estudio del comportamiento ambiental del sulfonato de
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UNIVERSIDAD DE GRANADA
FACULTAD DE CIENCIAS
DEPARTAMENTO DE QUMICA ANALTICA
ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO AMBIENTAL
DEL SULFONATO DE ALQUILBENCENO LINEAL
(LAS) EN UNA PARCELA AGRCOLA
DE LA VEGA DE GRANADA
TESIS DOCTORAL
MRCIO NIMER LEITE
GRANADA, 2007
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Editor: Editorial de la Universidad de GranadaAutor: Mrcio Nimer LeiteD.L.: Gr. 692 - 2007ISBN: 978-84-338-4284-8
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ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO AMBIENTAL
DEL SULFONATO DE ALQUILBENCENO LINEAL
(LAS) EN UNA PARCELA AGRCOLA
DE LA VEGA DE GRANADA
por
MRCIO NIMER LEITE
DEPARTAMENTO DE QUMICA ANALTICA
UNIVERSIDAD DE GRANADA
VISADA en Granada a 16 de Marzo
de 2007
Fdo. Mrcio Nimer Leite
Licenciado en Farmacia
MEMORIA presentada para aspirar
al Grado de Doctor por la
Universidad de Granada
Fdo. Prof. Dr. Jos Lus Vlchez Quero
Catedrtico del Departamento de
Qumica Analtica de la Universidad
de Granada
Fdo. Prof. Dr. Guillermo Crovetto Montoya
Profesor Titular del Departamento
de Qumica Fsica de la Universidad
de Granada
Fdo. Dr. Oscar Ballesteros Garca
Investigador Juan de la Cierva del
Departamento de Qumica Analtica
de la Universidad de Granada
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A mis padres, Ins y Odir
A Noem
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AGRADECIMIENTOS
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Agradecimientos
Deseo expresar mi ms profundo agradecimiento a mis Directores: el Dr.
D. Jos Luis Vlchez Quero, el Dr. D. Guillermo Crovetto Montoya y el
Dr. D. Oscar Ballesteros Garca, por la propuesta del tema de esta
Memoria y por el apoyo, la confianza, la dedicacin y el inters
depositados en m para llevar a cabo este estudio, as como, por su
orientacin, inters y valiosos consejos que han permitido la conclusin
de la misma.
A los profs. Dr. Jos Miguel Rodrguez Maroto y Dr. Francisco Garca-
Herruzo (ambos de la Universidad de Mlaga) por la realizacin de la
modelizacin.
A Inocencio por su fundamental ayuda sin la cual parte de este trabajo
resultara ser bastante ms difcil o, incluso, imposible.
A PETRESA, por la financiacin de la investigacin y por el suministro
de los patrones adecuados para efectuar los experimentos necesarios.
A mis compaeros de laboratorio del Departamento de Qumica Analtica
de la Universidad de Granada: Jalila, Inmaculada, Carolina, Ana, Samuel,
Arno, Karim, Abdel Kader, Paco, Lilian, Avismelsi, Younes, Julio,
Alejandro, Javier, Francisco, y especialmente a Antonio Garballo por su
ayuda trascendental.
A Mar, del Instituto del Agua de la Universidad de Granada, por haberme
ayudado en parte de esta Memoria.
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A mis amigos: Alicia, Piru, Jorge, Jos, Leandro, Silvia, entre otros, y a
todos los que me han ayudado o incentivado en algn momento de esta
trayectoria.
A mis padres, Ines y Odir Antnio, y a mis hermanos Marcelo, Leonardo
(in memorian), Carolina, Felippe y Odir Antnio, por el apoyo y
confianza sin los cuales nunca hubiera podido llegar a presentar esta
Memoria.
A mi familia espaola, Isaas, Lidia, Isaas, Antonio, Mara de los
ngeles, Manuela, Juan, Ruth y especialmente a Luca por el auxilio y por
cualquier ayuda que me han podido prestar durante todo el tiempo que
llevo aqu en Espaa.
A todas las personas que formaron o que forman parte de mi vida,
transmitiendo valores, ideas y ejemplos, y que, indudablemente,
contribuyen o contribuyeron para la persona que soy hoy.
Y, finalmente, a Noem quien ha estado siempre a mi lado, tanto en los
buenos como en los malos momentos, aguantndome, alentndome para
proseguir adelante y aportndome ilusin y fortaleza, tan importante en
los momentos de desnimo.
-
NDICE
-
ndice i
OBJETO DE LA TESIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
CAPTULO 1 - INTRODUCCIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1 - DESARROLLO HISTRICO, CLASIFICACIN Y CONSTITUCIN DE
SUSTANCIAS CON CARCTER TENSOACTIVO......................................... 9
1.1 - Desarrollo histrico de las sustancias tensioactivas ........................................... 9
1.2 - Clasificacin .................................................................................................... 15
1.3 - Capacidad detersiva ......................................................................................... 24
1.4 - Constitucin de los Detergentes: Tensioactivos y Componentes
Complementarios ............................................................................................. 28
2 - SULFONATO DE ALQUIBENCENO LINEAL (LAS). SNTESIS,
PROPIEDADES FSICAS Y QUMICAS .............................................................. 29
2.1 - Sntesis ............................................................................................................. 29
2.1.1 - Obtencin de parafina............................................................................ 29
2.1.2 - Sntesis del alquilbenceno lineal (LAB) .................................................. 30
2.1.3 - Sntesis del sulfonato de alquilbenceno lineal (LAS) ....................... 31
2.2 - Propiedades fsicas y qumicas del LAS ........................................................... 33
3 - CONSUMO Y APLICACIONES DEL LAS ............................................................. 36
4 - COMPORTAMIENTO MEDIOAMBIENTAL ........................................................ 39
4.1 - Actividad biolgica del LAS............................................................................. 44
4.1.1 - Actividad medioambiental ................................................................... 44
4.1.2 - Salud humana....................................................................................... 46
4.2 - Biodegradabilidad ............................................................................................. 50
4.2.1 - Modelos matemticos............................................................................ 59
5 - LEGISLACIN......................................................................................................... 62
6 - MTODOS PARA LA DETERMINACIN DEL LAS ............................................ 66
6.1 - Mtodos volumtricos...................................................................................... 66
6.2 - Mtodos espectromtricos................................................................................ 67
-
ii ndice
6.3 - Mtodos separativos......................................................................................... 69
6.3.1 - Cromatografa de Gases ....................................................................... 69
6.3.2 - Cromatografa Lquida de Alta Resolucin.......................................... 72
6.3.3 - Electroforesis Capilar ........................................................................... 75
7 - TRATAMIENTO DE MUESTRAS .......................................................................... 78
7.1 - Extraccin Asistida por el Ultrasonido............................................................. 85
7.1.1 - Extraccin asistida por el ultrasonido versus otras tcnicas ............... 104
7.2 - Extraccin en Fase Slida .............................................................................. 108
7.2.1 - Fundamento de la Extraccin en Fase Slida ..................................... 109
7.2.2 - Tipos de adsorbentes.................................................................................111
8 - ASPECTOS TERICOS INFLUYENTES EN LA MOVILIDAD DE UN
COMPUESTO...................................................................................................... 122
8.1 - Adsorcin....................................................................................................... 122
8.1.1 - Generalidades..................................................................................... 122
8.1.2 - Factores que intervienen en los procesos de adsorcin....................... 124
8.1.2.1 - Propiedades del Adsorbato ................................................. 124
8.1.2.2 - Propiedades del Adsorbente ............................................... 125
A ) Arcillas ....................................................................... 125
B ) Materia orgnica......................................................... 127
C ) xidos e hidrxidos.................................................... 127
8.1.2.3 - Condiciones del medio ....................................................... 127
A ) Temperatura................................................................ 128
B ) Composicin de la fase lquida en contacto con el
adsorbente................................................................... 128
C ) pH............................................................................... 128
8.1.3 - Cintica de adsorcin ......................................................................... 129
8.1.4 - Equilibrio de adsorcin ...................................................................... 130
8.1.4.1 - Isoterma de Langmuir......................................................... 132
8.1.4.2 - Isoterma de Freundlich ....................................................... 135
8.1.4.3 - Isoterma lineal .................................................................... 137
8.1.4.4 - Otras isotermas ................................................................... 137
8.2 - Transporte de solutos ..................................................................................... 138
-
ndice iii
8.2.1 - Ecuacin de transporte de solutos en medio poroso ........................... 138
8.2.2 - Modelo de equilibrio local ................................................................. 142
8.2.2.1 - Isoterma lineal .................................................................... 142
8.2.2.2 - Isoterma no lineal ............................................................... 143
8.2.3 - Modelos de no equilibrio.................................................................... 145
8.2.3.1 - Modelo de dos sitios........................................................... 146
8.2.3.2 - Modelo de dos zonas (bizonal) ........................................... 149
9 - LA VEGA DE GRANADA..................................................................................... 156
9.1 - Antecedentes histricos.................................................................................. 156
9.2 - Caractersticas fsicas y socioeconmicas de la Vega de Granada ................. 157
9.3 - Calidad de las aguas subterrneas en la Vega de Granada ............................. 158
CAPTULO 2 - EXPERIMENTAL: MATERIALES Y MTODOS . . . . . . . . . . . . . . 161
1 - INTRODUCCIN .................................................................................................. 163
2 - DISOLUCIONES, REACTIVOS Y DISOLVENTES EMPLEADOS................ 163
2.1 - Disoluciones................................................................................................... 163
2.2 - Reactivos........................................................................................................ 165
2.3 - Disolventes..................................................................................................... 167
3 - MATERIAL DE LABORATORIO E INSTRUMENTACIN ........................... 167
3.1 - Material de laboratorio................................................................................... 168
3.2 - Instrumentacin.............................................................................................. 170
3.2.1 - Cromatgrafo de lquidos................................................................... 170
3.2.2 - Sonda Ultrasnica Digital .................................................................. 171
3.2.3 - Equipo para Extraccin en Fase Slida .............................................. 171
3.2.4 - Otros aparatos e instrumentos ............................................................ 172
4 - PROGRAMAS INFORMTICOS ........................................................................ 173
5 - OPTIMIZACIN DE VARIABLES ..................................................................... 174
5.1 - Mtodos univariantes ..................................................................................... 174
5.2 - Mtodos multivariantes.................................................................................. 174
-
iv ndice
5.2.1 - Diseos experimentales...................................................................... 176
5.2.2 - Idoneidad del modelo ......................................................................... 178
5.2.2.1 - Diseos de diagnstico ....................................................... 180
5.2.2.2 - Diseos de superficie de respuesta ..................................... 181
5.2.2.3 - Diseos mezcla................................................................... 183
6 - CALIBRACIN Y PARMETROS ANALTICOS DEL MTODO ............... 184
6.1 - Rechazo de valores anmalos ........................................................................ 186
6.2 - Funcin de calibracin ................................................................................... 187
6.3 - Parmetros de calidad del mtodo analtico ................................................... 190
6.3.1 - Rango dinmico lineal y Linealidad................................................... 190
6.3.2 - Precisin............................................................................................. 191
6.3.3 - Sensibilidad o Resolucin analtica.................................................... 192
6.3.4 - Lmite de deteccin y cuantificacin.................................................. 193
7 - VALIDACIN DEL MTODO ANALTICO .................................................... 202
7.1 - Ensayos de recuperacin ................................................................................ 202
7.2 - Metodologa de adicin patrn....................................................................... 203
CAPTULO 3 - DETERMINACIN DE LAS EN MUESTRAS ACUOSAS . . . . . 209
1 - INTRODUCCIN .................................................................................................. 211
