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23 de enero de 2020, en Noticias
La síntesis continua de nuevos productos químicos y su uso generalizado dieron como resultado la incorporación de estos compuestos al ciclo del agua. Muchas sustancias químicas, que tradicionalmente no se consideraban contaminantes, ahora se encuentran en el medio acuático en concentraciones muy pequeñas, y sus efectos sobre el medio ambiente y la salud humana aún no se conocen bien. Además, todavía no existen regulaciones sobre algunos de estos productos químicos.
Los contaminantes emergentes (EPs) son compuestos comúnmente generados por una nueva síntesis en las últimas décadas, que actualmente son ubicuos en el agua, aunque generalmente se encuentran en concentraciones muy bajas. Falta información descriptiva precisa sobre los efectos de su exposición a la biota o su presencia en cuerpos de agua. Las características físicas y químicas de estos compuestos pueden causar efectos adversos para el medio ambiente y su biota, y/o para la salud humana. Los contaminantes emergentes se están convirtiendo en un riesgo creciente a medida que se liberan permanentemente al medio ambiente. Actualmente, las PTAR no están diseñadas para el tratamiento y la eliminación de contaminantes emergentes, mientras que su carácter bioacumulativo y los efectos de la biomagnificación en la salud humana y ambiental son motivo de preocupación.
La presencia de contaminantes emergentes en las entradas y salidas de WWTPs, así como en los cuerpos de agua naturales, se puede observar tanto en las matrices líquidas como en las sólidas. Los compuestos pueden disolverse en agua o adsorberse en partículas suspendidas, así como en los sedimentos. La concentración de un compuesto particular en la influencia de WWTPs puede variar notablemente entre las WWTPs, dependiendo, entre otros, del tipo de disposición de aguas residuales (doméstica, industrial, escorrentía…). Además, las concentraciones de estos contaminantes pueden variar estacionalmente. Además, las concentraciones de contaminantes emergentes en los efluentes de la WWTPs convencional dependen de su idoneidad para eliminarse, así como de la capacidad de eliminación de los procesos de la WWTPs.
¿Qué tipo de contaminantes emergentes se pueden encontrar en los efluentes e influencias de las PTAR? Compuestos farmacéuticos como analgésicos/antiinflamatorios, antibióticos, hormonas y drogas psiquiátricas, entre otros; pesticidas de industrias que fabrican este tipo de productos, de uso doméstico y, especialmente, de escorrentía agrícola; Los ésteres de ftalato (PAE), como los utilizados como aditivos en la fabricación de cloruro de polivinilo (PVC). Los PAE también se pueden encontrar como aditivos en pinturas, lubricantes, adhesivos, insecticidas, industria del embalaje y cosméticos. Los ésteres de ftalato son uno de los contaminantes persistentes más frecuentes en el medio ambiente. Finalmente, los productos de cuidado personal (PCP) como fragancias, desinfectantes, filtros UV y repelentes de insectos, también son una fuente de contaminantes emergentes.
Aunque muchos EPs son sospechosos de causar efectos adversos en humanos y vida silvestre, solo 45 de ellos están regulados hasta ahora (Directiva 2013/39/UE). La estrategia de la Comisión de la UE para combatir la contaminación de las aguas superficiales se describió en la Directiva Marco Europea del Agua 2000/60/CE (EU-WFD). La presente Directiva ofrece la primera lista de 33 sustancias o grupos de sustancias que deben identificarse, lo que requiere prioridades de acción a nivel comunitario, la lista se revisa cada 4 años. Las sustancias como DEHP, clorpirifos, 4-t-OP y trifluralina se enumeraron como sustancias peligrosas prioritarias en la EU-WFD y la Decisión final de la UE No. 2455/2001/EC.
