Los Detergentes y El Medio Ambiente

8/15/2019 Los Detergentes y El Medio Ambiente

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Q. ANALÍTICA APLICADA AL MEDIO AMBIENTE

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LOS DETERGENTES Y EL MEDIO AMBIENTE

QUIMICA ANALITICA DEL MEDI AMBIENTEUETIB- UPC

Sonia Manzanares


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LOS DETERGENTES Y EL MEDIO AMBIENTE

0. CONTENIDO.

1. LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS NATURALES.

2. ¿A QUÉ SE DENOMINA DETERGENTE?.

2.1. El detergente doméstico como contaminante más activo.

3. CLASIFICACIÓN DE LOS DETERGENTES.

4. DETERMINACIÓN DE DETERGENTES.

4.1. Determinación de detergentes aniónicos en aguas naturales.4.2. Determinación de detergentes catiónicos en aguas naturales.4.3. Determinación de detergentes no iónicos en aguas naturales.4.4. Determinación de detergentes aniónicos en aguas residuales.4.5. Determinación de detergentes catiónicos en aguas residuales.4.6. Determinación de detergentes no iónicos en aguas residuales.

5. PRINCIPALES FOCOS DE CONTAMINACIÓN POR DETERGENTES.

6. PARÁMETROS INDICATIVOS DE CONTAMINACIÓN ORGÁNICA Y BIOLÓGICA.

7. LA ACCIÓN NOCIVA DE LOS DETERGENTES.

7.1. Sobre las aguas.7.2. Sobre el suelo.

8. CÓMO SOLUCIONAR ALGUNOS DE LOS PROBLEMAS QUE PRESENTAN LOSDETERGENTES.

9. QUÉ HACER FRENTE A ESTE TIPO DE CONTAMINACIÓN.

10. BIBLIOGRAFÍA.


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1. LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS NATURALES.

El agua dulce está concentrada en lagos, lagunas y ríos en una proporción que no llegaal 0.5 % del agua total presente en la biosfera. Y una proporción de esta agua estácontaminada por el vertido indiscriminado de residuos generados por la actividad delhombre en centros urbanos, industriales o agrícola-ganaderos.

Un curso de agua se considera contaminado o polucionado cuando la composición oestado de sus aguas es modificada por la actividad del hombre de forma directa oindirecta, de manera que disminuye la facilidad de uso para lo que está destinado enestado natural.

Contaminaciones básicas de las aguas dulces:

- Contaminación por sales solubles.- Contaminación de origen natural.- Contaminación química:

· Por detergentes.· Por fertilizantes· Por sales minerales· Por metales pesados· Por fenoles· Por productos fitosanitarios.

- Contaminación orgánica de origen urbano.- Contaminación térmica.- Contaminación por residuos radioactivos.

Nos centraremos en la contaminación por sustancias orgánicas de síntesis: losdetergentes.

2. ¿A QUÉ SE DENOMINA DETERGENTE?

Un detergente (del latín “detergere”: limpiar) es un producto que tiene la capacidad delimpiar. Se caracteriza por poder disminuir la tensión superficial de los líquidos en los quese disuelve.

A esta definición se le han propuesto unas más generales como la de tensoactivo,“surfactif”, syndet o tensido. Un “surfactif” se puede definir como un compuesto químicoque, disuelto o puesto en suspensión en un líquido, es absorbido preferentemente a unainterfaz, lo que determina un conjunto de propiedades fisicoquímicas o químicas de interéspráctico. La molécula de un compuesto comporta al menos, un grupo susceptible deasegurar una afinidad hacia las superficies polares, inducir con frecuencia a lasolubilización en el agua y un radical que tiene poca afinidad con el medio hídrico. Estaestructura permite la modificación de ciertas propiedades fisicoquímicas a nivel de contactosólido-líquido y la disminución de tensiones superficiales. Esta acción constituye el factor esencial en las operaciones de limpieza.

Los detergentes están formados por principios activos constituidos por:- agentes de superficie (catiónicos, aniónicos, no iónicos y anfipróticos).- adyuvacentes (polifosfatos, carbonatos, derivados del ácidonitrilotriacético), que mejoran la acción detersiva de los tensoactivos yablandan el agua por formación de complejos solubles con Ca 2+ y Mg2+.- reforzadores (alcalinoamidas, óxidos de aminas).


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- aditivos (perboratos secuestrantes, colorantes, perfumes, agentes deblanqueo, inhibidores de corrosión, agentes bactericidas).- cargas (agua, alcohol, sulfato sódico)- enzimas.

Un detergente es pues, un compuesto químico con una estructura bastante compleja quetiene la propiedad de disolverse fácilmente en el agua; y se caracteriza por su capacidadlimpiadora, ya que es capaz de arrancar la suciedad.