2 - OPTIMIZACIN DE VARIABLES IMPLICADAS EN EL PROCESO
CROMATOGRFICO............................................................................................ 211
2.1 - Seleccin de la fase estacionaria ................................................................... 211
2.2 - Estudio de la composicin de la fase mvil .................................................. 221
2.2.1 - Estudio del comportamiento de diferentes disolventes orgnicos sobre
la resolucin de LAS ........................................................................... 221
2.2.2 - Estudio del comportamiento de diferentes modificadores de la
fase mvil ......................................................................................... 225
2.2.3 - Estudio del comportamiento del SDS en la fase mvil ................ 229
2.2.4 - Estudio del pH de la fase mvil.......................................................... 231
2.2.5 - Optimizacin del gradiente de composicin de la fase mvil............. 231
2.3 - Influencia del flujo de la fase mvil .............................................................. 237
-
ndice v
2.4 - Estudio de las longitudes de onda medida..................................................... 242
2.5 - Influencia de la ganancia del tubo fotomultiplicador .................................... 244
2.6 - Influencia de la temperatura de la columna................................................... 245
2.7 - Influencia del volumen de inyeccin............................................................. 246
2.8 - Influencia del porcentaje de metanol en el volumen de inyeccin........... 247
2.9 - Conclusiones generales ............................................................................... 250
2.10 - Anlisis cromatogrfico para el LAS total ................................................. 252
3 - OPTIMIZACIN DE VARIABLES IMPLICADAS EN LA SPE...................... 254
3.1 - Seleccin del volumen de eluyente (metanol) ............................................ 254
3.2 - Procedimiento Operatorio para la Extraccin en Fase Slida ................... 255
4 - PARMETROS ANALTICOS EN LA DETERMINACIN DE LAS EN
MUESTRAS ACUOSAS ....................................................................................... 258
4.1 - Establecimiento y verificacin del modelo ................................................. 258
4.2 - Verificacin del modelo ............................................................................... 260
4.3 - Lmite de deteccin y cuantificacin.............................................................. 260
4.4 - Rango dinmico lineal y Linealidad............................................................ 263
4.5 - Precisin........................................................................................................ 265
4.6 - Sensibilidad o Resolucin analtica............................................................. 265
5 - VALIDACIN ....................................................................................................... 265
5.1 - Calibrado con patrones (CP) ........................................................................ 266
5.2 - Calibrado con adicin de patrn (CA) ........................................................ 266
5.3 - Calibrado de Youden (CY) ............................................................................ 267
5.4 - Comprobacin de la veracidad del mtodo ................................................. 267
CAPTULO 4 - DETERMINACIN DE LAS EN MUESTRAS SLIDAS........... 279
1 - INTRODUCCIN .................................................................................................. 281
2 - METODOLOGA ANALTICA PARA LA DETERMINACIN DE LAS EN
MUESTRAS DE SUELOS...................................................................................... 281
2.1 - Aspectos cromatogrficos .............................................................................. 282
-
vi ndice
2.2 - Aspectos sobre la purificacin del extracto y preconcentracin de los
analitos .......................................................................................................... 283
2.2.1 - Etapa de purificacin fsica ................................................................ 283
A ) Filtracin .................................................................................... 283
B ) Centrifugacin............................................................................ 286
2.2.2 - Etapa de purificacin qumica ............................................................ 288
2.2.2.1 - Extraccin en Fase Slida con cartuchos SAX .................... 289
A ) Flujo ........................................................................... 291 B ) Concentracin de HCl en la elucin ........................... 292
2.2.2.2 - Extraccin en Fase Slida con cartuchos C18...................... 294 2.2.2.3 - Extraccin en Fase Slida: Comparacin de cartuchos ...... 294
A ) Entre cartuchos C18....................................................... 295 B ) Entre cartuchos SAX ..................................................... 296
2.2.2.4 - Extraccin en Fase Slida: Volumen de rotura................... 296 2.3 - Aspectos relacionados con la Extraccin Asistida por el Ultrasonido...... 299
2.3.1 - Etapa previa a la extraccin................................................................ 299
2.3.2 - Etapa de extraccin ............................................................................ 300
A ) Tipo de extractante ..................................................................... 302 B ) Tipo de cpsula de extraccin .................................................... 303 C ) Nmero de cpsulas de extraccin ............................................. 305 D ) Nmero de extracciones ............................................................. 306 E ) Anlisis multivariante................................................................. 307
2.3.3 - Reutilizacin de cartuchos.................................................................. 312
3 - PARMETROS ANALTICOS EN LA DETERMINACIN DE LAS EN SUELOS
AGRCOLAS .......................................................................................................... 313
3.1 - Establecimiento y verificacin del modelo ................................................. 313
3.2 - Eficiencia de recuperacin ........................................................................... 315
3.3 - Verificacin del modelo ............................................................................... 317
3.4 - Lmite de deteccin y cuantificacin.............................................................. 317
3.5 - Rango dinmico lineal y Linealidad............................................................ 318
3.6 - Exactitud: Precisin y Veracidad ................................................................ 319
3.7 - Sensibilidad o Resolucin analtica............................................................. 321
3.8 - Aplicacin del mtodo ................................................................................. 322
-
ndice vii
CAPTULO 5 - ESTUDIO DE CAMPO .................................................................... 331
1 - INTRODUCCIN .................................................................................................. 333
2 - CARACTERIZACIN DEL SUELO Y DEL AGUA EMPLEADOS EN EL
ESTUDIO ................................................................................................................ 334
2.1 - Estudio del suelo empleado............................................................................... 334
2.1.1 - Propiedades fsicas del suelo...................................................................... 335
A ) Textura ....................................................................................................... 335 B ) Densidad aparente ...................................................................................... 338
C ) Densidad real.............................................................................................. 339
D ) Porosidad.................................................................................................... 340
E ) Humedad .................................................................................................... 340
F ) Ensayo de permeabilidad ........................................................................... 341
2.1.1.1 - Resultados ...................................................................................... 342
2.1.2 - Propiedades qumicas del suelo.................................................................. 343
A ) pH............................................................................................................... 343 B ) Materia orgnica ........................................................................................ 343
C ) Aniones y cationes solubles del suelo ........................................................ 344
D ) Nitrgeno total ........................................................................................... 345
E ) Determinacin analtica de la capacidad de cambio ................................... 347
F ) Carbonatos ................................................................................................. 348
2.1.1.2 - Resultados ...................................................................................... 348
2.2 - Estudio del agua de pozo empleado .................................................................. 351
3 - ENSAYOS DE ADSORCIN/DESORCIN DEL LAS EN LABORATORIO .... 355
3.1 - Experiencia en discontinuo (tanque)................................................................. 355
A ) Relacin suelo/disolucin .......................................................................... 356
E ) Determinacin del tiempo de equilibrio (Cintica de adsorcin) ............... 358
C ) Cintica de desorcin ................................................................................. 362
D ) Control del pH............................................................................................ 364
F ) Isotermas de adsorcin............................................................................... 365
G ) Isotermas de desorcin............................................................................... 371
H ) Discusin de los resultados ........................................................................ 375
3.2 - Experiencia en continuo (estudio con columna) ............................................... 378
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viii ndice
A ) Estudios con trazador ......................................................................... 385
B ) Estudios de adsorcin y desorcin de LAS ......................................... 387
B.1 ) Resultados de los ensayos de adsorcin .............................. 391
B.2 ) Resultados de los ensayos de adsorcin .............................. 400
4 - EXPERIENCIA EN CAMPO ................................................................................ 409
4.1 - Descripcin de las parcelas experimentales ...................................................... 410
4.2 - Puesta a punto de la metodologa de toma de muestras de agua ....................... 411
4.2.1 - Caractersticas de los hidrocaptores estudiados...................................... 411
4.2.2 - Ensayos preliminares con los hidrocaptores........................................... 412
4.2.3 - Ensayo con trazador ............................................................................... 422
4.2.4 - Ensayo con LAS...................................................................................... 426
4.3 - Puesta a punto de la metodologa de toma de muestras de suelo....................... 428
4.3.1 - Estudio estacional................................................................................... 431
A.1 ) Estudio realizado en el Otoo 2004............................................ 433
A.2 ) Estudio realizado en el Invierno 2005 ........................................ 435
A.3 ) Verano 2005 ............................................................................... 437
A.3.1 ) Evolucin de los parmetros ambientales................... 437
A.3.2 ) Evaluacin del LAS..................................................... 438
A.4 ) Otoo 2005................................................................................. 442
A.4.1 ) Evolucin de los parmetros ambientales................... 442
A.4.2 ) Evaluacin del LAS..................................................... 443
A.5 ) Invierno 2006 ............................................................................. 447
A.5.1 ) Evolucin de los parmetros ambientales................... 447
A.5.2 ) Evaluacin del LAS..................................................... 448
A.6 ) Primavera 2006 .......................................................................... 452
A.6.1 ) Evolucin de los parmetros ambientales................... 452
A.6.2 ) Evaluacin del LAS..................................................... 453
A.7 ) Riegos Sucesivos........................................................................ 457
A.7.1 ) Evolucin de los parmetros ambientales................... 457
A.7.2 ) Evaluacin del LAS..................................................... 458
4.3.2 - Estudio comparado de los resultados de campo ..................................... 462
4.3.3 - Evaluacin de la microbiota del suelo.................................................... 473
4.3.4 - Consideraciones finales.......................................................................... 482
-
ndice ix
CONCLUSIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499
ANEXOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505
-
OBJETO DE LA TESIS
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Objeto de la Tesis 3
El objeto de esta Memoria de Doctorado es el estudio del
comportamiento medioambiental del sulfonato de alquilbenceno lineal
(LAS) in situ, en una zona de especial relevancia por su inters
agrcola. Este estudio est integrado en el Proyecto de I+D+I:
EVOLUCIN QUMICA Y EFECTOS BIOLGICOS DE LOS
SULFONATOS DE ALQUILBENCENO LINEALES (LAS) EN SUELO
AGRCOLA. IMPLICACIONES AMBIENTALES (Ref. PPQ2003-
07978-C02-01), financiado por el Ministerio de Educacin y Ciencia.
