Estudio de la eliminación de plaguicidas presentes habitualmente en aguas de la cuenca del Ebro mediante procesos de oxidación avanzada

Resumen

Durante los últimos años se han identificado en las aguas de la cuenca del Ebro, tanto en superficiales como subterráneas, numerosas sustancias de carácter orgánico, que pueden ser consideradas sustancias peligrosas según la legislación vigente, por tratarse de sustancias tóxicas, persistentes o bioacumulables. En concreto, los plaguicidas, sustancias sintetizadas de forma artificial utilizadas para combatir las plagas y mejorar la producción agrícola, son controlados a través de la Red de Control de Plaguicidas, en la que se analizan en las aguas superficiales de forma sistemática, 44 plaguicidas orgánicos, seleccionados siguiendo criterios de aparición dentro de listas de sustancias peligrosas y/o elevados grados de utilización en la agricultura en España (Claver et al., 2006). Los 44 plaguicidas analizados en la cuenca del Ebro son: alacloro, aldrín, ametrina, atrazina, clorfenvinfos, clorpirifos, pp'-DDD, op'-DDE, op'-DDT, pp'-DDT, desetilatrazina, 3,4-dicloroanilina, 4,4'-diclorobenzofenona, dicofol, dieldrín, dimetoato, diurón, a-endosulfán, endosulfán-sulfato, endrín, a-HCH, b-HCH, c-HCH, d-HCH, heptacloro, heptacloro epoxi A, heptacloro epoxi B, hexaclorobenceno, isodrín, 4-isopropilanilina, isoproturón, metolacloro, metoxicloro, molinato, paration etil, paration metil, prometón, prometrina, propazina, simazina, terbutilazina, terbutrina, tetradifón y trifluralina. Dichos plaguicidas son objeto del trabajo aquí presentado. Debido a la presencia de sustancias peligrosas, las aguas naturales que van a ser utilizadas en el abastecimiento a poblaciones, deben tratarse en estaciones de tratamiento de aguas potables (ETAPs), para asegurar que cumplen los requisitos mínimos establecidos en el RD 140/2003, por el cual se regula la calidad del agua de consumo humano. Según dicha normativa, un agua será considerada apta para consumo humano, si no contiene ningún tipo de parásito o sustancia, en una cantidad o concentración que pueda suponer un peligro para la salud humana. Un tratamiento de potabilización consta habitualmente, de una serie de operaciones más o menos numerosas en función de la calidad del agua bruta. En general, un tratamiento intensivo de potabilización puede incluir las operaciones de desbaste, preoxidación, adsorción con carbón activo, coagulación-floculación, oxidación intermedia, filtración sobre arena y postcloración. De todas ellas, la operación u operaciones que se pueden considerar fundamentales, son las relacionadas con la adición de un agente oxidante y/o desinfectante, la cual tiene diferentes funciones según el punto de aplicación. El agente químico tradicionalmente empleado es el cloro, tanto gaseoso como en forma de hipoclorito sódico. Un factor de gran importancia a tener en cuenta es la posible formación de compuestos organohalogenados potencialmente cancerígenos, fundamentalmente derivados clorados del metano, como producto de reacción del cloro con los compuestos orgánicos presentes en el agua. Los más abundantes son los trihalometanos (THMs), compuestos limitados por el RD 140/2003 a una concentración de 100 microg L-1. Por esta razón, el uso del cloro está siendo limitado progresivamente, especialmente en su uso como agente preoxidante. El inconveniente generado en la utilización de compuestos con cloro en ETAPs ha derivado en la investigación de otros tratamientos alternativos para la eliminación de contaminantes durante el tratamiento de agua potable. Entre ellos se encuentran los denominados Procesos de Oxidación Avanzada (POAs), basados en la generación de Especies Reactivas del Oxígeno (ROS), altamente reactivas y de ataque poco selectivo, que en principio no generan subproductos tóxicos (Peyton y Glaze, 1988; Masten y Davies, 1994; Cortés et al., 2000). Estas especies son capaces de degradar gran variedad de contaminantes mediante mecanismos radicalarios muy complejos; entre ellas, se distinguen las ROS primarias (más enérgicas), constituidas por los radicales hidroxilo y radicales superóxido; y las ROS secundarias, constituidas por radicales hidroperóxido, ozónido y peróxido de hidrógeno (Oppenländer, 2003; Smith et al., 2004). La generación de estas entidades puede realizarse a través de procesos que involucran al ozono, peróxido de hidrógeno, catalizadores metálicos, radiación UV, etc. En este marco, se plantea el presente trabajo de investigación, cuyo principal objetivo es el estudio de alternativas de oxidación avanzada aplicables en procesos de potabilización, encaminadas a la eliminación de los plaguicidas presentes habitualmente en aguas de abastecimiento de la cuenca del Ebro. Este objetivo principal se desglosa en los siguientes objetivos secundarios: 1. Estudio de la calidad de las aguas naturales en la cuenca del Ebro: identificación de plaguicidas y concentraciones habituales. 2. Estudio de la aplicación de técnicas de tratamiento convencionales (cloración, coagulación-floculación, adsorción con carbón activo) en la eliminación de los plaguicidas identificados en la cuenca del Ebro. Se analizan las principales variables que influyen en los diferentes procesos aplicados. 3. Estudio de alternativas de tratamiento utilizando Procesos de Oxidación Avanzada. En concreto se analizan procesos basados en ozono (O3), peróxido de hidrógeno (H2O2), dióxido de titanio (TiO2) y radiación ultravioleta así como combinaciones entre ellos: O3/H2O2, O3/TiO2, O3/H2O2/TiO2, TiO2/radiación, TiO2/H2O2, TiO2/H2O2/radiación y H2O2/radiación. Se analizan las principales variables que afectan a la generación de especies reactivas del oxígeno (ROS) (pH, concentración de peróxido de hidrógeno tipo de radiación, tiempo de tratamiento, entre otros) así como el grado de eliminación de plaguicidas conseguido en cada caso. 4. Análisis de la posible repercusión que podría representar la inclusión de una etapa de oxidación avanzada en una línea de tratamiento de potabilización convencional, en relación a la eliminación de sustancias peligrosas, toxicidad y costes asociados.