Descontaminación de suelos

María del Carmen del Lobo Bedmar
Instituto Madrileño de Investigación Agraria y Alimentaria. IMIA. N-II KM 38,200 Alcala de Henares (Madrid)

La importancia del suelo se ha puesto de manifiesto en los últimos años en las políticas ambientales a nivel mundial, como consecuencia de su consideración como parte integrante de los procesos que se desarrollan en los ecosistemas. El suelo constituye un puente entre la atmósfera y las aguas subterráneas, con lo que cualquier tipo de impacto que incida en él, tendrá repercusiones a corto o medio plazo en los otros dos medios. La industrialización, los procesos de depuración industriales, las prácticas agrícolas en ocasiones inadecuadas, han supuesto en las últimas décadas una importante fuente de contaminación en el medio edáfico. La protección de los suelos se ha integrado recientemente en la Unión Europea como uno de los objetivos prioritarios que influyen en las políticas medioambientales, citando como causa de degradación de los suelos la contaminación puntual como consecuencia de actividades industriales, explotaciones mineras, agricultura y vertido de residuos, proponiéndose la creación del sistema europeo de vigilancia de la conservación del suelo europeo.

Con una protección integrada de los suelos pueden obtenerse importantes beneficios en el aire, el agua, la lucha contra el cambio climático y la diversidad biológica.

Se puede definir la contaminación del suelo como la existencia de un agente o conjunto de agentes que provocan una perturbación en el medio o como el proceso o conjunto de procesos que disminuyen la capacidad potencial del suelo para producir bienes.

La problemática de la contaminación de los suelos, debe enfocarse como un estudio multidisciplinar, abortado por multitud de especialistas, ya que el suelo debemos considerarlo por un lado como un recurso natural y por otra parte como un importante componente ambiental. El suelo funciona como un sistema abierto y complejo, autoorganizativo, estructural y polifuncional. Se comporta como un filtro a través del cual se regulan los flujos de energía y materia. Como tal filtro es susceptible de contaminarse por medio de los aportes humanos, pudiendo así deteriorarse y dejar de cumplir sus funciones.

La salud del suelo se debe a una serie de atributos físicos, químicos y biológicos, como por ejemplo, el contenido en nutrientes, la capacidad amortiguadora, la capacidad de destrucción de patógenos, la inactivación de compuestos tóxicos, etc. Sin embargo al llevar a cabo un aumento y en ocasiones un malo uso del suelo que conduce a un proceso de contaminación, es muy probable que termine en una fase de mal funcionamiento o degradación.

En general, los suelos poseen una amplia capacidad amortiguadora frente a una determinada presión , pero si esta capacidad es superada, nos encontraríamos frente a un problema de contaminación.

Los propios constituyentes y propiedades del suelo son capaces de aminorar la contaminación, como por ejemplo: pH, materia orgánica, minerales de la arcilla y óxidos metálicos, reacciones de oxidación-reducción, procesos de intercambio iónico, fenómenos de adsorción, desorción, complejación y reacciones de precipitación y disolución

TIPOS DE CONTAMINANTES

En general, los contaminantes que se encuentran en el suelo son: metales pesados, contaminantes orgánicos y exceso de sales. En general, las actividades que pueden dar origen a la contaminación pueden ser debidas a focos puntuales o focos difusos.

Focos puntuales: Se derivan en su mayor parte de la industria y sus actividades asociadas. Se pueden producir en numerosos emplazamientos y situaciones, pero las podríamos asociar en :

1)gestión inadecuada, donde se incluyen los diferentes fallos de instalaciones, procesos, humanos y de gestión de residuos.

2)accidentes causados por imprudencias o negligencias. En estos casos la contaminación se podría paliar si se cuenta con protocolos adecuados para controlar los posibles vertidos.

3)vertidos irregulares, voluntarios o involuntarios.

Tipos de residuos que pueden constituir un foco puntual:

a)Residuos derivados de la industria.
Los tipos de residuos industriales que pueden constituir esta contaminación se pueden dividir en:

En este caso, los contaminantes pueden llegar al suelo de diferentes formas:

b) Residuos derivados de la mineria.
En este caso nos referimos al impacto que pueden tener:

Estos impactos producirán en el suelo:

c) Otras fuentes de contaminación:

Focos difusos

a) Agricultura. En este medio, las actividades se realizan directamente sobre el suelo, por lo que en este sector la contaminación se asocia fundamentalmente al uso incorrecto de fertilizantes y biocidas.
Por otra parte, la agricultura intensiva está asociada a la pérdida de cobertura vegetal y materia orgánica del suelo, lo que supone la incidencia de los procesos de erosión y pérdidas de suelo, a lo que se añade el peligro de compactación causado por la maquinaria agrícola, la sobreexplotación de acuíferos debida al regadío y la acumulación de metales pesados debidos al uso de fertilizantes.