2.1. EL DETERGENTE DOMÉSTICO COMO CONTAMINANTE MÁS ACTIVO:

Se podría definir el detergente “doméstico” como una sustancia utilizada en la limpiezapor sus propiedades tensoactivas y emulsionantes, puesto que puede solubilizar sustancias insolubles en agua como grasas y aceites.

Estos detergentes deben ser eficaces ante un primer grupo de manchas grasas, quedeterminan su poder detergente; un segundo grupo de manchas proteínicas y amiláceos,como la sangre, cacao, leche, hierba o almidón, con las que se comprueba su poder enzimático; y por último, ante las manchas oxidables, como las de café, té, vino o fruta, conlas que se define su poder oxidante.

En la composición de estos detergentes destacan los agentes tensoactivos, los agentesalcalinos, oxidantes y agentes anti-cal. También contienen como agentes limpiadoresauxiliares una serie de enzimas.

Los agentes tensoactivos son los encargados de aumentar el poder penetrante del agua,con lo que ayudan a que el detergente se introduzca en las fibras de un tejido paraproceder a su limpiado.

Como agentes alcalinos se encuentran los carbonatos que alcalinizan el agua de lavado

y los silicatos que aportan una acción anti-corrosión para las lavadoras.Los perboratos y percarbonatos son los agentes oxidantes por excelencia. Se encargande blanquear manchas oxidables como las de café, fruta o vino, por el desprendimiento deoxígeno; pero no se emplean en los detergentes de color, porque hacen que el color pierdabrillo. Frecuentemente, se acompañan de agentes activadores para conseguir eldesprendimiento del oxígeno a bajas temperaturas.

Los agentes anti-cal, también llamados secuestrantes, se encargan de reducir la durezadel agua, eliminando el calcio y el magnesio del agua y de las manchas, y así permitir quelos tensoactivos sean lo más eficaces posible. Estos son los fosfatos.

En el caso de que los detergentes contengan en su composición enzimas, las másusadas son: las proteasas, las amilasas, las lipasas y las celulasas.

Las proteasas actúan sobre las manchas proteínicas como las de sangre, leche o huevo,y suelen estar incluidas en casi todos los detergentes. Las amilasas actúan sobre lasmanchas de almidón. Las lipasas, sobre las manchas grasas. Y las celulasas intervienenen las fibras de algodón. Los productos que tienen una acción anti-bolitas, contienen estaúltima enzima.

Los detergentes domésticos además, contienen colorantes para que la ropa quede másblanca; estos son los blancos o azulantes ópticos. Así que durante el lavado a parte deextraer la suciedad, se tiñe con colorantes ópticos.

Los componentes tóxicos de los detergentes son principalmente los surfactantes, losformadores, las estructuras blanqueadoras y los colorantes; las mezclas de estoscomponentes reaccionan, bien de manera hostil o bien, de forma aditiva.

Los más contaminantes son los surfactantes seguidos de los blancos ópticos y loscomponentes individuales más nocivos para el medio ambiente incluyen la celulosa de


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detergente-ortofenantrolina cúprica, determinado por espectrometría de absorción atómicadel metal.

La determinación colorimétrica no permite determinar más que los detergentes aniónicosque tienen por lo menos 5 átomos de carbono. Es sensible a numerosas interferencias(sulfuros, sulfatos, sustancias orgánicas diversas,...); además, es susceptible de ser adaptada a determinaciones en flujo continuo.

Y la determinación espectrométrica no es sensible más que a las materias reductorascomo los sulfuros. Es más sensible que el anterior método, da una mayor precisión y esmucho más específico.

En ciertos casos, se puede realizar una concentración previa por absorción, -caso en elque la cantidad de detergente en solución es pequeña y se procede a una concentraciónprevia con carbón activo seguida de una elución en medio alcalino y caliente con benceno-metanol; permite extraer aprox. el 95 % del detergente absorbido por el carbón activo-, opor extracción líquido-líquido.

Método colorimétrico.

· Principio: en solución acuosa la molécula polar de los detergentes aniónicos forma con elazul de metileno (catiónico) un complejo soluble en cloroformo, susceptible de unadeterminación colorimétrica.

· Procedimiento:En 2 erlenmeyers de 250 ml se añade sucesivamente:- muestra- agua destilada- 10 ml solución tampón- 5 ml azul de metileno neutro- 15 ml cloroformoPara cada erlenmeyer se procede a la extracción, es decir, se agitan lenta y

uniformemente durante 2 min con un agitador, evitando la emulsión, y se vierte elcontenido en embudos de decantación; se recogen entonces los extractos clorofórmicos enerlenmeyers que contengan: 100 ml de agua destilada, 5 ml azul de metileno neutro y 1 mlH2SO4. Se tapa para evitar pérdida de cloroformo por evaporación. Agitar durante 1 min.Trasvasar a otros embudos de decantación y recoger los extractos clorofórmicos enmatraces aforados de 25 ml, filtrando sobre un filtro de papel de paso rápido impregnadode cloroformo. Volver a verter en los erlenmeyers correspondientes las fases básicas y lasácidas de cada embudo. Y realizar 2 veces más las extracciones y lavados con 5 ml decloroformo. Reunir los extractos en matraces aforados de 25 ml y completar hasta enrasecon cloroformo para reemplazar el que se evaporado durante las operaciones.

