CURSO DE MÉTODO EPA 23:

DETERMINACIÓN DE EMISIONES DE DIOXINAS Y FURANOS

Definición de Dioxinas y Furanos

Las dioxinas, cuyo nombre genérico es policloro dibenzo-p-dioxinas (PCDD) son el nombre con el que se conoce a un grupo de 75 compuestos formados por un núcleo básico de dos anillos de benceno unidos por dos átomos de oxígeno en el cual puede haber como sustitutos de uno a ocho átomos de cloro. La dioxina más estudiada y más tóxica es la 2, 3, 7, 8- tetracloro-dibenzo-p-dioxina, conocida comúnmente como TCDD.

Los furanos cuyo nombre genérico es policloro-dibenzofuranos (PCDF) son un grupo de 135 compuestos de estructura y efectos similares a las dioxinas y cuyas fuentes de generación son la misma.

Usos y Fuentes de Generación

Las dioxinas y furanos no son producidos comercialmente, ni se les conoce ninguna utilidad o aplicación, aunque se forman de manera espontánea en un gran número de procesos industriales, principalmente de dos modos:

a) Como un subproducto de procesos industriales en los que interviene el cloro.

b) Durante procesos de combustión de compuestos organoclorados.

La principal fuente de emisión atmosférica de dioxinas son los incineradores de residuos peligrosos, de residuos domésticos, de residuos hospitalarios o el uso de residuos peligrosos como combustible alterno en los hornos de cemento. Esto se debe a la presencia de cloro y otros halógenos en residuos, tales como PVC, o pirorretardantes clorados que se usan en otros plásticos, plaguicidas o disolventes clorados.

Características fisicoquímicas

Las dioxinas y furanos tienen varias características comunes:

a) Son muy tóxicos

b) Son activos fisiológicamente en dosis extremadamente pequeñas

c) Son persistentes, es decir no se degradan fácilmente y pueden durar años en el medio ambiente

d) Son bioacumulables en los tejidos grasos

e) Se biomagnifican, esto significa que aumentan su concentración progresivamente a lo largo de las cadenas alimenticias.

Exigencias Internacionales.

En la actualidad no existe en Chile norma de emisión para dioxinas y furanos. En estos casos se tiene a aplicar la normativa extranjera, estando en discusión la adopción de lanorma europea que especifica 0.1 ng/m3 TEQ corregida al 11 % de O2, o la norma EPA de 0.2 ng/m3 TEQ corregida al 7 % de O2. Esta última se postula como la futura normativade incineración y coincineración en Chile.

 

Métodos de Control de Emisiones de Dioxinas y Furanos. Control de Calidad de las mediciones. Materia Prima: Los cambios en los materiales crudos han solucionado los problemas de emisión de dioxinas en algunas instalaciones.  Control de Temperatura: Es la metodología defendida por la EPA para controlar las emisiones de dioxinas de los hornos de cemento. Hay una relación exponencial inversa entre las emisiones de dioxinas y la temperatura.

  Filtros catalíticos: Esta nueva metodología destruye dioxinas gaseosas en aplicaciones tales como los incineradores, procesos pirometalúrgicos y hornos de cemento.

Inyección de Carbón Activado.  Control Indirecto a través del monitoreo continuo de gases.  

DETERMINACIÓN DE EMISIONES DE DIOXINAS Y FURANOS

XAD-2

100 mlDI Water Empty Silica Gel

(Empty)

RecirculationPump

Assembly HorizontalCondenser

ImpingerKnockout

Ice Water

Glass Filter

Schematic of the EPA Method 23 Sampling Train

Oven120░C 120▒ 14120░

Bath

Temp < 20░C

Temp < 20░C (Tube connects to theback of the Condenser)

Glass Nozzle

ProbeGlass Lined

Heater

Método 23: Método 5 modificado

Trampa de Resina XAD-2 y Condensador

Preparación del material de laboratorio

Todos los componentes de vidrio deben limpiarse como se describe en la Sección 3A del "Manual of Analytical Methods for the Analysis of Pesticides in Human and Environmental Samples”. Especial cuidado debe tenerse con la remoción de grasa silicona residual en las conexiones y piezas de vidrio. Cualquier residuo se quitará empapando la cristalería durante varias horas en una solución de ácido crómico.

Precauciones

Las trampas deben usarse dentro de 14 días contados a partir de la fecha de preparación. Las trampas de resina deben solicitarse una vez que la fecha de las mediciones sea totalmente clara considerando el tiempo de preparación y envío debido a que es imprescindible su utilización antes de la fecha de vencimiento.

Condiciones de almacenamiento

Es fundamental que las trampas de resina sean mantenidas en una nevera bajo 20° C en todo momento y selladas con teflón y papel aluminio. Sólo deben abrirse al momento de las mediciones.