Nace como consecuencia de diferentes reuniones cientficas
mantenidas entre el grupo de investigacin de Qumica Analtica de la
Universidad de Granada, QUMICA ANALTICA Y CIENCIAS DE
LA VIDA, y el de PETRESA, presidido por su Director de I+D+I Dr.
Jos Lus Berna Tejero. Su inquietud medioambiental, clarividencia de
ideas y capacidad para anticiparse a todo tipo de problemtica,
determin que, tras diversas reuniones, en 1998 se trazara las lneas
maestras de este proyecto de investigacin, donde se pretenda estudiar
el impacto medioambiental de los tensioactivos de mayor inters
comercial. Seis aos despus, a raz de diferentes reticencias
medioambientales surgidas en diversos grupos ecologistas noruegos y
daneses se puso en marcha este primer estudio para el que se
seleccion el LAS.
Aunque el LAS es sin duda el tensioactivo ms y mejor estudiado de la
historia, hasta la fecha hay pocos estudios que abordan su
comportamiento medioambiental in situ, en el lugar donde por diversas
vas (fugas de alcantarillas, presencia de fosas spticas, riego con
aguas residuales y la aplicacin de fangos de depuradora como
fertilizante), se pueden incorporar los tensioactivos al medio.
-
4 Mrcio Nimer Leite
Para la realizacin del estudio de campo se ha seleccionado un suelo de
especial inters como es la Vega de Granada, que adems de poseer una
gran relevancia agrcola, esta regada con aguas residuales de procedencia
urbana y por tanto con escasa o nula contaminacin industrial con lo que
no se introducen agentes txicos que puedan alterar su microbiota.
Adems, presenta una gran variedad climtica a lo largo de todas las
estaciones del ao, lo que la hace especialmente til y verstil a la hora de
obtener conclusiones.
Por tanto, el objetivo principal del proyecto se centra en el estudio del
comportamiento y distribucin de LAS que se introduce a travs de
irrigacin forzada, en una seccin de terreno (zona no saturada y saturada)
de una parcela agrcola de la Vega de Granada que rene las condiciones
idneas para llevar a cabo la investigacin propuesta.
Con este estudio se pretende por una parte mejorar la metodologa
existente para la deteccin y determinacin de los homlogos e
ismeros del LAS, y por otra profundizar en el conocimiento de los
diferentes mecanismos (adsorcin, precipitacin, movilidad,
fotodegradacin, biotransformacin aerobia, biotransformacin
anaerobia) que pueden contribuir a facilitar o dificultar en su caso la
biodisponibilidad de estos productos en el suelo. La comparacin de
los resultados obtenidos en el laboratorio con los ensayos de campo,
posibilitan realizar las correspondientes interrelaciones y poder
establecer los diferentes mecanismos que justifiquen su
comportamiento real en la zona no saturada. Un adecuado
conocimiento de estos puede contribuir a la prevencin de la
contaminacin de los acuferos.
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Objeto de la Tesis 5
Para alcanzar el objetivo central se ha trazado una serie de objetivos
secundarios:
1 - Puesta a punto de la metodologa analtica:
1.1 - Determinacin de LAS total, homlogos e ismeros en muestras
de agua de pozo y agua residual.
1.2 - Determinacin de LAS total, homlogos e ismeros en muestras
de suelo.
2 - Estudio del LAS en el laboratorio:
2.1 - Estudios en tanque (batch). Establecimiento de las cinticas e
isotermas de adsorcin.
2.2 - Estudios en columna: Establecimiento de los modelos para la
lixiviacin.
3 - Estudio del LAS en campo:
3.1 - Estudio del comportamiento del LAS en la zona saturada y no
saturada de una parcela agrcola de la Vega de Granada, a lo
largo de todas las estaciones del ao.
3.2 - Establecimiento de los modelos.
3.3 - Comparacin con los modelos obtenidos en el laboratorio.
-
6 Mrcio Nimer Leite
-
CAPTULO 1
INTRODUCCIN
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Introduccin 9
1 - DESARROLLO HISTRICO, CLASIFICACIN, CONSTITUCIN DE SUSTANCIAS CON CARCTER
TENSIOACTIVO
1.1 - Desarrollo histrico
La limpieza es una actividad comn a todos los seres vivos. En el caso de
la especie humana ha evolucionado con el transcurso del tiempo
permaneciendo unida y caracterizando a las diversas civilizaciones y
culturas que han buscado aditivos que mejorasen la capacidad limpiadora
del agua. As, en el antiguo Egipto el smbolo que representaba la accin
de lavar consista en una figura humana con los pies sumergidos en agua,
siendo ste por tanto el nico agente de lavado conocido. Posteriormente
se observ que se poda mejorar el rendimiento del lavado utilizando agua
de lluvia, agua caliente o utilizando aditivos como la sosa.
El jabn ha sido el agente de lavado ms usado por la humanidad aunque
fue empleado durante mucho tiempo nicamente como cosmtico
(principalmente para decolorar el cabello y como remedio casero). El
origen del jabn, definido como sal alcalina de un cido graso, se sita
indudablemente mucho antes de la Era Cristiana. Ya se comentaba su
fabricacin en una tablilla Sumeria 3000 aos a.C., donde se describan
las propiedades curativas de un azufre jabonoso. En Tello,
Mesopotamia, se ha encontrado una laca de arcilla del ao 2500 a.C. en la
que se relata la fabricacin del jabn, utilizando para ello aceite y la
cantidad precisa de hierba jabonosa. En un papiro egipcio,
aproximadamente del ao 1500 a.C., y que constituye todo un tratado
mdico, se indica que, mezclando aceites animales y vegetales con ciertas
sales (que deban ser alcalinas), se obtena un producto de tipo jabonoso
-
10 Mrcio Nimer Leite
til para combatir enfermedades de la piel y tambin para el lavado.
Existen referencias bblicas acerca de ciertos productos lquidos alcalinos
que posean propiedades limpiadoras. Las sustancias constituyentes de los
jabones, en general, eran obtenidas a partir del tratamiento de aceites o
grasas (steres) con hidrxidos de metales alcalinos1. Su estructura tpica
es:
Figura 1.1 - Estructura tpica de los jabones
Como se ha indicado, la manufactura del jabn es una de las sntesis
qumicas ms antiguas. Cuando las tribus germnicas de la poca de Csar
hervan sebo de cabra con potasa, que obtenan por lixiviacin de las
cenizas del fuego de lea, efectuaban la misma reaccin qumica realizada
por los fabricantes de jabn modernos a una escala industrial: la hidrlisis
de los glicridos.