Efectuar las lecturas correspondientes a 650 nm en el espectrómetro. Y obtener losresultados a partir de una recta de calibración.

· Observaciones:- la muestra tomada para la determinación debe contener entre 5 µg y 100 µg dedetergente.- la extracción se realiza a pH 10.5 para evitar posibles interferencias debidas a lassustancias de origen proteico presentes en las aguas residuales. La coloración rosaobtenida vira a azul después de lavar con la solución ácida de azul de metileno. Lainterferencia del color rosa desaparece. El pH debe ser al principio de 10.5, porque si esmuy ácido el complejo detergente-azul de metileno no se forma completamente; y si elmedio es muy básico, se forman otros complejos que no se destruyen hasta que no sepasa a medio ácido.


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Método de la absorción atómica.

· Principio: los detergentes aniónicos se asocian con la ortofenantrolina cúprica que esextraíble con la metil-isobutilcetona en la que el Cu se determina por espectrometría deabsorción atómica.

· Procedimiento:En un embudo de decantación disolver 30 g de NaCl en un litro de agua a analizar limpia.

Acidificar a pH 2 con 10 ml de HCl N. Introducir, agitando ligeramente, 10 ml de solución desulfato de ortofenantrolina cúprica 0.025 M. Esperar 5 min. Añadir 25 ml y después 18 mlde metil-isobutilcetona. Agitar vivamente el embudo de decantación. Dejar que decantedurante 5 min y después de la separación, pasar el disolvente a un segundo embudo dedecantación de 100 ml. Efectuar una nueva extracción de la parte acuosa con 25 ml demeti-lisobutilcetona. Dejar que decante otros 5 min. Separar el disolvente y juntarlo con laprimera fracción. Trasvasar a un matraz aforado y completar a 50 ml con metil-isobutilcetona.

Nebulizar la solución en una llama de aire-acetileno lo más oxidante posible, intercalandofracciones de metil-isobutilcetona después de cada muestra. Efectuar las lecturas en elespectrómetro a 324.7 nm.

· Observaciones:- el límite de detección es de 10 µg/l.- los sulfuros deben eliminarse por oxidación añadiendo algunos ml de H2O2 antes de laacidificación de la muestra.

4.2. DETERMINACIÓN DE DETERGENTES CATIÓNICOS EN AGUAS NATURALES:

· Principio: los amonios cuaternarios en medio alcalino dan, con ciertos disolventes

aniónicos, combinaciones extraíbles con disolventes orgánicos. La coloración roja obtenidaes susceptible de una determinación espectrométrica.

· Procedimiento:Introducir en un embudo de decantación de 125 ml, 50 ml de agua a analizar. A

continuación, se introduce sucesivamente en embudos de decantación:- agua destilada- 0.5 ml solución de heliantina- 1 ml lejía de sosa al 50 %- 20 ml cloroformoEfectuar las lecturas en el espectrómetro a 508 nm. Y obtener los resultados a partir de

la curva de calibración.

· Observaciones:- normalmente, este tipo de detergentes no se encuentra en las aguas, porque losdetergentes aniónicos se encargan de precipitarlos y son poco utilizados con relación a lasotras clases de detergentes.

4.3. DETERMINACIÓN DE DETERGENTES NO IÓNICOS EN AGUAS NATURALES:

No hay un método específico para determinar la totalidad de los detergentes no iónicos.El método que se describe determina aquellos detergentes de tipo alquilfenoles o alcoholesetoxilados que presenten cadenas de 6 a 30 grupos de óxidos de etileno. Se aplica paracontenidos de detergente comprendidos entre 0.020 y 200 mg/l.


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· Principio: los agentes de superficie no iónicos se hacen precipitar con tetrayodobismutode bario (reactivo de Draggendorf). Después de la separación y disolución del precipitado,la medida potenciométrica del bismuto presente permite determinar el contenido deagentes de superficie ni iónicos.

· Procedimiento:Llenar el frasco lavador hasta los 2/3 con acetato de etilo. Conectar el aparato de

extracción. Hacer llegar una corriente gaseosa (nitrógeno o aire). Introducir sucesivamenteen la columna: 100ml de agua destilada, la muestra que contenga entre 0.020 y 0.200 mgde detergente no iónico, 5 g de bicarbonato sódico y 200 g de NaCl.

Completar hasta la llave de paso superior con agua destilada. Hacer burbujear el gaspara disolver el cloruro sódico. Detener la corriente gaseosa cuando la disolución estácompleta.

Verter en la fase acuosa 200 ml de acetato de etilo. Restablecer la corriente gaseosa,regular el caudal a 100 l/h controlándolo si es posible con un caudalímetro y evitando todaturbulencia. Procurar que las fases queden bien separadas y que no se forme ningunaemulsión.