b) Ganaderia, Puede constituir una causa importante de contaminación de las aguas subterráneas por percolación de purines en el terreno. En este caso, además de hablar de contaminación química, habría que considerar la contaminación microbiológica. También, la ganadería extensiva presenta problemas de erosión por el pastoreo en zonas de pendiente o compactación, acelerando la desertización de los suelos.

c) Silvicultura, Las explotaciones forestales tienen un importante impacto sobre el suelo a causa de la apertura de pistas y el transito de maquinarias, que favorece la erosión y compactación del suelo, además la preparación de la madera para usos industriales hace que se utilicen multitud de productos fitosanitarios, que tienen alta toxicidad.

d) Depósito Ácido. Algunos contaminantes atmosféricos sufren reacciones de oxidación que les convierte en compuestos ácidos que al depositarse sobre el terreno puede provocar reacciones de acidificación en el medio.

e) Transporte. Un foco difuso de contaminación lo constituye el transporte de materiales que en el caso de fuga o mala manipulación constituiría una nueva contaminación.

Por todo lo anterior, se deduce que las medidas enfocadas hacia la descontaminación de los suelos deben ser diversas, debido a que las actividades origen del proceso de degradación o contaminación son variadas.

SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS PARA LA UTILIZACIÓN DE TÉCNICAS DE RECUPERACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS

Se seleccionan mecanismos que sean capaces de eliminar o reducir a niveles tolerantes un determinado contaminante, para ello se utilizan como objetivos:

Para llevar a cabo una adecuada selección de la técnica de remediación, hay que establecer en primer lugar el diagnóstico preciso del tipo de contaminante, dimensión de la contaminación y futuro uso del lugar contaminado, además sería conveniente establecer un diagnostico sobre la posible incidencia de la contaminación en el agua subterránea.

La evaluación de las alternativas, debe hacerse en base a una serie criterios:

TÉCNICAS DE DESCONTAMINACIÓN

Técnicas físico-químicas En general se trata de técnicas que abarcan un amplio espectro de metodologías y cuya aplicación puede llevarse a cabo “in situ” o “ex situ”. En ocasiones suponen una alta agresión para el medio edáfico, provocando alteraciones en sus características lo que provoca tras la descontaminación cambios en el suelo que impiden recuperar el uso anterior.

-Técnicas de extracción. Entre ellas, las más conocidas son el “Soil Washing” ó lavado de suelos, se realiza habitualmente en deposito. Se basa en una separación o una reducción del volumen. El rendimiento depende de la solubilidad de los compuestos contaminantes en la solución de lavado que se utilice. Otra de las técnicas es la conocida como “Soil Vacuum”. Se produce una extracción de los contaminantes y se utiliza para eliminar compuestos orgánicos volátiles y mercurio. Para potenciar la eficacia se puede utilizar además vapor de agua. Un modificación es la técnica de Soil Venting, donde se combina el efecto de extracción con la inyección de aire. En este tipo de técnicas las características físico-químicas del suelo pueden alterar la eficacia de la técnica.

-Técnicas químicas. Decloración, Oxidación química, neutralización. Son técnicas, que se pueden realizar “in situ”. La decloración se basa en originar una detoxificadión en el suelo. Se puede utilizar cuando los contaminantes son compuestos halogenados de tipo aromático. La oxidación química se utiliza en casos de contaminación por cianuros u otros compuestos fácilmente oxidables. En el caso de la neutralización además de la detoxificación se puede llevar a cabo procesos de inmovilización. Se eliminan de esta forma ácidos y bases.

-Técnicas de fijación y/o encapsulación. En general el objetivo es almacenar e inmovilizar, con lo que el principal problema es evitar que los productos de transformación o lixiviados no constituyan una nueva fuente de contaminación. Ejemplos de estos procesos son la vitrificación y solidificación con cal o cemento.

-Técnicas de tratamiento térmico. Se puede aplicar para eliminar compuestos orgánicos, pero las limitaciones se basan en la formación de gases de combustión, además de la producción de cenizas. Se trata de procesos de pirolisis, hornos rotativos o tratamientos por infrarrojos.

-Técnicas de lavado. Se aplican en lecho o “in situ” y combinan el efecto del lavado con procesos como la fotolisis (eliminación de dioxinas), precipitación (en el caso de metales),adsorción (residuos de alto peso molecular y poco polares) o intercambio iónico, donde además de separar los contaminantes es necesario inmovilizarlos. Requiere valores de ph adecuados Un caso particular de estas técnicas lo constituyen las electrocinéticas, basadas en la separación en cargas iónicas de los contaminantes, mediante el efecto de la corriente eléctrica a través de una solución de purga añadida al suelo.