Las primeras referencias explcitas sobre la utilizacin de jabones con
fines de limpieza se remontan al principio del cristianismo. El sabio
romano Plinio el Viejo (23 - 79 d.C.), autor de la clebre Historia
Natural, menciona la preparacin de jabn a partir del cocimiento del
sebo de carnero con cenizas de madera y, de acuerdo con su descripcin,
este procedimiento involucra el tratamiento repetido de esta pasta con sal,
hasta obtener el producto final. Segn l, los fenicios ya conocan esta
1 Waite T.D., Principles of Water Quality. Academic Press Inc, New York, USA, pp. 86-
91, 1984
H3C
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
C
O
O-Na+H3C
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
C
O
O-Na+
-
Introduccin 11
tcnica desde el ao 600 a.C. En las ruinas de Pompeya, ciudad destruida
aproximadamente en el ao 79 d.C. por la explosin del Vesubio, los
arquelogos desenterraron una fbrica de jabn. Al parecer, los romanos
no lo empleaban para la limpieza ya que la mayor parte se mezclaba con
aromatizantes para cabellos y cosmticos o era adicionado a los empastes
utilizados en el tratamiento de quemaduras y heridas, eventualmente se
empleaba con finalidades de limpieza al lavarse el cuerpo de personas
homenajeadas.
El mdico griego Galeno (130 - 200 d.C.), que logr fama y fortuna en
Roma, en su obra De simplicibus medicaminibus, describe una tcnica
segn la cual el jabn poda ser preparado con grasas y cenizas,
enfatizando su utilidad como medicamento para la remocin de suciedad
corporal y de tejidos muertos en la piel. El alquimista rabe Geber (Jabir
Ibn Hayyan), en manuscritos del siglo VIII, tambin menciona el jabn
como agente de limpieza. Tambin a los rabes se les atribuye la
sustitucin de las cenizas por la cal viva, permitiendo la elaboracin de
jabones ms eficientes.
En Espaa, los musulmanes preparaban jabones a partir de aceite de oliva,
sin embargo, fue en ciudades costeras del Mediterrneo como Marsella,
Gnova, Venecia y otras, donde se desarroll una importante industria
jabonera gracias a la abundancia del aceite de oliva. A partir de ah hubo
dos grandes avances qumicos que marcaron una revolucin en la
produccin de jabones: 1) En 1791, el mdico cirujano francs y
aficionado a la qumica Nicols Leblanc, concluy el desarrollo de un
mtodo de sntesis de sosa (carbonato de sodio) a partir de la salmuera,
proporcionando un procedimiento ms barato, hecho por lo cual Leblanc
es considerado por la comunidad cientfica como el fundador de la
-
12 Mrcio Nimer Leite
Qumica Industrial; 2) Entre 1813 y 1823, el qumico francs Michel-
Eugne Chevreul, aclar la composicin qumica de las grasas naturales y
demostr que su formacin era debido a una reaccin qumica, de modo
que los fabricantes del siglo XIX pudieron tener una idea del proceso
qumico involucrado y disponer de la materia prima necesaria para su
fabricacin.
Ms adelante el mtodo Leblanc para obtencin de sosa fue sustituido por
el mtodo de Ernest Solvay, un qumico industrial belga, adquiriendo su
primera patente para la produccin de sosa en 1861. En ella se utilizaba
como materias primas el cloruro sdico (sal comn), el amonaco y el
carbonato clcico (piedra caliza), consiguiendo abaratar an ms el
proceso y eliminar algunos de los problemas que presentaba el mtodo
Leblanc.
Durante los siglos XVIII y XIX, la industria de los jabones sufri un
extraordinario desarrollo, ampliando la oferta a productos con distintas
formas y variedades como: jabones duros, blandos, perfumados, etc.
Debido a estos avances en la tecnologa de fabricacin con reduccin de
sus costes, hubo una mayor produccin y consumo de estos productos,
ocasionando una mejora en la higiene personal y, consecuentemente,
contribuyendo al crecimiento exponencial de la poblacin europea por
disminucin de las causas de mortalidad.
En 1878, en Alemania, fue elaborado un producto que adems de contener
jabn como uno de sus componentes, se complementaba con una
innovacin: la adicin de silicato sdico (como recurso para reducir la
dureza del agua, que disminua el poder de detergencia de los jabones).
As, este producto denominado Henkel`s Bleichsoda, puede ser
-
Introduccin 13
considerado como la primera formulacin comercial. Este ablandamiento
del agua se obtena gracias a la precipitacin de las sales de calcio y
magnesio as como las de hierro, responsables de la tendencia a amarillear
la ropa.
Durante la 1 Guerra Mundial, como la obtencin de las grasas era difcil
en Alemania, ya que se utilizaban con fines nutritivos, los cientficos
empezaron a estudiar la posibilidad de desarrollar tensioactivos sintticos
para sustituir al jabn y as el qumico Fritz Gnther logr sintetizar el
primer jabn artificial en el ao 1916. Se trataba del compuesto
diisopropil naftaleno sulfonato sdico, que presentaba mejores
caractersticas que los jabones naturales, sin embargo, las cadenas cortas
no conseguan el suficiente carcter tensioactivo. En seguida, surgieron
los sulfatos de alcoholes grasos, descubiertos por Bertsch y colaboradores
en 1928. En 1932, se comercializ el primer detergente para uso
domstico en los Estados Unidos de Amrica, que fue desarrollado como
respuesta a la necesidad de obtener un sustituto de los jabones en las
zonas del pas que presentaban alta dureza en el agua y por las noticias
que llegaban de Alemania anunciando el descubrimiento de un
tensioactivo artificial. Estos dos factores estimularon el desarrollo de la
industria estadounidense de detergentes.
Tambin en 1932, la empresa Henkel en Alemania comercializ alcoholes
grasos como el oleico (C18:1) y el esterico (C18:0) procedentes del aceite del
esperma de ballena, extendiendo esta comercializacin a los alcoholes
grasos como el larico y mirstico (C12:0 y C14:0) respectivamente, por
presentar mejores propiedades.
El siguiente paso importante en el desarrollo de los tensioactivos fue la
-
14 Mrcio Nimer Leite
introduccin de mquinas automticas de lavado. El cambio en las
costumbres domsticas condujo a la necesidad imperiosa de sustituir
gradualmente el jabn, muy sensible a la dureza del agua, por otros
tensioactivos como los de origen sinttico, con caractersticas ms
apropiadas.
En la siguiente figura se pueden observar los resultados referentes a la
evolucin de ventas tanto de jabones como de tensioactivos sintticos. Se
evidencia un enorme aumento en la produccin de los tensioactivos
sintticos. Estos datos proceden de dos fuentes: una estadounidense
American Soap and Detergent Association y otra alemana Henkel &
Cie, desde 1940 a 19722:
Figura 1.2 - Evolucin de la venta de jabones y tensioactivos sintticos
Basados en estos valores, se verifica que inmediatamente despus de la 2
Guerra Mundial, se produjo un aumento notable en la fabricacin de
tensioactivos sintticos frente a la de jabones naturales, presentando estos 2 KIWI Web: www.chemistry.co.nz/surfactants.htm
0
1000
2000
3000
4000
5000
Can
tidad
(Kto
n)
1940 1950 1960 1972
Ao
Jabones Tensioactivos sintticos
-
Introduccin 15
ltimos una tendencia de fabricacin prcticamente constante, e incluso
una ligera disminucin.
Esta situacin, junto a los relevantes progresos logrados por la humanidad
gracias a la Medicina, a la Qumica y en gran medida a los hbitos
higinicos, condujo en los aos 50 al desarrollo de nuevos productos de
origen sinttico con propiedades detersivas basados en el alquilbenceno
ramificado (BAB, del ingls Branched Alkylbenzene). Este producto una
vez sulfonado, originando el sulfonato de alquilbenceno ramificado
(BABS, del ingls Branched Alkylbenzene Sulphonate), ya satisfaca la
demandad del 60% del mercado mundial en 1950, pues presentaba unas
propiedades detersivas muy buenas, aunque no exhiba un adecuado
comportamiento en el medio ambiente. Una vez estudiados se comprob
que eran debidos a su falta de biodegradacin y por ello, es considerado
como "alquilato duro" o no biodegradable.
Este problema propici el desarrollo del alquilbenceno lineal (LAB, del
ingls Linear Alkylbenzene) a principios de los 60. El producto lineal, tras
ser sometido a un proceso de sulfonacin, mantena las excelentes
propiedades detersivas del sulfonato de alquilbenceno ramificado y
adems se biodegradaba fcil y rpidamente. De esta forma naci el
sulfonato de alquilbenceno lineal (LAS, del ingls Linear Alkylbenzene
Sulphonate), el tensioactivo sinttico de mayor produccin mundial.
1.2 - Clasificacin
El trmino surfactante es un neologismo o un anglicismo desarrollado a
partir de 1950, proveniente de la contraccin del trmino agente de
actividad superficial (del ingls, Surface Active Agent) y actualmente
-
16 Mrcio Nimer Leite
adoptado por la Real Academia Espaola3, que ha sido universalmente
aceptado para describir sustancias orgnicas con ciertas caractersticas en
su estructura capaces de modificar las propiedades fsicas (mecnicas,
elctricas, etc.) de una superficie o de una interfase, reduciendo la tensin
superficial. No obstante, la palabra designada en las todas las normativas
europeas adoptadas desde de su principio hasta la actualidad, cita el
trmino tensioactivo como la traduccin de surfactant, razn por la cual
en esta memoria se utilizar este trmino. Con mucha frecuencia se ha
utilizado la palabra detergente en lugar de tensioactivo, sin embargo,
siguiendo su definicin de sustancia capaz de lavar, el detergente puede
contener adems sustancias inorgnicas que favorecen su accin detersiva.
El tensioactivo tpico es una molcula anfiptica, es decir, en su composicin
hay dos zonas bien distintas: una hidrfila (extremidad polar que interacciona
fuertemente con las molculas de agua), y otra hidrfoba (cadena apolar de
hidrocarburo que interacciona dbilmente con las molculas de agua).