Al cabo de 5 min, cortar la corriente del gas; extraer la fase orgánica e introducirla en unvaso de precipitados.

Lavar con 50 ml de acetato de etilo la parte superior del extractor, juntarlos con elextracto. Filtrar con un papel de filtro de textura floja. Concentrar a 30 ml en un evaporador de vacío. Verter el concentrado en un vaso de precipitados de 250 ml, lavar el evaporador con 50 ml de acetato de etilo y juntarlos al contenido del vaso.

Poner el vaso de precipitados en baño maría bajo campana y evaporar a sequedadbarriendo la superficie con una ligera corriente de aire.

Tratar el residuo con 5 ml de metanol, agitar, añadir 40 ml de agua y de 3 a 5 gotas depúrpura bromocresol. Agitar con un agitador magnético e introducir el HCl, gota a gota,hasta viraje al amarillo.

Añadir 30 ml de reactivo de precipitación, mantener la agitación; el precipitado se forma

de 10 a 15 min después. Dejar en reposo durante 15 min. Filtrar sobre un crisol filtrantevertiendo pequeñas cantidades y llevando a sequedad antes de cada adición. Cuando seha filtrado todo el líquido, introducir en el crisol el imán. Interrumpir el vacío y lavar el vasocon unos 10 o 15 ml de ácido acético. Verterlo sobre el filtro 5 veces. Aprovechar el vasode precipitados que se utilizará para la filtración. Lavar de nuevo el precipitado con ácidoacético empleando de 60 a 80 ml. Utilizar en total de 150 a 200 ml de ácido acético.

Colocar el crisol filtrante mediante una alargadera de vidrio sobre un matraz aforado de250 ml; cambiar la junta de goma para evitar errores debidos a los aportes de reactivo deprecipitación. Disolver el precipitado 3 veces con 10 ml cada vez de solución caliente (80ºC) de tartrato amónico. Recoger la solución en el vaso de precipitación cuyas paredes sehabrán lavado con 20 ml de esta misma solución para disolver el precipitado que haquedado adherido. Lavar el material empleado con agua, juntándola a la solución en elvaso de precipitación. El volumen así recuperado es del orden de 150 a 200 ml. Agitar conun agitador magnético, añadir algunas gotas de púrpura de bromocresol y hacer virar hastacolor gris violeta (pH 5.7) por adición de solución de amoníaco. Añadir 10 ml de solucióntampón. Sumergir el electrodo.

Efectuar la medida potenciométrica con la solución de pirrolidina ditiocarbamato sódico arazón de 1 ml/min. Y trazar la curva de potencial.


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Aparato de extracción de detergentes no iónicos.

· Observaciones:- los agentes de superficie aniónicos no interfieren hasta contenidos 10 veces superiores alos de los no iónicos.- los catiónicos se determinan al mismo tiempo, pero pueden eliminarse con resinasintercambiadoras de iones.

4.4. DETERMINACIÓN DE DETERGENTES ANIÓNICOS EN AGUAS RESIDUALES: Idem aguas naturales.

4.5. DETERMINACIÓN DE DETERGENTES CATIÓNICOS EN AGUAS RESIDUALES:

· Principio: los detergentes catiónicos dan en medio ácido con el alizarín sulfonato sódicoun complejo coloreado amarillo, extractible con cloroformo y susceptible de unadeterminación espectrométrica.

· Procedimiento:Introducir en un embudo de decantación de 125 ml, 30 ml de muestra e introducir sucesivamente:- solución patrón de 0.1 g/l- agua destilada- solución de HCl- solución de alizarina- cloroformo

y agitar enérgicamente 3 veces durante 30 segundos en cada ocasión. Dejar que sesepare en dos fases y recoger la fase orgánica. Realizar a 400 nm las lecturascorrespondientes en el espectrómetro.

Finalmente, obtener una curva de calibrado.


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· Observaciones:- en las aguas residuales, se producen complejaciones de los agentes tensoactivosaniónicos con los catiónicos, de los que una fracción escapa a la determinación.- este método puede utilizarse además, para las aguas dulces, de mar y para el estudio dela biodegradabilidad de los agentes de superficie catiónicos.

4.6. DETERMINACIÓN DE DETERGENTES NO IÓNICOS EN AGUAS RESIDUALES:

Método colorimétrico del reactivo yodo-yoduro.

· Principio: los agentes de superficie no iónicos forman con una solución yodo-yodurada uncomplejo coloreado, susceptible de una determinación espectrométrica.

· Procedimiento:añadir a 10 ml de muestra 0.25 ml de solución yodo-yodurada. Esperar 5 min y después

efectuar la lectura a 500 nm en el espectrómetro

· Observaciones:- método específico de detergentes no iónicos.

