ES2203326B1 - Utilizacion de residuos industriales ricos en yeso para la retencion in situ de metales pesados. - Google Patents
Utilizacion de residuos industriales ricos en yeso para la retencion in situ de metales pesados.Info
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Abstract
Utilización de residuos industriales ricos en yeso para la retención in situ de metales pesados. Los residuos industriales de naturaleza yesífera, pueden ser utilizados para la inmovilización de metales pesados y tanto para la prevención de procesos de contaminación como para el tratamiento de materiales ya contaminados. Esta invención se encuadra en el ámbito de la tecnología medioambiental y puede ser utilizada en todos aquellos sectores agrícolas e industriales en los que intervengan productos con pH ácido o neutro y alto contenido en metales pesados y cuyas actividades generen o puedan generar contaminación de suelos y aguas. Ejemplos concretos serían, las industrias relacionadas con la fabricación del acero, fertilizantes, pinturas, industria minera, así como la del tratamiento de residuos urbanos e industriales.
Description
Utilización de residuos industriales ricos en
yeso para la retención in situ de metales pesados.
La invención se encuadra en el sector de la
tecnología medioambiental, las industrias relacionadas con la
fabricación del acero, fertilizantes, pinturas, industria minera,
así como la del tratamiento de residuos urbanos e industriales.
En la actualidad, existen del orden de 1.400.000
zonas de la Comunidad Europea que presentan problemas por
contaminación del suelo con elementos traza. La recuperación de
estos suelos puede suponer un coste aproximado de 71.500 millones
de dólares (Lombi, E., Zhao, F. J., Zhang, G., Sun, B., Fitz, W.,
Zhang, H., and McGrath, S. P. 2002. Environmental Pollution. 118:
435-443).
Las tecnologías actuales de tratamiento de suelos
y sedimentos contaminados, que recurren principalmente a la
excavación y retirada del material contaminado, que bien es
descontaminado mediante alguna de las técnicas existentes
(Yu-Liang, C., Lu- Hua, H.,
Ming-Shing, W., Ren-Jie, J., and
Rung-Chuen, S. 2001. TW436335; Lennart, O., and
Gorean, A. 1998. EP0857520; Doyle, M. P. 2000. US6149351) o es
almacenado como un residuo más, son demasiado costosas para ser
empleadas de forma extensiva. Por otra parte, muchas de estas
tecnologías son invasivas (Kerfoot, W. 2002, EP1174197) y, en
ocasiones, no permiten la restauración del equilibrio natural del
medio ambiente. Por estos motivos, en los últimos años, la retención
in situ de metales pesados mediante la aplicación de
distintas enmiendas en el suelo, está siendo objeto de creciente
interés. Con la aplicación de estas enmiendas se consigue reducir la
movilidad y biodisponibilidad de los metales, minimizando el
riesgo de que alcancen la cadena trófica o contaminen las reservas
hídricas. Mediante esta manipulación del suelo, no se produce una
reducción real de la concentración de los metales, sin embargo, los
riesgos ambientales y sobre la salud se reducen, permitiendo que el
suelo natural permanezca físicamente intacto. Estas técnicas de
remediación son además, complementarias al empleo de especies
vegetales bioacumuladoras, pudiéndose finalmente conseguir una
mejor efectividad en el tratamiento de suelos y sedimentos
contaminados.
Tradicionalmente, los suelos contaminados por
metales pesados han sido tratados con caliza o caliza dolomítica,
aunque considerando los resultados referidos en la bibliografía,
su utilización no es tan efectiva como la de otros productos. Por
otra parte, su efecto en la inmovilización de los metales se
restringe a los primeros centímetros de profundidad del suelo
debido a su escasa solubilidad.
Los fosfatos son uno de los agentes
inmovilizantes de metales pesados más universales, debido a su gran
tendencia para formar precipitados con los mismos. Con este fin se
han empleado tanto ortofosfatos solubles como distintos minerales
fosfatados de la familia de los apatitos (hidroxiapatito,
fluoroapatito, cloroapatito, carbonato apatito), roca fosfórica,
depósitos marinos de fosforita, y fertilizantes fosfatados (Ruby,
M. V., Davis, A., and Nicholson, A. 1994. Environmental Science and
Technology. 28:646-654; Ma, Q. Y., Traina, S. J.,
Logan, T. J., and Ryan, J. A. 1993. Environmental Science and
Technology. 27:1803-1810; Ma, Q. Y., Traina, S. J.,
Logan, T. J., and Ryan, J. A. 1994. Environmental Science and
Technology. 28:1219-1228; Ma, L. Q., and Rao, G. N.
1997. Journal of Environmental Quality. 26: 788-794;
Ma, L. Q., Choate, A. L., and Rao, G. N. 1997. Journal of
Environmental Quality. 26: 801- 807; Boisson, J., Mench, M.,
Vangronsveld, J., Ruttens, A., Koppenen, P., and De Koe, T. 1999.
Communications in Soil Science and Plant Analyses.
30:365-387; Seaman, J. C., Arey, J. S., and
Bertsch, P. M. 2001. Journal of Environmental Quality. 30:460- 469;
Stanforth R. R., and Chowdhury, A. K., 1993. US5202033; Eighmy, T.