Esta cadena alqulica (parte hidrfoba) est constituida bsicamente por
12 - 20 tomos de carbono, pudiendo ser hidrogenada o fluorada, linear o
ramificada, conteniendo o no doble enlace. Los grupos hidrfilos, pueden
diferir bastante en su naturaleza qumica, pudiendo ser no inicos, inicos
(catinicos o aninicos) o anfteros.
La clasificacin de los tensioactivos puede realizarse atendiendo a la
naturaleza de su grupo hidrfilo. As se pueden clasificar en tensioactivos4
no inicos, catinicos, aninicos y anfteros:
3 Pgina web del Diccionario de la Real Academia Espaola: http://buscon.rae.es/draeI/
SrvltConsulta?TIPO_BUS=3&LEMA=surfactante 4 Filipe E.J.M., Quando as molculas se auto-organizam: Micelas e outras estruturas
supramoleculares. Colquio/Cincias n18, Fundao Calouste Gulbenkian, pp. 25-38, 1996
-
Introduccin 17
c)
Tensioactivos aninicos: son los tensioactivos ms ampliamente
utilizadas a escala mundial. Se diferencian del resto, ya que la zona polar
de este tipo de sustancias est cargada negativamente. El contrain
(normalmente sodio, potasio o iones amonio) ejerce una escasa influencia
sobre las propiedades superficiales de estas sustancias. Hoy en da este
grupo polar negativo suele ser un grupo sulfato o sulfonato, como en el
caso del LAS; aunque, tradicionalmente consistan en grupos carboxilato
presentes en los jabones que se sintetizaban a partir de sebo de animales.
Dentro de este grupo hay una subdivisin ya que se pueden encontrar
tensioactivos aninicos como los jabones, los sulfonatos de alquilbenceno
lineal, los alcoholes etoxisulfatos (AES) y los alcoholes sulfatos (AS). A
continuacin se recogen algunos ejemplos de tensioactivos aninicos:
SO3-
SO3-
O
SO3-
NSO3-
CH3
SO3-
SO3-
O
SO3-
CH3
e)
SO3-
SO3-
a) b)
d)
f)
g)
h)
-
18 Mrcio Nimer Leite
Figura 1.3 - Ejemplos de tensioactivos aninicos: a) Sulfonato de alquilbenceno lineal (LAS); b) Sulfonato de alquilbenceno ramificado; c) Sulfonato de 1-n-alquilo; d) Sulfonato de alquilo secundario; e) Difenilterdisulfonato de hexadecano linear; f) Sulfonato de 4-(1-n-octil)benceno; g) Sulfonato de metilster; h) Taurato de alquilmetil; i) Sulfato de n-alquilo; j) Carboxilato de alquilo (jabn)
Los jabones usados tradicionalmente tienen una serie de ventajas:
- Son muy biodegradables cuando se encuentran en disolucin.
- Poseen cierta accin bactericida.
- No necesitan la adicin de agentes que mantengan la suciedad en
suspensin.
Sin embargo tambin presentan una serie de inconvenientes como son:
- Forman compuestos insolubles con las sales clcicas y
magnsicas debidas a la dureza del agua, lo que dificulta
enormemente su accin detersiva, provocando incrustaciones e
impidiendo su biodegradabilidad.
Entre los tensioactivos aninicos, el sulfonato de alquilbenceno lineal es
uno de los ms ampliamente utilizados en el mundo. El LAS presenta un
proceso de fabricacin a partir de tecnologas petroqumicas ampliamente
establecidas. Su comportamiento tensioactivo se debe a su carcter
SO3-O
COO-COO-
i)
j)
-
Introduccin 19
anfiptico, es decir, a la diferente solubilidad que poseen las dos partes
principales de que consta su molcula: una parte hidrfila que consiste en
un grupo sulfnico polar (-SO3-) unido al benceno en posicin para;
respecto a la parte hidrfoba, sta consiste en una cadena alqulica lineal
de longitud variable y a la que se une el anillo bencnico en distintas
posiciones.
La mezcla comercial de LAS contiene una serie de homlogos que difieren
en la longitud de la cadena alqulica, siendo los ms habituales los
comprendidos entre 10 y 13 tomos de carbono y a su vez cada uno de
ellos es una mezcla de ismeros surgidos en funcin de la distinta
posicin en la que el anillo bencnico est unido a esta cadena lineal.
Un ejemplo de los componentes del LAS se describe en la Figura 1.4.
Figura 1.4 - Ejemplo de ismero de LAS.* Normalmente se abrevia como 3C12
Otros ejemplos de tensioactivos aninicos son los alcoholes sulfatos
(grasos) de cadena larga, obtenidos a partir de alcoholes grasos. Estos
tensioactivos son utilizados extensivamente en productos de higiene
personal como pastas de dientes, champs, aunque tambin se utilizan en
detergentes en polvo, compactos y tabletas. El rango de cadena alqulica
SO3-
1
423
5
6
7
8
9
10
11
12
SO3-
1
423
5
6
7
8
9
10
11
12
3 fenil C12*
-
20 Mrcio Nimer Leite
es de 12 a 18 carbonos. Tambin hay otros grupos que corresponden a los
sulfonatos de olefinas, sulfonatos de alfa olefinas, teres sulfonatos,
sulfosuccinatos, alcanos sulfonatos, steres fosfatos y alquil isetionatos.
Tensioactivos catinicos: Este tipo de sustancias estn compuestas de una parte polar hidrfila cargada positivamente, normalmente una sal
de amonio cuaternaria, amina o sal de fosfonio, unida a una zona
hidrfoba que puede tener distinta naturaleza. En disoluciones cidas,
tensioactivos no inicos pueden adoptar carcter catinico debido a la protonacin del heterotomo, sin embargo estrictamente hablando,
tensioactivos catinicos son aquellos que para poseer carga positiva no
requieren de protonacin. Su uso es menos extendido, siendo utilizado
principalmente en la industria textil como ablandadores de fibras,
actuando sobre la fibra de algodn, adhirindose a ella y confirindole
cierta lubricidad y suavidad, de aqu su utilizacin en formulaciones de
productos suavizantes (principal aplicacin). A este tipo de compuestos
tambin se le atribuyen propiedades antibacterianas, por ello se usan en
microbicidas y herbicidas. Tambin se usan como inhibidor de la
corrosin, inhibidor de procesos de oxidacin, dispersante y son muy
utilizados en procesos de sntesis como agente transferente entre fases.
Ejemplos de este tipo de sustancias son:
Figura 1.5 - Ejemplos de tensioactivos catinicos
NH+
B r -
NH+
B r -Bromuro de cetilpiridinio
Bromuro de trimetil hexadecilamonio
N + B r -N + B r -
-
Introduccin 21
Tensioactivos anfteros: Este tipo de compuestos poseen grupos
funcionales que pueden ionizarse con carga negativa o positiva
dependiendo de las condiciones del medio, por tanto pueden actuar como
tensioactivos aninicos o catinicos. Pueden ser clasificados como:
anfolitos o betainas. Anfolitos son compuestos que poseen al menos un
protn activo. El ejemplo mejor conocido es el cido amino carboxlico,
que acta como tensioactivo catinico a bajos valores de pH, y como
tensioactivo aninico a altos valores de pH. Su uso en la industria es ms
restringido debido a su alta sensibilidad a cambios en el valor del pH del
medio.
Las betainas no poseen protones hidrolizables, adquieren naturaleza
catinica en medios fuertemente cidos. No son sensibles a la dureza del
agua al valor de pH a que comnmente se trabaja en la industria, son slo
dbilmente txicas, compatibles con piel y membranas mucosas adems
de poseer propiedades antibacterianas. Son compatibles con otros tipos de
tensioactivos y presentan buenas propiedades espumantes y detergentes. A
continuacin se representa la estructura bsica de las betainas:
Alquil betaina Alquilamidopropil betaina
Figura 1.6 - Ejemplos de tensioactivos anfteros
Tensioactivos no inicos: Son sustancias que no estn ionizadas en
disolucin, la polaridad del tomo de oxgeno unido covalentemente en
los oligoetilenglicol teres (tambin denominados poliglicol teres) y
N C
O
O-
R
H3C
H3C
N+H2C
O
O-
R
H3C
H3C
N C
O
O-
R
H3C
H3C
N+H2C
O
O-
R
H3C
H3C
(CH2)3N
O
R
HC N C
O
O-
R
H3C
H3C
N+H2C
O
O-
R
H3C
H3C
N C
O
O-
R
H3C
H3C
N+H2C
O
O-
R
H3C
H3C
(CH2)3N
O
R
HC
-
22 Mrcio Nimer Leite
compuestos oligohidrxidos, o los tomos de oxgeno enlazados a
heterotomos, le confieren a estos tensioactivos no inicos su solubilidad
en agua como resultado de la hidratacin de estos grupos por molculas de
agua. El grado de hidratacin decrece con el aumento de la temperatura,
disminuyendo por tanto la solubilidad en agua. La parte lipoflica debe
tener una longitud que est en consonancia con el nmero de grupos
polares que posea el tensioactivo en cuestin, para evitar que aparezcan
problemas de insolubilidad de la molcula. Los tensioactivos de este tipo
ms ampliamente utilizados son los alcoholes etoxilatos (AE).
Dependiendo del grado de etoxilacin se obtienen productos con un
balance hidrfilo-lipfilo distinto con mltiples aplicaciones.