La UE-DMA ha sufrido varias revisiones hasta su estado actual. La Directiva 2013/39/UE actualizó la lista de sustancias prioritarias y sustancias peligrosas prioritarias. Esta revisión estableció una lista de observación de sustancias para las cuales se deben recopilar datos a través de la Unión Europea. Estos datos apoyarán futuros ejercicios de priorización de acuerdo con el Artículo 16-2 de EU-WFD. Diclofenaco, 17-beta-estradiol y 17-alfa-etinilestradiol, por ejemplo, fueron incluidos. Por el contrario, otros EP, como el cloranfenicol, la carbamazepina, el ibuprofeno, la fluoxetina y la estrona, todavía no se incluyeron debido a la falta de conocimiento de su impacto.
Las descargas de efluentes tratados de la PTAR doméstica en la UE contribuyen significativamente a la aparición de EP en cuerpos de agua de la UE. Algunos estudios mostraron la necesidad de mejorar el rendimiento de la PTAR incorporando procedimientos de tratamiento actualizados que puedan reducir la carga de EP en cuerpos de agua europeos.
Para demostrar una tecnología innovadora, rentable y altamente replicable para la eliminación de contaminantes emergentes en plantas europeas de tratamiento de aguas residuales.
Diseñar una tecnología capaz de reducir la concentración preseleccionada de contaminantes emergentes de la siguiente manera:
Para ello, se ha diseñado e integrado una planta piloto en la EDAR de Benidorm (España). El prototipo es una planta móvil con una distribución secuencial de tecnologías. Primero, el agua se somete a un pretratamiento mediante procesos convencionales de filtración y ultrafiltración (UF). Luego, el permeado obtenido se trata mediante ósmosis inversa (RO) más carbón activado (AC), y posteriormente a procesos de oxidación avanzados (AOP). Además, los productos de rechazo (línea concentrada) se tratan mediante procesos de oxidación electroquímica avanzada (EAOP).
La acción de demostración se llevó a cabo en la EDAR de Benidorm, ubicada en el distrito de Marina Baja (X: 754564, Y: 4270829, Z: 143), en la provincia de Alicante, España. La EDAR de Benidorm trata 62.320 m3 de agua por día (población servida de 237.380 equivalentes en habitantes). Esta EDAR trata principalmente las aguas residuales urbanas de las ciudades de Benidorm, Alfaç del Pi, Finestrat, Polop y La Nucia. Comprende un tratamiento de lodo biológico secundario con aireación prolongada seguido de un tratamiento de membrana terciaria de UF y RO.
Recolección de datos y contaminantes analizados
El agua tratada obtenida después de cada uno de los tres tratamientos analizados (UF, RO-AC y EOAP, respectivamente) se recogió para la evaluación intensiva del rendimiento global de la combinación y la efectividad de cada uno de los tratamientos para la eliminación de contaminantes emergentes industriales/agrícolas de las aguas residuales recolectadas. Una vez a la semana, se tomó una muestra de la entrada (el efluente secundario de la EDAR de Benidorm) y de la salida de cada nivel de tratamiento de la planta piloto, y se analizaron las concentraciones de contaminantes emergentes. Además, también se midieron algunas variables físicas y químicas, como la turbidez, el pH, la conductividad y los sólidos en suspensión.
Planta Piloto
Durante el período de estudio (julio de 2018 a junio de 2019) se detectaron diferentes EP en el efluente secundario de la EDAR de Benidorm. Algunos de estos EP se detectaron continuamente en el efluente de la EDAR y otros solo ocasionalmente. Estos EP incluyen compuestos prioritarios y otros compuestos no regulados. Sin embargo, otros compuestos originalmente incluidos en el diseño del proyecto no se detectaron en este efluente secundario, por lo tanto, los métodos de Life Empore no pudieron ser probados para estos compuestos.
No detectado: trifluralina (herbicida), 4-t-octilfenol (industrial), cloranfenicol (antibiótico), (17-beta-estradiol, 17-alfa-etinilestradiol y estriol) (hormona).
