajo para resolver el problema de la contaminación. La primera, es evitar descargas incontroladas y la segunda, usar métodos físicos (adsorción, filtración por membrana, etc.), químicos (oxidación, precipitación etc.) y biológicos (filtros, lodo activado, etc.). En este contexto, el desarrollo de las aplicaciones de la Química Solar resulta de vital importancia, especialmente las derivadas de procesos fotoquímicos basados en las reacciones químicas que se producen tras la absorción de fotones sobre la superficie de los reactivos y/o catalizadores empleados. Entre ellos, los Procesos Avanzados de Oxidación (PAOs) han conseguido un gran protagonismo en los últimos años, especialmente la Fotocatálisis Heterogénea, ya que puede utilizar una fuente de energía renovable como es la luz solar. Así, los plaguicidas son oxidados “in situ” mediante la generación de especies muy oxidantes como los radicales hidroxilo (HO•), entre otros. La principal ventaja de las tecnologías fotoquímicas, es que son capaces de eliminar, o al menos reducir, la concentración de plaguicidas en el agua mediante mineralización, en lugar de traspasar el problema de un lado a otro, como ocurre con los procesos convencionales. Este tipo de tecnologías resultan especialmente interesantes en zonas con escasez de agua y caracterizadas por una agricultura intensiva y condiciones climáticas peculiares, donde los niveles anuales de radiación solar son muy elevados. Teniendo en cuenta lo anterior, los principales objetivos perseguidos en este trabajo han sido los siguientes: i) Valorización de distintos enmendantes orgánicos (residuos agroforestales, agroindustriales y estiércol) en la adsorción, degradación y movilidad de ocho herbicidas comúnmente utilizados en los países mediterráneos y pertenecientes a cuatro familias diferentes (triazinas, fenil urea, difenil éter y dinitroanilinas); ii) Estimación del uso de la solarización y biosolarización como técnicas respetuosas con el medio ambiente para acelerar la degradación de los citados herbicidas y iii) Estimación de la eficacia de los PAOs (fotocatálisis heterogénea y cavitación acústica) en la fotodegradación de los herbicidas en diferentes matrices acuosas. Los principales resultados obtenidos se pueden resumir en los siguientes: i) La adición de enmendantes orgánicos reduce, de manera significativa, la lixiviación de los herbicidas al aumentar su adsorción al suelo debido al aumento de materia orgánica en el mismo, ii) El empleo de técnicas de calentamiento del suelo (solarización y biosolarización) acelera de modo notorio la degradación de los herbicidas en el suelo, debido principalmente al aumento de temperatura del mismo y iii) El tratamiento de aguas mediante fotocatálisis heterogénea, empleando TiO2 y ZnO en combinación con (Na2S2O8) y luz solar, y cavitación acústica con oxidantes y luz artificial, reduce de forma drástica la persistencia de los herbicidas en agua, aunque hay que tener en cuenta el efecto de los componentes disueltos en la matriz