5. PRINCIPALES FOCOS DE CONTAMINACIÓN POR DETERGENTES.

El origen de los detergentes en los cursos de aguas se debe a tres focos principales:

- La industria.- Las aglomeraciones urbanas.- La agricultura y la ganadería.

La industria contribuye en la contaminación de las aguas dulces con el vertidodesproporcionado e incorrecto de aguas de limpiado. Las aglomeraciones urbanasproducen grandes cantidades de aguas residuales o aguas negras, que también afectan ala contaminación de las aguas dulces. Al igual que el sector agrícola-ganadero.

Tanto en la industria, en los centros urbanos o en la agricultura-ganadería se realizanactividades de limpieza bien sea de planta, de lavado de la ropa o bien, de la limpieza deun establo, por ejemplo. Y para dichas actividades son necesarios los detergentes.

El hombre es el causante de generar una serie de residuos en las que intervienen losdetergentes, que dan lugar a la contaminación de las aguas dulces. Hay que tener encuenta que los efectos nocivos contra el medio ambiente dependen tanto del receptor ocurso de agua, de la época o/y de la cantidad de aplicación.

6. PARÁMETROS INDICATIVOS DE CONTAMINACIÓN ORGÁNICA Y BIOLÓGICA.

La composición natural de las aguas depende de cuatro factores:

- La presencia de materia orgánica en disolución o suspensión.- La concentración de oxígeno disuelto.- La concentración de dióxido de carbono disuelto.- Los procesos químicos que ocurren durante la circulación del agua: procesos redox,

ácido-base y complejación, que definen la composición química del agua.


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Debe tenerse en cuenta ante esto que, el agua de los ríos y torrentes es el vehículoprincipal de transporte de los contaminantes; y como consecuencia, estos cuatro factoresse ven afectados por la presencia de los detergentes.

Tanto la actividad natural como humana contribuyen a la contaminación orgánica de lasaguas naturales. Y para poder determinarla, hay una serie de parámetros que indican elgrado de contaminación: TOC (Total Organic Carbon), DQO (Chemical Oxygen Demand) yDBO (Biological Oxygen Demand).

• Demanda bioquímica de oxígeno (DBO):

Mide la cantidad de oxígeno consumido en la eliminación de materia orgánica del agua,mediante procesos biológicos aeróbicos. En general, se refiere al oxígeno consumido en 5días, (DBO)5, y se mide en ppm de oxígeno. Estima el oxígeno gastado en ladescomposición biológica de una muestra y es la simulación del proceso microbiano deautopurificación.

La reacción que tiene lugar en la descomposición de los materiales biodegradables o“contaminantes carbonáceos” (sustancias similares a los azúcares), que corresponden al60-70 % es:

C6 H12 O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

Las aguas subterráneas suelen contener menos de 1 ppm. Un contenido mayor esindicativo de contaminación. En aguas superficiales el contenido es muy variable. Y enaguas residuales domésticas se sitúa entre 100 y 350 ppm.

Un río se clasificará según su nivel de (DBO)5 en:

CLASIFICACIÓN (DBO)5 a 20 ºC en ppmMuy limpio

LimpioBastante limpio

DudosoSucio

1235

≥5

• Demanda química de oxígeno (DQO):

Mide la capacidad de consumo de un oxidante químico (dicromato o permanganato) por las materias oxidables contenidas en agua, y se expresa en ppm de oxígeno. Da una ideadel contenido orgánico total de un residuo, sea o no biodegradable. Indica el contenido demateria orgánica oxidada y otras sustancias reductoras como Fe 2+ o NH4+. Las aguas nocontaminadas tienen valores de entre 1-5 ppm, o algo superiores. En aguas residualesdomésticas suele ser de entre 250 y 600 ppm.

La relación DBO/DQO constituye una guía para la proporción de materia orgánicapresente y que es biodegradable. Es indicativa de la biodegradabilidad de la materiacontaminante. En aguas residuales, si se obtienen valores inferiores para dicha relación a

0.2 ppm, se interpreta como vertido de sustancias inorgánicas; mientras que si los valoressuperan 0.6 ppm, el vertido será en este caso orgánico.


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Si se obtienen valores elevados de DBO y DQO, esto querrá decir que hay un altocontenido de materia orgánica en disolución, por lo que habrá un gran consumo deoxígeno y un consecuente empobrecimiento de los niveles de oxígeno en las aguas. Aquíya se encuentra uno de los principales problemas que representan los detergentes en lasaguas naturales, ya que afectan a la oxigenación del agua, dificultando la existencia de losorganismos vivos que habitan el medio acuático.

La época en la que se agrava esta situación se corresponde al verano o períodos deestiaje, cuando hay altas temperaturas. Y las zonas del río que se ven más afectadas sonlos remansos, los estanques y aquellas zonas en las que el agua lleve poca velocidad.

• Carbón orgánico total (COT):

Permite la determinación de materia orgánica en un residuo rápidamente y requiere unapequeña cantidad de muestra, dando una lectura instrumental del resultado.