Preparación y Ejecución del Muestreo.

a) Montaje de Equipos: dejando para el último el ensamble del set de impingers,condensador y trampa de resina.

b) Limpieza de puertos de muestreo

c) Barrido inicial

d) Cálculo del tiempo de muestreo: 3 a 4 horas de muestreo por cada corrida

e) Montaje del set de impingers: el set de impingers, condensador y trampa debemontarse justo antes de iniciar la medición utilizando guantes quirúrgicos y sin usargrasa para eliminar las fugas. SI EXISTEN FUGAS DEBE USARSE CINTA DETEFLÓN NUEVA. NO OLVIDE INSTALAR LA BOMBA SUMERGIBLE PARAMANTENER FRÍA LA TRAMPA DE RESINA.

f) Ejecución del Muestreo: Justo antes de iniciar el muestreo debe destaparse latrampa de resina que se utilizará como blanco.. ESTÁ PROHIBIDO FUMARDURANTE EL MUESTREO Y LA MANIPULACIÓN DEL TREN.

g) Recuperación de Muestras: la recuperación de muestras debe efectuarse en unárea limpia libre de polvo, vapores de reactivos orgánicos y personas fumadoras.

Cálculos del Muestreo

Los cálculos del muestreo son idénticos a los requeridos en el Método 5, a excepción de la determinación del tiempo de muestreo, que se efectúa como sigue:

a) Se calcula el tiempo de muestreo por punto de manera tal de completar 3 a 4 horasde muestreo y asegurando que el caudal de muestreo se encuentre entre 0.014 y0.021 m3/min.

b) Se calcula el tiempo de muestreo en función del Límite de Detección del Equipoentregado por el Laboratorio de Análisis.

Para aplicar esta fórmula se usan los siguientes datos:

- Rango de concentración del analíto en chimenea 1-50 pg/m3, use 20 pg/m3.- Límite de Detección del Laboratorio, ejemplo LD = 0.02 ng- Caudal de muestreo, ejemplo Q = 0.85 m3/h.

Aplicando la fórmula se tiene obtiene T = 1.2 horas

Recuperación de la muestraLa recuperación de la muestra comienza apenas se retira la sonda de la chimenea.a) Sellar la punta de la boquilla y la parte posterior de la sonda con cinta de teflón y

aluminio.b) La persona que efectúe la recuperación debe utilizar en todo momento mascara

con filtro para vapores orgánicos.

Para la recuperación de la muestra se requieren los siguientes accesorios y reactivos:- Placas de Petri nuevas o tratados como los impingers.- Frascos con tapa hermética nuevos o tratados como los impingers.- Pipeta.- Buretas- Agua destilada- Toalla de papel- Papel Aluminio- Teflón.- Etiquetas y plumones.- Hexano- Acetona- Tolueno- Diclorometano.

Contenedor N° 1. Placa petri que contendrá el filtro. Selle el recipiente con teflón y luego cúbralo con papel aluminio. Etiquete el recipiente.

Trampa de Resina. Selle ambos extremos con cinta de teflón nueva y cúbrala con papel aluminio, etiquete y guárdela en una caja con hielo para transportarla al laboratorio.

Contenedor N° 2. Enjuague tres veces con acetona y luego, enjuague tres veces conDiclorometano. Colecte todos los enjuagues en un frasco denominado Contenedor N° 2.Lave la cara posterior del portafiltro y el codo “S” que lo conecta al condensador tres veces con acetona seguido de tres veces don Diclorometano. Cierre y Selle el frasco con cinta de teflón, cúbralo con papel aluminio y etiquete marcando además el nivel del líquido.

Contenedor N° 3. Repita el enjuague descrito en la sección anterior usando Toluenocomo solvente. Cierre y Selle el frasco con cinta de teflón, cúbralo con papel aluminio yetiquete marcando además el nivel del líquido.

Recuperación de la muestra

Etiquetado y Embalaje de Muestras

Las muestras deben ser correctamente etiquetadas y diferenciadas marcándolas de modo que no sea posible la confusión. Debe seguirse estrictamente el orden de loscontenedores, es decir:

a) Contenedor 1: Filtro.b) Trampa de Resina mantenida en hielo.c) Contenedor 2: Lavado con Acetona y Diclorometano.d) Contenedor 3: Lavado con Tolueno.

Cada muestra debe identificarse especificando fecha, proyecto, corrida, hora, volumen de muestra de gas y contenido.

Una vez recuperadas todas las muestras, se debe mantener la cadena de frío hasta elenvío al laboratorio.

Especial cuidado debe tenerse con el embalaje de las muestras, el cual debe hacerserespetando la normativa internacional y dentro del plazo establecido para la extracción de la muestra.