Se producen a partir de la condensacin de xidos de etileno, aunque
tambin existen ciertos compuestos de este tipo basados en azcares,
polioles, etc. Los productos con menor peso molecular se encuentran en
estado lquido, a medida que se incrementa su peso molecular tienden a
ser ms pastosos hasta llegar a un estado slido creo. Forman micelas
con mayor facilidad que los tensioactivos inicos debido a que las
repulsiones electrostticas en la superficie de estas son menores. Este tipo
de compuestos son menos sensibles a la dureza del agua que los
tensioactivos aninicos. Tambin poseen menor poder espumante, por ello
pueden ser utilizados como reguladores de esta caracterstica. A
continuacin se muestra un ejemplo de un tensioactivo no inico:
Alcohol etoxilado
Figura 1.7 - Ejemplo de tensioativo no inico
OHO
nOH
O
n
-
Introduccin 23
En el siguiente diagrama se puede observar la distribucin del consumo
mundial total de tensioactivos5 en los diferentes continentes:
Figura 1.8 - Consumo mundial de tensioactivos por regiones (excluyendo los jabones)
A continuacin se representa la distribucin de tensioactivos consumidos
en Europa Occidental6:
Figura 1.9 - Distribucin del consumo de tensioactivos en el Mercado Europeo
5 ECOSOL (European Council of Studies on LAB/LAS), Statistics, Brussels, Belgium, 2001 6 CESIO, General Assembly, Santiago de Compostela, Spain, September 2006
Consumo Mundial de tensioactivos en distintas regiones
28%9%
23%
32%
8%
America del Norte America Latina Europa OccidentalAsia Otras regiones
Consumo de tensioactivos en Europa Occidental 2005
13,4%
14,8%
19,7%
7,5%3,3%
20,4%
2,2%2,4%
16,3%
LAS Alcanos sulfonatos Alcohol sulfatoAlcohol ter sulfato Alcohol etoxilado CatinicosAnfteros Jabones Otros
* Consumo total: 2,694 millones de toneladas
-
24 Mrcio Nimer Leite
Y en la siguiente figura se puede apreciar el consumo7 per capita de
detergentes en los diferentes pases de Europa Occidental:
Figura 1.10 - Consumo per capita de detergente en los pases europeos
1.3 - Capacidad detersiva
La capacidad detersiva del LAS radica en su elevado poder de
humectacin, emulsificacin y dispersin. Muchas de las manchas
aceitosas o grasientas son lquidas a temperaturas inferiores a 40 C.
Investigaciones termoanalticas han demostrado que incluso las grasas
slidas a temperatura ambiente contienen cantidades sustanciales de
material lquido. Estas sustancias humedecen los sustratos textiles muy
eficazmente, y tienen tendencia a difundirse sobre la superficie
formando lminas ms o menos tupidas. Por esta razn las siguientes
observaciones pueden considerarse aplicables a residuos tanto slidos
como lquidos. 7 Berna J.L, European Environmental Safety Legislation, Handbook of Detergents.
Marcel Dekker Inc. New York, USA, C.12, p. 318, 2003
0
2
4
6
8
10
12
14
Finlan
diaSu
ecia
Norue
ga
Islan
dia
Dinam
arca
Holan
da
Austr
ia
Alema
niaSu
iza
Irland
a
Gran
Breta
a
Europ
a (me
dia)
Grec
ia
Blgi
ca
Luxe
mburg
o
Franc
ia
Portu
gal
Espa
aIta
lia
Pases Europeos
Con
sum
o de
sur
fact
ante
(g.p
erso
na-1
.da
-1)
Con
sum
o de
det
erge
nte
(g. p
erso
na-1
.da
-1)
-
Introduccin 25
La suciedad que se encuentra en la ropa est formada principalmente por
partculas de grasa incrustadas en las fibras de tejido, esta sustancia grasa
no puede ser eliminada simplemente con agua debido a su insolubilidad.
Sin embargo, estos agentes tensioactivos disminuyen la tensin superficial
del medio incrustndose el extremo apolar lipoflico de la molcula de
tensioactivo en la suciedad, y quedando expuesto el extremo polar soluble
en agua de manera que solubiliza la sustancia a eliminar del tejido.
El poder de humectacin del LAS es un aspecto muy a tener en cuenta en
el proceso de lavado ya que para que este proceso sea eficaz, la fibra textil
debe entrar en contacto ntimo con la disolucin de lavado. Este proceso
depende de la temperatura, concentracin de tensioactivo y del sustrato.
El mecanismo de rolling-up8 consiste en la eliminacin de la mancha
aceitosa o slida del tejido. Se produce como consecuencia de la
disminucin de la tensin superficial provocada por el tensioactivo. Como
consecuencia de esto, el ngulo de contacto que forma el borde de la
pelcula de grasa que conforma la mancha comienza a crecer provocando
as la formacin de gotas y su posterior desprendimiento del tejido. Se
puede considerar que este proceso consta de cuatro fases:
- En la primera fase el LAS es adsorbido por la pelcula de grasa y
por el sustrato.
- En la segunda, la pelcula de grasa se reduce hasta adquirir forma
de gotas bajo la influencia del LAS, mantenindose su adsorcin
tanto en la superficie del tejido como sobre las gotas as formadas.
8 Berth P., Jeschke P., Consumption and fields of application of LAS. Tenside Surf. Det.
26; 75-79, 1989
-
26 Mrcio Nimer Leite
- En la tercera fase, las fuerzas de repulsin entre las gotas de grasa
y el sustrato, ambas cargadas con tensioactivo, comienzan a ser
tan intensas que se produce la eliminacin de la mancha del tejido.
- Por ltimo, las propiedades emulsionantes del LAS comienzan a
actuar para que las gotas de suciedad cargadas de tensioactivo
sean emulsionadas y puedan as ser arrastradas por la disolucin
de lavado sin riesgo de que sean redepositadas sobre el tejido.
Este proceso puede ser representado mediante la Figura 1.11.
Figura 1.11 - 1: Esquema del fenmeno de rolling-up producido cuando la disolucin del tensioactivo en medio acuoso (A) y el residuo aceitoso (B) entran en contacto. 2: Esquema de las diferentes fases del proceso de eliminacin de un residuo aceitoso depositado sobre una fibra textil
El LAS posee unas propiedades emulsionantes muy pronunciadas incluso
a bajas concentraciones. Genera emulsiones estables particularmente en
A
A
B
B
Adsorcin
Formacin de gotas
Liberacin
Remocin
1 2
Fases
jb
Sustrato R
j
En contacto
ja Sustrato
Separado
-
Introduccin 27
disoluciones con elevada dureza. Este aspecto es importante por ser el
responsable de evitar la redeposicin de las manchas ya eliminadas.
El proceso de eliminacin de partculas slidas es similar al ya descrito.
Sin embargo en este caso, el proceso de limpieza comienza con la
acumulacin de carga negativa sobre las partculas slidas y sobre el
tejido o superficie slida (vidrio, porcelana, metal, etc.) a limpiar. Esto
sucede gracias a distintas adsorciones del LAS sobre las diferentes
superficies. Como consecuencia de este proceso de carga y adsorcin, los
potenciales interfaciales (potenciales-) son alterados de manera que se
permite la eliminacin de la partcula cargada de LAS del sustrato gracias
al arrastre realizado por disolucin de lavado. Este proceso se puede
representar de manera esquematizada en la Figura 1.12.
Figura 1.12 - Remocin de una partcula slida
Fases
Aire
Agua
Estado Inicial
Carga
Adsorcin
Liberacin
Remocin
Suciedad1
2
3
4
5
-
28 Mrcio Nimer Leite
1.4 - Constitucin de los Detergentes: Tensioactivos y Componentes Complementarios
Las actuales formulaciones comerciales de productos de limpieza, tanto
lquidas como slidas, estn constituidas generalmente por una mezcla de
uno o varios tensioactivos que actan mejorando la accin detersiva y una
serie de componentes complementarios: los aditivos, los coadyuvantes y
los auxiliares de presentacin (como los blanqueantes, enzimas, etc.), que
conforman un producto no slo con mejores caractersticas de limpieza
sino con mayor seguridad tanto para el consumidor, como para los
equipos y el medio ambiente. En estas formulaciones complejas donde
coexisten dos o ms agentes tensioactivos, incluso pertenecientes a
distintos grupos (aninicos y/o no inicos), se suele proporcionar un
efecto sinrgico aumentando su poder detergente.
Los detergentes modernos, tanto lquido como en polvo, contienen entre
un 5 - 20% en peso de tensioactivos. De esta manera, una concentracin
de detergente domstico de 5 gL-1, originar una agua de lavado con 1
gramo de tensioactivo para cada litro, es decir un 0.1% en peso.
Normalmente en estas formulaciones se encuentran un gran nmero de
aditivos que acompaan al tensioactivo. Estos compuestos que pueden ser
de naturaleza orgnica o inorgnica, desempean una funcin muy
importante sobre la mejora de las propiedades detersivas de estos
preparados comerciales.
En la Figura 1.13 se puede apreciar un esquema sobre los componentes
de las formulaciones actuales de tensioactivos segn Domnguez9:
9 Domnguez J.J.G., Tensioactivos y Detergencia, Ed. Dossat S.A., Madrid, Espaa, p. 166, 1986
-
Introduccin 29
Figura 1.13 - Componentes de formulaciones de tensioactivos
2 - SULFONATO DE ALQUILBENCENO LINEAL (LAS). SNTESIS, PROPIEDADES FSICAS Y QUMICAS
2.1 - Sntesis
La sntesis del LAS comprende tres pasos fundamentales: la obtencin de
parafina, la sntesis del alquilbenceno lineal (LAB) y la sulfonacin
posterior de ste originando, finalmente, el sulfonato de alquilbenceno
lineal (LAS).