Se trata de inyectar pocos microlitros de muestra en un tubo que contenga un catalizador

y se mantiene a 900 ºC. El anhídrido carbónico que se produce por la oxidación decualquier materia carbonácea presente se detesta por un analizador IR. Todo el C orgánicose oxida pues a CO 2.

7. LA ACCIÓN NOCIVA DE LOS DETERGENTES.

7.1. SOBRE LAS AGUAS:

Los detergentes contaminan las aguas de ríos, arroyos y lagos. No sólo son ligeramentetóxicos, sino que presentan problemas de formación de espumas y pueden interferir losprocesos de floculación y coagulación y afectar a la oxigenación del agua.

Los detergentes inhiben las oxidaciones biológicas y químicas que se producen en elseno de las aguas naturales, produciendo una pronunciada contaminación al bajar losniveles de DBO; es decir, modifican uno de los factores que determinan la composición delas aguas.

Esto se debe a que en presencia de los detergentes, las bacterias se rodean de unapelícula que las aísla del medio y dejan de actuar, impidiendo los procesos deautodepuración del agua. En la mayoría de las ocasiones la autodepuración que se lleva acabo de manera natural con la colaboración de las plantas y el propio terreno de las orillas,no es suficiente y se van acumulando una serie de residuos que dan lugar a lacontaminación.

En los lechos bacterianos y lodos activados de las estaciones depuradoras, ejercen suacción inhibidora y de nuevo se perjudica el proceso de depuración.

Al emplearse grandes cantidades de perborato sódico en su fabricación, producen unincremento progresivo de boro de las aguas superficiales.

También, hacen aparecer una película aislante superficial que impide la absorción deoxígeno por parte del curso del agua a partir de la atmósfera. Los detergentes llegan a lasuperficie de los ríos debido a su baja densidad y por su cualidad de tensoactivos, impidenel contacto aire-agua; con lo que se colabora al decremento de los niveles de oxígeno en elagua.

Por ejemplo, para la carpa son necesarios niveles de (DBO) 5 < 10 mg/l y niveles de DQO< 40 mg/l; y un agua que esté contaminada no podrá mantener los niveles óptimos para lasupervivencia de esta especie si no se produce la reoxigenación del curso de agua.


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Se ha descrito que un detergente contiene tensoactivos, pues bien, algunos de estostensoactivos causan espumas permanentes sobre la superficie de las aguas de los ríos.Estas espumas impiden la transferencia de oxígeno de la atmósfera al agua y son la causade la alteración de la calidad del agua y la vida acuática. La formación de espumas dificultay paraliza los procesos de depuración artificial o natural, debido a que aparecen proteínas,partículas sólidas, sales minerales,...

A la formación de espumas contribuyen también el pH, la temperatura y los contenidosde Ca 2+ y Mg2+ del agua.

En los ríos, los contenidos límite de ABS (componente que se tratará posteriormente)que provocan la aparición de espumas pueden ser del orden de 0.3 a 1 mg/l. En el aguadestilada, por ejemplo, son necesarios 5 mg/l de ABS para provocar la aparición deespumas poco abundantes e inestables, mientras que en un agua que contenga 5 mg/l deMg2+ son suficientes 0.5 mg/l de ABS.

Y aunque producen un sabor desagradable de las aguas, no son tóxicos parabacterias, algas, ictiofauna y otros organismos del curso del agua si la concentración de losdetergentes no supera los 3 mg/l. Aún así, los agentes activos de superficie que forman losdetergentes favorecen la acumulación de fenoles y otras sustancias olorosas en la carnede los peces. Y algunos organismos se podrían ver perturbados con concentracionessuperiores a 100 µg/l.

La toxicidad de los detergentes para los animales depende de la especie y el individuo. Yen lo referido a los peces que puedan habitar los cursos de los ríos, varios autores comoLECLERC, DEULAMINCK y otros, confeccionaron tablas de dosis letales mínimas en lasque a 18-23 ºC oscilan los 6-7 mg/l.

Pero la contaminación del agua se debe principalmente a los nutrientes, en exceso por lapresencia de fosfatos (proceso de eutrofización) y a las aguas residuales urbanas por eluso de detergentes domésticos.

La presencia de compuestos de fósforo en un afluente contamina la corriente de aguaque los recibe. Y los detergentes, tanto de uso doméstico como industrial, contienenfosfatos. Los fosfatos hacen que el agua se ablande y que las partículas de suciedad novuelvan a depositarse.

Así que, el mayor problema que presentan los detergentes para el medio ambiente es lapresencia de los llamados formadores, compuestos químicos que tienen por misiónenlazarse con los iones responsables de la dureza del agua y aumentar al mismo tiempo elpH del medio, con el fin de aumentar la efectividad del detergente.El formador más habitual de los detergentes son los polifosfatos. Los polifosfatos o fostatoscondensados utilizados en los detergentes se consideran como polímeros decondensación del fosfato e incluyen formas P 2O74-, P3O105-, y P3O93-. Estos estánsustituidos por uniones poliméricas entre distintos grupos PO 43-, siendo los oxígenos concarga negativa los que se unan directamente al catión metálico responsable de la durezadel agua (Ca 2+, Mg2+).

