Aplicación de agua oxigenada para la remediación de suelos contaminados

El proceso Fenton clásico utiliza peróxido de hidrógeno (H2O2), también conocido como agua oxigenada, que actúa como agente oxidante, e ión ferroso (Fe2+) en calidad de catalizador. El papel del Fe2+ consiste en descomponer al H2O2 para dar lugar a los radicales hidroxilo (OH•) que es la especie que realmente va a atacar a los contaminantes (esquema de reacción mostrado en la Figura 1). La reacción óptima de generación de los radicales ocurre bajo condiciones de pH relativamente bajo (pH de 2 a 4).

Una de las limitaciones para la aplicación del proceso de Fenton en la remediación de suelos es la movilidad del reactivo de Fenton (es decir, H2O2/ Fe2+) cuando se introduce en el subsuelo. En primer lugar, el H2O2 es inestable en este medio y se descompone de forma rápida por reacción con los componentes naturales del suelo (materia orgánica, minerales de metales de transición) generando O2 y H2O. Este consumo improductivo del H2O2 hace que la concentración del oxidante disminuya drásticamente desde el punto de inyección hasta la zona donde está localizada la contaminación. Debido a esto, el proceso de oxidación Fenton in situ implica la inyección de altas concentraciones de H2O2 en las que hay que tener en cuenta, no sólo la demanda estequiométrica para la degradación del contaminante, sino también las reacciones con el propio suelo que ejercen una demanda natural del oxidante.

Por otra parte, en los casos en los que el proceso de oxidación química in situ no se realice en suelos ricos en minerales naturales a base de Fe (Fenton-like), es necesario asegurar la presencia de la especie metálica de Fe en el suelo. Esta presencia se consigue mediante la adición desde el exterior de Fe en forma de sal (por ejemplo, sulfato de Fe2+). Los suelos carbonatados con un pH básico hacen que la especie metálica no se mantenga en disolución al producirse su precipitación lo que reduce la distancia a la que puede transportase desde el punto de inyección.

El proceso denominado Fenton modificado o Fenton-like puede superar estas limitaciones si se diseña para mitigar los efectos de los procesos naturales del suelo mediante su aplicación efectiva en condiciones de pH básico, no limitando la generación de los radicales OH• a pH ácidos, y aumentando la estabilidad del H2O2.Tanto el empleo de agentes quelantes (EDTA, citrato, etc.) que presenten una mayor afinidad hacia el Fe que el propio suelo, que hacen que el catalizador Fe presente una disponibilidad inmediata, como el uso de agentes estabilizadores como el fosfato para mejorar la estabilidad del H2O2, son las técnicas utilizadas para conseguir su efectividad en la remediación de suelos contaminados por compuestos orgánicos.

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El grupo de investigación INPROQUIMA de la UCM ha observado que la aplicación del proceso Fenton-like en sistemas en discontinuo con una relación líquido-suelo de 2mL/g, una temperatura de 20ºC, usando EDTA y citrato como agentes quelantes (concentraciones iniciales de 20 y 50mM) para la remediación del 2,4-dimetilfenol (q2.4-DMF= 80mg/kgsuelo) en un suelo alcalino (pH=7,8) con un alto contenido en materia orgánica (10,1%) y un alto contenido en Fe (Fe2O3= 34,39mg/gsuelo) parece viable con la adición del H2O2 a una concentración inicial de 0.29M (véase Fig. 2). El proceso favorece la generación de los radicales OH•, con lo que se incrementa la conversión de contaminante sin necesidad de tener que acondicionar el pH a valores ácidos, y se aumenta la estabilidad del H2O2 al disminuir la conversión del oxidante.

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