2.1.1 - Obtencin de parafina:
La materia prima para la sntesis del LAB, la n-parafina, proviene habitualmente
Materia activa
Tensioactivos
Aninicos,
Catinicos,
No inicos,
Anfteros
Componentes Complementarios
Coadyuvantes
Aditivos Auxiliares de Presentacin
Polifosfatos, Silicatos, Citratos, Zeolitas, EDTA,
Carbonatos, Hidrtopos
Blanq. fluorescentes, Blanq. qumicos,
Perborato, Activador de Perborato, Inhibidor de corrosin,
Enzimas, Perfumes
Colorantes, Suavizantes,
Controladores de espuma
Na2SO4 , Agua
-
30 Mrcio Nimer Leite
de la destilacin del crudo de petrleo, donde la fraccin de queroseno es
tratada a travs de tamices moleculares u otros dispositivos que separan
estas cadenas lineales de las ramificadas. El procedimiento ms utilizado
y que emplea PETRESA (principal productor mundial de LAB, en su
planta de San Roque-Espaa) para la obtencin de n-parafinas de rango
C10 - C17, se basa en el proceso Molex de Universal Oil Products (UOP),
donde el queroseno, materia prima inicial, es sometido a un
hidrotratamiento para eliminar impurezas, especialmente azufre que puede
ocasionar daos en los tamices moleculares y, posteriormente se realiza la
extraccin de las n-parafinas mediante un proceso de adsorcin selectiva
sobre tamices moleculares.
Todas las n-parafinas obtenidas por este procedimiento son de alta pureza
(alrededor del 96 - 99%). Por este motivo son productos que se pueden
utilizar como disolventes en una gran cantidad de aplicaciones.
2.1.2 - Sntesis del alquilbenceno lineal (LAB):
El primer proceso empleado para sintetizar el alquilbenceno lineal (LAB),
se basaba en la alquilacin del benceno con cloroparafinas lineales,
utilizando cloruro de aluminio como catalizador.
Posteriormente, Universal Oil Products (UOP) desarroll un mtodo en el
que se empleaba cido fluorhdrico como catalizador10. El proceso se
puede esquematizar como se indica a continuacin:
10 Cavalli L., Clerici R., Radici P., Valtorta L., Update on LAB/LAS. Tenside Surf. Det.
36; 254-258, 1999
-
Introduccin 31
Figura 1.14 - Esquema del proceso de sntesis del LAB
En el proceso de deshidrogenacin necesario para poder alquilar el
benceno, la posicin del doble enlace que se forma es aleatoria.
En la dcada de los aos 90 se desarrolla un mtodo entre PETRESA y
UOP que utiliza un catalizador slido en lecho fijo11 para la alquilacin
del benceno con olefinas lineales. Este mtodo evita el siempre complejo
manejo del cido fluorhdrico. Adems, este proceso proporciona
ventajas tales como: simplificacin del proceso de fabricacin, mejora
del rendimiento y de la calidad del producto final. Dependiendo del
proceso de sntesis utilizado, las propiedades fsicas del producto final
sern diferentes, tal y como se describen de manera resumida en el
apartado siguiente.
2.1.3 - Sntesis del sulfonato de alquilbenceno lineal (LAS):
El LAS se obtiene por sulfonacin del LAB. Inicialmente se empleaba
leum (cido sulfrico fumante) as como cido sulfrico como agentes
11 Erickson L.C., Banerji A., Fritsh T.R., Berna J.L; New solid-bed alkylation technology
for LAB; 4th Cesio World Surf. Congress, Barcelona, Spain, V.1, p. 177, 1996
+
+
+
+
n -parafina n -olefina
n -olefina LAB
HF
Pt, Sn / Al2O3 H2 400 - 500 C
-
32 Mrcio Nimer Leite
sulfonantes tanto en reactores en discontinuo como en el llamado sistema
de cascada. Desde la dcada de los aos 60 la tecnologa de la
sulfonacin ha mejorado considerablemente con el empleo de reactores de
pelcula descendente (FFR, del ingls Falling Film Reactors) ms
eficaces y con sulfonacin en estado gaseoso.
Mediante la sulfonacin del LAB se obtiene el correspondiente cido
sulfnico (HLAS) que posteriormente es neutralizado obteniendo,
finalmente, el LAS, segn la reaccin:
Figura 1.15 - Esquema del proceso de sntesis del LAS
El grupo sulfnico entra normalmente en la posicin "para" por ser la
menos impedida. Al ser una reaccin muy exotrmica (40.6 kcalmol-1), el
sistema de refrigeracin del reactor debe actuar con suma eficacia para
evitar hipersulfonaciones y en consecuencia evitar as un deterioro de la
calidad final del producto.
El cido sulfnico de alquilbenceno - HLAS obtenido, tiene una
consistencia lquida con un alto contenido activo (> 97%), alrededor del
1% de materia sin sulfonar y entre un 1 - 2% de cido sulfrico.
El cido sulfnico formado, se neutraliza despus, generalmente con NaOH,
SO3-Na+SO3-Na+
1) + SO3
2) + NaOH
LAB
Cadena alqulica: C10 - C13
LAS
Cadena alqulica: C10 - C13
-
Introduccin 33
dando lugar al correspondiente sulfonato sdico. Esta operacin se lleva a
cabo en la mayora de los casos en las propias fbricas de detergentes.
2.2 - Propiedades fsicas12, 13 y qumicas del LAS
Peso molecular: Considerando la frmula molecular media de los
diferentes homlogos existentes: (C11.6H24.2)C6H4SO3Na el peso molecular
es 342.4 gmol-1. En la siguiente figura se representa la molcula del LAS:
Figura 1.16 - Molcula de LAS
Presin de vapor a 25 C: Este valor vara entre (3 y 7) 10-13 Pa. Este
parmetro se refiere al homlogo C12.
Punto de fusin: La mezcla comercial de LAS funde a 277 C.
Punto de ebullicin: 637 C.
Un parmetro importante es el coeficiente de particin en octanol-
agua Kow, a partir del cual se pueden calcular diferentes parmetros
tericos como la constante de adsorcin Kd. El valor de Kow es 3.32. 12 IUCLID (The International Uniform ChemicaL Information Database), 1994 13 SIDS (Screening Information Data Sets), Sponsor Country: USA, Dossier on LAS
(draft), 1999
CH
SO 3-
(CH 2)mn(H 2C)H3C CH 3CH
SO 3-
(CH 2)mn(H 2C)H3C CH 3
-
34 Mrcio Nimer Leite
Densidad: La pasta de cido sulfnico posee una densidad de
1.06 KgL-1.
Viscosidad: El valor de este parmetro es similar para todos los cidos
sulfnicos que componen el LAS, oscilando sobre los 1000 centipoises a
25 C.
Solubilidad en agua: 250 gL-1. Esta propiedad vara dependiendo
de la longitud de la cadena alqulica y del proceso de fabricacin. A
medida que aumenta la longitud de la cadena de carbono unida al anillo
bencnico disminuye la solubilidad en agua. Adems, dentro de una
misma familia de homlogos, los ismeros que poseen el anillo
bencnico unido a la cadena alqulica en las posiciones ms internas
tienen un carcter ms hidroflico, ya que la longitud efectiva de la
cadena de carbonos es menor. Esto se representa esquemticamente en la
siguiente figura:
Figura 1.17 - Efecto de la posicin del anillo bencnico sobre la longitud efectiva de la cadena de carbono
El proceso de fabricacin donde se utiliza cido fluorhdrico produce
SO3- Na +SO3- Na + SO3- Na +SO3- Na +
+ hidrosoluble - hidrosoluble
-
Introduccin 35
alquilatos con bajo contenido en 2-fenil alcanos (16 - 18%), mientras que
el catalizador de lecho fijo proporciona alquilatos con alto contenido en 2-
fenil alcanos (27 - 30%). Esta variable tiene una repercusin directa en las
propiedades fsicas de las pastas, especialmente sobre la solubilidad. As,
los alquilatos de alto contenido en 2-fenil alcanos producen pastas ms
solubles, una vez sulfonados y neutralizados, que los de bajo contenido,
para un mismo peso molecular. Un aumento en la solubilidad de las pastas
los hace especialmente atractivos para formulaciones lquidas de alto
ingrediente activo o concentradas.
Concentracin Micelar Crtica (CMC): Esta es una propiedad
caracterstica de sustancias con carcter anfiptico como es el caso de LAS.
Este tipo de molculas con regiones lipoflicas e hidroflicas poseen un
comportamiento particular cuando se encuentran en disolucin, ya que cada
zona de la molcula con diferente solubilidad trata de distribuirse en el
medio (sea acuoso o no) de manera que las colas lipoflicas se agrupen entre
s, al igual que los grupos hidroflicos entre s, formndose de esta forma a
partir de una determinada concentracin un conglomerado de estructura
definida que recibe el nombre de micela. Cuando la cadena alqulica lineal
consta de menos de 6 carbonos se pierde este carcter anfiptico y deja de
tener actividad tensioactiva. Estas micelas pueden tener formato esfrico (a
bajas concentraciones) o elipsoidal (a altas concentraciones de tensioactivo
o en presencia de electrolitos). Gracias a las propiedades espaciales de estas
micelas, presentan un alto poder solubilizante de sustancias insolubles en
fase acuosa, adems de su capacidad de solubilizacin selectiva de
diferentes especies qumicas. Para la mezcla comercial de LAS, este valor de
CMC vara de: 160 - 400 gmL-1. Por debajo de este intervalo, el
-
36 Mrcio Nimer Leite
tensioactivo se encuentra en forma de monmeros14. A continuacin se
representa este proceso.