O - O - O -

- O P O P O P O -

O - O - O -

El fósforo además, es uno de los elementos nutrientes cuyo exceso en el medio acuáticopuede originar problemas de eutrofización: provoca la presencia desbordada algas, porque


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Si la granulación del suelo es fina, la superficie de depósito del detergente será mayor,dificultando el paso de líquido. Pero si la granulación del suelo es tal que los espacios sonsuficientemente grandes, el líquido puede penetrar por gravedad; mientras que si sonpequeños, el factor dominante es la capilaridad y la penetración menor.

Los fenómenos de filtración serán causa determinante en la contaminación del suelo yposterior del agua, donde la permeabilidad juega un papel fundamental.

Los detergentes que provienen de la ganadería del lavado de establos, por ejemplo,pueden ser arrastrados por aguas de escorrentía superficial, y acabar en los cursos deagua natural o/y acuíferos, pasando por el suelo y ejerciendo los siguientes efectos:

- modifican las características físicas y la porosidad del suelo, así que los detergentesmenos biodegradables pasan a los acuíferos y también modifican las propiedades delos pozos; probablemente, si hay una granja próxima a un pozo natural y se extraeuna muestra, esta agua tendrá un alto nivel de fosfatos y surfactantes, consecuenciadel uso de detergentes en la limpieza de la granja;

- alteran las características de la microflora y microfauna de las aguas que losarrastran. Y en consecuencia, modifican los procesos de infiltración;

- y además de crear problemas de formación de espumas, también inhiben losprocesos de oxidación superficiales.

8. CÓMO SOLUCIONAR ALGUNOS DE LOS PROBLEMAS QUE PRESENTAN LOSDETERGENTES.

Los detergentes tienden a plantear problemas de formación de espumas que puedencorregirse mediante la eliminación de éstas por medios mecánicos, como la lluvia, el riegoa baja presión, vibraciones acústicas, por medios químicos con antiespumantes osimplemente utilizando detergentes nada o poco espumosos.

Como ya se ha descrito, uno de los efectos que tienen los detergentes sobre nuestrasaguas son las espumas, y, se conocen antiespumantes como el queroseno, siliconas,contra-foams o espumas tensoactivas de carga opuesta que podrían incluirse en lasfórmulas de estos y evitar así la contaminación que conlleva la formación de espumas.

Una posible alternativa a los polifosfatos son las zeolitas. Algunos fabricantes ya hanrenunciado a estos compuestos por su efecto contaminante de ríos y lagos y los hansustituido por las zeolitas.

Las zeolitas son un mineral derivado de la arcilla, insoluble en el agua, que la ablanda sincausar la reducción de oxígeno motivada por el aumento desorbitado de flora acuática, queresulta muy perjudicial para peces y otras especies que viven en el medio hídrico; así queno producen trastornos en los animales de lagos y ríos.La zeolita A es en concreto la clase de zeolita utilizada. Es un aluminosilicato de sodiohidratado que se encuentra en la naturaleza con cierta abundancia. La proporción Si:Al quese encuentra en este tipo de zeolita es de 2:1, mientras que en el agua está en 22 % enpeso.


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Estructura de la zeolita A.

La zeolita A forma una red cúbica con 6 caras, en las que en cada una de ellas seencuentra un poro que conduce a una cavidad central. La existencia de estas cavidadesconfiere a la zeolita de las propiedades adecuadas para actuar como sustituto de losfosfatos en detergentes.

Las zeolitas, gracias a la presencia de los poros en los cristales, presentan un gran poder intercambiador de iones. Tienen la propiedad de intercambiar los cationes que mantienenla neutralidad del sistema. Intercambian iones Na + por iones Ca2+ y Mg2+ disueltos en agua.

Así, para aguas con dureza 120 mg/l en iones Ca 2+ y Mg2+ en proporción Ca:Mg de 2:1 yuna temperatura elevada aproximada de 40 ºC, sólo es necesaria la presencia de un 0,06% de zeolita para eliminar el 98 % de Ca2+ durante el primer minuto del ciclo de lavado.

Por el contrario, la zeolita no es tan efectiva para disminuir los niveles de Mg, aunque alcabo de 10 minutos de lavado, se elimina el 50 % de iones Mg 2+.Tradicionalmente, existían dos sustancias que eliminaban los componentes solubles: los

tripolifosfatos o TPF y el carbonato sódico; pero los TPF tenían efectos nocivos sobre losríos y lagos y el carbonato era poco eficiente para eliminar el Mg2+ presente en el agua.