-Técnicas biológicas: En la actualidad, se potencia la utilización de este tipo de técnicas, ya que no producen en general agresiones en el entorno, aunque la dimensión de la contaminación y el tiempo requerido para el desarrollo del proceso de descontaminación no las hacen adecuadas en todos los casos.

BIORREMEDIACIÓN

La biorremediación se define como un procedimiento natural, a lo largo del cual distintos microorganismos son capaces de eliminar los contaminantes orgánicos e inorgánicos de un determinado medio. La mayoría de los microorganismos son capaces de utilizar compuestos presentes en su entorno y transformarlos en precursores de sus constituyentes celulares, ya que obtienen ellos, la energía que necesitan para realizar los procesos biosintéticos. A causa de esta capacidad de adaptación, las bacterias del suelo y algunos hongos son capaces de metabolizar núcldos y radicales relativamente inertes y utilizarlos como fuente de carbono y energía para su crecimiento. De aquí surge el interés microorganismos en la transformación de productos de desecho tanto industriales como naturales. De esta forma además de poder abordar la descontaminación ambiental de sustancias tóxicas y/o persistentes, se conseguiría la integración del carbono y del nitrógeno contenido en los compuestos de estructura inerte al ciclo biológico del suelo, con lo que se contribuiría al mantenimiento del propio equilibrio biológico en la naturaleza.

En general este tipo de estudios lleven desarrollándose un par de décadas, sobre todo a escala piloto, aunque ya en los últimos años se comienzan a desarrollar a escala real, tanto en el caso de suelos contaminados como en el caso de aguas o efluentes. El sistema a aplicar debe considerar las condiciones específicas del medio a descontaminar, evaluando las interacciones suelo-contaminante, microorganismo aplicado-contaminante, microorganismo aplicado-poblaciones del suelo y proceso de biotransformación-condiciones físico-químicas.

Los procesos de biorremediación de suelos contaminados pueden realizarse “ex situ”, como los tratamientos de landfarming, utilización de biofiltros o biorreactores o compostaje, así como actuaciones “in situ” sin excavación de suelo, que fundamentalmente se centran en la bioestimulación o bioaugmentación, la utilización de enzimas y la fitorremediación. Al tratarse de técnicas biológicas, para su control deberemos tener en cuanta todos aquellos factores que pueden influir sobre la actividad biológica de los microorganismos, entre los que se encuentran las características fisicoquímicas y biológicas de los suelos a tratar.

Como se señalaba anteriormente, antes de iniciar un proceso de biorremediación, tendremos que considerar:

FITORREMEDIACÓN

Es una de las tecnologías a las que se dirige en la actualidad el mayor interés, se define como la utilización de plantas para llevar a cabo acciones de eliminación o transformación de contaminantes. La ventaja de esta técnica se basa en el bajo imput de los costes, su contribución a la estabilización del suelo, así como a la mejora del paisaje, y reduce los lixiviados de agua y el transporte de los contaminantes inorgánicos del suelo, aunque evidentemente el tiempo requerido para llevar a cabo este tipo de remediación es más largo que el utilizado en otras tecnologías. Para llevar a cabo acciones de fitorremediación, existen dos posibilidades, la fitoestabilización o fitorrestauración, que consiste en llevar a cabo inactivaciones “in situ” de los contaminantes por medio de revegetación, inmovilizando los metales o utilizando enmiendas con capacidad fijadora, y la fitoextracción, llevando a cabo la extracción de los contaminantes con plantas hiperacumuladoras. Tanto las plantas como las enmiendas que se aplican al suelo se utilizan para extraer o cambiar la forma química de los contaminantes en el medio ambiente disminuyendo la disponibilidad química o biológica que causaría el peligro de contaminación. El uso de técnicas de fitorremediación incluyen la utilización de aditivos que inmovilizan los metales en el suelo. Las plantas adecuadas para llevar a cabo acciones de este tipo deben cumplir algunas características como tolerancia al metal que haya que eliminar, que la acumulación sep produzca fundamentalmente en la aparte aérea de la planta, que presenten rápido crecimiento y alta producción de biomasa en la parte aérea.

En general, una situación de contaminación en el suelo, requerirá un estudio multidisciplinar, que englobe la naturaleza del contaminante, magnitud de la contaminación, estudio del suelo y su entorno y futuro uso del mismo, con el fin de aplicar en cada caso la tecnología más adecuada, minimizando costes, aumentando la eficacia del proceso, pero controlando siempre la posible difusión de esa contaminación, así como el menor impacto ambiental en el ecosistema.

María del Carmen del Lobo Bedmar
Instituto Madrileño de Investigación Agraria y Alimentaria.