Figura 1.18 - Ejemplo del proceso de micelizacin de un tensioactivo
3 - CONSUMO Y APLICACIONES DEL LAS
El consumo mundial del LAS en el ao 20056 fue de 2.5 millones de
toneladas, habiendo una proyeccin de consumo de cerca de 3.4 millones
de toneladas para el ao 201015, cifras que ponen de manifiesto que el
LAS16 es uno de los tensioactivos ms utilizado en el mercado mundial de
detergentes, despus del jabn.
En cuanto al consumo total en Europa Occidental, fue calculado un valor
de 360 kton en el ao 20056.
14 Fernndez A., Schulman S.G., Fosforescencia Molecular Analtica: Una aproximacin
Prctica, Ed. Unv. Gr., Granada, Espaa, 2001 15 Penteado J.C.P., Seoud O.A.E., Carvalho L.R.F., Linear alkylbenzene
sulfonates: chemistry, environmental impact and analysis. Qum. Nova 29; 1038-1046, 2006
16 Berna J.L, European Environmental Safety Legislation, Handbook of Detergents. Marcel Dekker Inc. New York, USA, C.12, p. 318, 2003
Lquido
HEMIMICELAS
ADMICELAS
MICELAS
MONMEROS
Slido
por de la CMC
por de la CMC
-
Introduccin 37
El LAS es utilizado principalmente en forma de sales sdicas y
ocasionalmente potsicas, amnicas, magnsicas o de trietilamina
(TEA). Comnmente, en productos de limpieza, se utilizan
formulaciones donde la cadena alqulica posee un nmero de carbonos
de entre 10 y 13. Alquilbencenos con ms de 14 carbonos son poco
solubles en agua, aunque si solubles en disolventes orgnicos.
Disoluciones en aceite mineral son ampliamente usadas como
lubricantes en procesos industriales de corte y taladrado de metales.
Es empleado en diversos tipos de formulaciones de detergentes para
lavado de ropas, incluyendo polvos de alta y baja densidad, lquidos,
lquidos concentrados, pastas y barras y su uso est relacionado con su
elevada eficacia limpiadora. An dentro del sector de limpieza
domstica, el LAS es utilizado en la formulacin de detergentes para el
lavado manual de vajillas. El LAS tambin se encuentra en la
formulacin de detergentes del sector industrial e institucional (lavado
de ropa y limpieza de superficies) como tambin en pesticidas
agrcolas, en procesos especficos de limpieza, en la preparacin de
emulsiones para fluidos lubrificantes, en el procesamiento de metal y
flotacin de minerales. Es utilizado, asimismo, como agente
emulsionante en las reacciones de polimerizacin, en el sector
petroqumico.
En el siguiente diagrama se representa la distribucin de las distintas
aplicaciones17 del LAS, en los detergentes.
17 Relatrio Final. Problemtica dos tensioactivos em Portugal: Proposta de tratamento
prvio de um efluente industrial com elevados teores de tensioactivos com vistas sua reutilizao. Portugal, p.23, 2000.
-
38 Mrcio Nimer Leite
Figura 1.19 - Aplicaciones del tensioactivo LAS en detergentes
En cuanto a la seleccin del tensioactivo o de los tensioactivos empleados
en una formulacin comercial depender, por parte de los fabricantes, de
la ponderacin de sus costes y propiedades particulares de cada uno de los
tensioactivos disponibles, con la finalidad de obtener costes ms bajos con
una adecuada propiedad de limpieza. De modo que, llevando en
consideracin estos condicionantes, el LAS est considerado como agente
tensioactivo de primera opcin dadas sus caractersticas.
Entre sus ventajas18, se puede citar:
1) Excelentes propiedades como tensioactivo.
2) Buen comportamiento ambiental, pues tanto su biodegradabilidad
primaria como final son elevadas, es decir, tanto el LAS como sus
metabolitos presentan muy alta biodegradabilidad y muy baja
toxicidad. 18 PETRESA Web: www.petresa.es
Aplicaciones del LAS70%
15%12%3%
Detergentes para lavado de ropaDetergentes para lavado manual de vajillasDetergente IndustrialProductos de Limpieza Domstica
-
Introduccin 39
3) Compatibilidad con todo tipo de frmulas e ingredientes. Puede
ser usado en la formulacin de polvos concentrados y lquidos
para lavado de ropa, lavavajillas, empleando concomitantemente
cualesquiera enzimas, blanqueadores y agentes complejantes.
4) Versatilidad de uso en todo tipo de frmulas.
5) Sinergismo con otros ingredientes habituales de las formulaciones.
6) Muy baja relacin coste/rendimiento.
7) Facilidad de procesado, tanto en la sulfonacin con cualquier equipo
o agente sulfonante, como en la elaboracin del producto final en
torres de atomizacin o en procesos de aglomeracin.
8) Estabilidad del producto sulfonado y neutralizado sin alteracin
del pH con el tiempo (no hidrolizable).
9) Fcilmente transportable, manipulable y almacenable, ya que su
forma cida (HLAS) es qumicamente estable, lo que no ocurre
con otros tensioactivos como los AS o AES.
10) Compatibilidad con agentes tensioactivos para constitucin de
sistemas activos mixtos.
NSIOACTIVOS
4 - COMPORTAMIENTO MEDIOAMBIENTAL
Como se ha indicado anteriormente, el LAS fue desarrollado debido a la
-
40 Mrcio Nimer Leite
necesidad de sustituir el sulfonato de alquilbenceno ramificado, ya que
esta sustancia presentaba en su estructura una zona lipoflica formada por
varias cadenas de carbonos ramificadas impidiendo que los
microorganismos encargados de degradar la materia orgnica pudieran
actuar sobre l. Esto provocaba la existencia de problemas de
acumulacin de espumas que, adems del impacto visual que generaban,
impedan el adecuado intercambio de oxgeno entre la atmsfera y el
medio acutico, producindose por tanto un empobrecimiento en el nivel
de oxgeno y la consecuente muerte de diversas especies. Este fenmeno
se puso de manifiesto a principio de la dcada de los 60, en el ro Necker
(Alemania), con concentraciones de 0.7 mgL-1 de tensioactivos aninicos.
Figura 1.20 - Formacin de espuma en un ro19 contaminado por el BABS
Otro problema aadido era la acumulacin de espumas en plantas
depuradoras que tambin provocaba la muerte de los microorganismos
que actuaban en los lodos activados, bajo condiciones aerobias, y de este
modo, disminuyese considerablemente la eficiencia de degradacin de la
19 Eichhorn P., Surfactants and their aerobic degradation products: formation, analysis,
and occurrence in the aquatic environment. Dissertation of Doctoral Thesis. University of Mainz, Mainz, Germany, p. 5, 2001
-
Introduccin 41
planta depuradora.
La solucin tcnica al problema de las espumas lleg en la dcada de los
60, con la sustitucin de los BABS por el LAS, lo que prcticamente hizo
desaparecer las espumas debidas a esta causa. El LAS con su cadena
alqulica lineal es fcilmente accesible a este tipo de microorganismos y
por tanto es fcilmente biodegradable, de hecho el rendimiento de una
planta depuradora suele ser bastante alto20, 21 (98 - 99%), normalmente la
concentracin de LAS en aguas residuales22 sin estar tratadas se encuentra
en el rango de 1.0 - 15.0 mgL-1, siendo el margen de concentraciones a la
salida de la planta22 de 0.008 - 0.22 mgL-1. En la siguiente figura se
resume el proceso21 de depuracin del agua residual:
Figura 1.21 - Esquema de tratamiento del LAS y su eficacia 20 Cavalli L., Gellera A., Lazarrin A., Nuci G.C., Tomano P., Ranzani M., Lorenzi E.,
Linear alkylbenzene sulphonate removal and biodegradation in a metropolitan plant for water treatment. Riv. Ital. Sostanze Grasse 68; 75-81, 1991
21 Cavalli L., Gellera A., Landone A., LAS removal and biodegradation in wastewater treatment plant. Environ. Toxicol. Chem. 12; 1777-1788, 1993
22 Feijtel T.C.J., van der Plassche E.J., Environmental risk characterization of 4 major surfactants used in the Netherlands. National Institute of Public Health and Environmental Protection, Report n 679101 025, Bilthoven, Netherlands, 1995
LAS
Afluente
100%
E.D.A.R. LAS
Efluente
< 2% Lodo
15 - 25%
-
42 Mrcio Nimer Leite
Los principales procesos que pueden intervenir en su transformacin, hasta
su desaparicin de los compartimentos medioambientales, se representan
en la Tabla 1.1.
Tabla 1.1 - Mecanismos de eliminacin del LAS del medio ambiente
Mecanismos de Eliminacin Porcentaje
Eliminacin Fsica (Precipitacin/Adsorcin) 15 - 25
Eliminacin Biolgica (Mineralizacin) 75 - 85
Eliminacin Total > 98
El amplio uso del LAS, sea domstico como industrial, genera una cantidad
de aportes a las aguas residuales que deben ser tratadas en plantas
depuradoras (EDAR) previamente a su vertido a diversos ecosistemas
(afluentes, mares, ros, lagos, etc.) o a su utilizacin como agua de riego.
Los lodos generados, ricos en materia orgnica, pueden ser
adecuadamente tratados y desecados para obtener el compost, y de esta
manera, ser utilizados como abono en las tierras de cultivo; este compost
puede contener cantidades moderadas de LAS (1.0 - 15.0 mgKg-1). A
veces, los lodos, que pueden contener cantidades superiores de LAS, se
aplican directamente como enmendantes en campo y por esta razn puede
ser encontrado en concentraciones relativamente altas en el medio
ambiente.
A continuacin se representa los destinos ms comunes del LAS en el
medio ambiente22:
-
Introduccin 43
Figura 1.22 - Destinos del LAS en el