Ocasionalmente detectado: clorpirifos e isoproturon (pesticidas), ácido 2- (p-isobutilfenil) propiónico (ibuprofeno) y cetoprofeno (antiinflamatorio) y estrona (hormona).
Detectado continuamente: glifosato y diurón (agrícola), eritromicina y sulfametoxazol (antibiótico), diclofenaco (antiinflamatorio), carbamazepina e hidrocloruro de fluoxetina (medicamento psiquiátrico).
LINEA FILTRADA
Este tratamiento no fue muy efectivo para eliminar los EP, excepto en el caso de clorpirifos, que fue completamente eliminado por la UF. Para la mayoría de los casos, la UF jugó como un pretratamiento ya que fue muy efectivo para eliminar la turbidez y los sólidos en suspensión y acondicionó el permeado antes de ser tratado por la ósmosis inversa.
El permeado obtenido después del proceso de UF se trató posteriormente por ósmosis inversa (RO). Después del proceso de ósmosis inversa, el permeado estaba casi libre de EP. Este proceso redujo en casi un 100% la concentración del EP con respecto al efluente secundario de la PTAR, solo algunas muestras aún presentaban trazas de glifosato, carbamazepina, diclofenaco y sulfametoxazol; aunque la reducción por RO siempre fue mayor en estas pocas muestras que 86%. La eliminación completa de las trazas de EP en estas muestras se logró después de tratarlas con carbón activado. Por lo tanto, la combinación de ósmosis inversa más carbón activado después del pretratamiento de filtración convencional más ultrafiltración fue completamente efectiva en la eliminación de los EP y, en consecuencia, el proceso de oxidación avanzada (AOP) no pudo probarse como metodología para eliminar estos contaminantes, ya que fueron ya eliminados por los tratamientos anteriores.
Figure 1. Porcentaje de eliminación por proceso de los EP detectados continuamente en el efluente de la EDAR de Benidorm: Gly (glifosato), Diu (diuron), Sulf (sulfametoxazol), Dic (diclofenaco), Carb (carbamazepina), Ery (eritromicina) y Gripe (fluoxetina)
Figure 2. Porcentaje de eliminación por proceso de los EP detectados ocasionalmente en el efluente de la EDAR de Benidorm: Chl (clorpirifos), Ket (ketoprophen), Est (estrona) e Ibu (ibuprofeno).
El proceso de oxidación electroquímica avanzada (EAOP) redujo las concentraciones de algunos de los contaminantes presentes en los rechazos o concentrados en los procesos de UF y RO. Estos rechazos fueron la entrada a los reactores del proceso de oxidación avanzada electroquímica. Las siguientes figuras muestran el porcentaje de eliminación por parte del EAOP de EP detectados de forma continua y ocasional en los concentrados.
Figure 3. Porcentaje de eliminación por EAOP de los EP detectados continuamente en el efluente de la EDAR de Benidorm que permanecieron en el rechazo de los procesos de UF y RO: Gly (glifosato), Dic (diclofenaco), Ery (eritromicina), Sulf (sulfametoxazol), Gripe (fluoxetina), Carb (carbamazepina) y Diu (diuron).
Figure 4. Porcentaje de eliminación por EAOP de los EP detectados ocasionalmente en el efluente de la PTAR de Benidorm que permaneció en el rechazo de los procesos de UF y RO: Iso (isoproturon), Chl (clorpirifos), Ket (ketoprophen), Est (estrona) e Ibu (ibuprofeno).
El tratamiento de EAOP fue un método efectivo para eliminar contaminantes que fueron rechazados de los otros métodos.
Durante todo el proyecto, se han llevado a cabo diferentes actividades de comunicación. El objetivo principal de estas actividades era difundir los resultados de este proyecto y hacerlos llegar a usuarios finales y partes interesadas, mejorando la transferibilidad de la mejor metodología para eliminar los EP en Europa.
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