Comparando la zeolita A con los TPF y carbonatos en la eliminación de Ca2+ de losfosfatos, se obtiene el siguiente gráfico:

Velocidad de eliminación de Ca en aguas de lavado.


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9. QUÉ HACER FRENTE A ESTE TIPO DE CONTAMINACIÓN.

Para eliminar los detergentes que aparecen de las aguas usadas, existen una serie demétodos:

1.- Oxidación con catalizadores como el sulfato de Cu o Mn.2.- Precipitación por agentes catiónicos formando complejos.3.- Eliminación mediante coagulantes.4.- Adsorción sobre carbón activo o Al, por ejemplo.5.- Eliminación por emulsión.6.- Eliminación mediante hongos y bacterias.7.- Eliminación por intercambiadores iónicos.

Aunque el hombre podría evitar en gran medida la contaminación por detergentes.Posiblemente, si el vertido de residuos fuese controlado con una mayor eficacia, se

evitarían procesos de eutrofización y muerte de nuestros ríos; y no observaríamos alcontemplarlos cómo un rastro de espumas ahoga la poca vida que en ellos existe. Bastaríacon no usar aquellos que contengan fosfatos. Quizás de esta manera se presionaría tantoa los fabricantes como al Ministerio de Medio Ambiente a adoptar medidas. Por una parte,los fabricantes tendrían que sustituir los fosfatos por zeolitas si no quisieran perder el ritmode beneficios ante aquellos que ya comercializan con ellas; y por otra, se podría llegar aexpedir alguna ley que prohibiera explícitamente la producción de detergentes confosfatos.

Si se iniciara una campaña contra este tipo de contaminación que concienciara a lapoblación, probablemente, se acabaría mirando la etiqueta del envase y se rechazaríanaquellos detergentes con altos niveles de fosfatos. Además, los medios de comunicación nos bombardean con productos que, cada vez

más, usan blanqueadores ópticos, sin tener en cuenta que éstos también resultan tóxicos

para nuestro entorno. Realmente, no limpian más nuestras ropas, sino que las tiñen deblanco.

Aquí se muestra una tabla en la que se establecen los % de los componentes de losdetergentes en polvo:

COMPONENTESDETERGENTES EN

POLVO.

PRODUCTOS MÁSCOMUNES. %

Tensoactivos Alquilbencenosulfonato(LAS) Alcohol graso etoxilado.

10 – 20

CoadyuvantesTripolifosfato,Policarboxilato,EDTA, Citratos.

25 – 40

Agentesantirredeposición Carboximetilcelulosa. 1 – 2

Inhibidorescorrosión Silicato sódico. 5 – 10

EnzimasProteasas,

Amilasas. 0.1 – 1

BlanqueantesPerborato,Persulfato. < 1


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Antiespumantes Silicona. 0 – 5

Perfumes < 1

Carga Sulfato sódico. 5 – 45

Y a continuación, una tabla comparativa de los 8 detergentes domésticos más comunespara lavadora:

DETERGENTES EN POLVO PARA LAVADORA

COLONEfecto Lejía

DIXANEnergía

Azul

ELENAAutomátic

a

MICOLOR

WIPPPROGR

ESS

ARIEL Oro

LUZILAcción SKIP

Contenido Neto(Kg)

3 3 3 2.5 3 3 3 3

Precio (Ptas/kg) 244 242 211 305 252 265 213 251ComposiciónTensoactivosTotales (%)

13 15 12 17 14 14 14 13

Carbonato Sódico(%)

13 13 18 13 12 22 13 13

Oxigeno activo(%)

1.4 1.1 0.8 No 1.1 1.3 0.7 1.3

Activador(%TAED)

1.0 1.1 No No 1.4 1.7 No 0.9

Agente anti-cal(%) Fosfatos 13 Zeolitas 22Fosfatos 13 Zeolita

s 18Zeolitas

19Zeolitas 13

Fosfatos12

Fosfatos 12

Enzimas Presencia Presencia PresenciaPresenc

iaPresencia Presen

iaPresenci

aPresenc

iaDosis utilizada (grsde detergente)

320 350 310 200 225 225 250 250

Numero de lavadostotales

9 8 10 12 13 13 12 12

Coste de un lavado(Ptas) 81 91 63 64 58 61 53 63Res ultados dellavado a 30 C

Manchas de grasa Muy Bueno BuenoMuy Bueno Bueno Muy

BuenoMuy

BuenoMuy

BuenoMuy

BuenoManchasproteínicas yamiláceas

Muy Bueno Aceptable Aceptable BuenoAceptabl

eMuy

Bueno BuenoMuy

Bueno

Manchas oxidables Muy Bueno Muy Bueno Aceptable MaloMuy

BuenoMuy

BuenoAceptabl

eMuy

Bueno

Global Muy Bueno Bueno Bueno BuenoMuy

BuenoMuy

Bueno BuenoMuy

Bueno


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Los Detergentes y El Medio Ambiente

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