T., 2001. US6290637). Pal, D. and Yost, K. (1993, US5193936)
proponen la utilización de agentes fosfatados previo tratamiento
con un compuesto sulfatado para la fijación y estabilización de
plomo en suelos y residuos sólidos contaminados. Igualmente,
Yoshihiro, H., and Katsumi, M. (1999. JP11300313) reducen la
movilidad de metales pesados en cenizas volantes usando un proceso
de mezcla con ácido fosfórico y distintas sales del mismo, si bien
para su mayor efectividad se debe añadir distintos compuestos de
calcio y magnesio. Igualmente, Stanforth, R. R. (1991, US5037479)
añade óxido e hidróxido de magnesio y carbonato magnésico y
cálcico a los compuestos fosfatados para aumentar el efecto
atenuante de la movilidad de metales pesados de los fosfatos.
Por otra parte, es conocida la capacidad de
adsorción de metales pesados de otros constituyentes del suelo,
tales como los oxi-hidróxidos de hierro, aluminio y
manganeso (McKenzie, R. M. 1980. Australian Journal of Soil
Research. 18: 61-73; Fu, G., Allen, H. E., and
Cowan, C. E. 1991. Soil Science. 152:72-81; Khattak,
R. A., and Page, A. L. 1992. pp. 383-400. In D. C.
Adriano (ed.), Biogeochemistry of trace metals. Lewis Publ., Boca
Raton, FL; Mench, M, Vangronsveld, J., Didier, V., and Clijsters,
H. 1994. Environmental Pollution. 86: 279-286). Sin
embargo, aún se desconoce en qué medida estos compuestos amorfos
pueden mitigar la biodisponibilidad de los metales que adsorben
(Forster, C., Kuntze, H., and Pluquet, E. 1984, pp.
426-430. In Processing and use of sewage sludge.
P. L'Hermite y H. D. Ott, eds. Reidel Publ. Co., Dordrecht, The
Netherlands). Asimismo, se desconoce la estabilidad de estos
compuestos a largo plazo, su resistencia a la degradación
microbiana, al pH ácido o a cambios del potencial redox en el
suelo (Mench, J. M., Didier, V. L., Löffler, M., Gómez, A., and
Masson, P. 1994. Journal of Environmental Quality 23:
58-63).
Otro producto que ha sido empleado en la
inmovilización de metales pesados en suelos es el cemento (Kota,
N., Yoshinori, C., Tsuneyuki, Y., Toshihito, U., Kauru, I. 2001.
JP2001293462), sin embargo, este tipo de productos tiene un efecto
negativo en el suelo y requiere de la adición de agentes quelantes
junto con ácido fosfórico o una de sus sales.
La utilización de residuos industriales para
mejorar la capacidad retención de metales pesados en suelos y
sedimentos, prevenir los procesos de contaminación o recuperar
zonas contaminadas, tiene la ventaja de dar una vía de reutilización
controlada a dichos residuos que adquieren, por lo tanto, un valor
añadido. Wessolek, G., and Fahrenhorst, C. (1994. Soil Technology.
7:221-232), Vangronsveld, J., Van Assche, F., and
Clijsters, H. (1995, Environmental Pollution,
87:51-59), Vangronsveld, J., Colpaert, J. V., and
Van Tichelen, K. K. (1996, Environmental Pollution,
94:131-140) y Lombi, E., Zhao, F. J., Zhang, G.,
Sun, B., Fitz, W., Zhang, H., and McGrath, S. P. (2002.
Environmental Pollution. 118: 435-443) han puesto de
manifiesto el gran poder inmovilizante de plomo y cadmio de la
beringita, un aluminosilicato producido en Bélgica en la combustión
de residuos de la industria minera del carbón. Sin embargo, este
subproducto ha dejado de ser producido por lo que no está disponible
para su uso en la recuperación de zonas contaminadas (Lombi, E.,
Zhao, F. J., Zhang, G., Sun, B., Fitz, W., Zhang, H., and McGrath,
S. P. 2002. Environmental Pollution. 118: 435- 443). También Jacob,
V. M., Matychenkov, V. V., and Bochamikova, E. A. (1998. RU2122903)
proponen el empleo de mezclas de productos silicatados en distintas
proporciones y con distinto grado de cristalinidad. Sin embargo,
estos productos deben ser mezclados con el suelo contaminado que
queda alterado en su composición y características físicas de forma
irreversible.
Carbonell, A. A., Porthouse, J. D., Mulbah, C.
K., DeLaune, R. D. and Patrick Jr., W. H. (1999. Journal of
Environmental Quality 28:232-242) indican que
mediante la aplicación de fosfoyeso (riqueza menor del 60% en
sulfatos) a sedimentos aluviales en condiciones anóxicas se
produce la precipitación de los metales pesados como sulfuros
insolubles, reduciéndose la concentración de los metales en la fase
acuosa. Estos mecanismos de acción son sólo posibles en el caso de
que los materiales contaminados se encuentren en condiciones
anaeróbicas, limitando enormemente el campo de aplicación de la
técnica propuesta para la inmovilización de los metales.
También han sido usados residuos ricos en
ferrhydrita pobremente cristalizada, provenientes de la industria
de la fabricación del pigmento de óxido de titanio (Chlopecka, A.,
and Adriano, D. C. 1996. a Environmental Science and Technology.
30:3294-3303) siendo más eficaz que la caliza y
otros materiales como la zeolita y el hidroxiapatito, en la
reducción de la biodisponibilidad del Zn en suelos cultivados. Otro
material empleado es el residuo de la industria de extracción de
aluminio a partir de bauxita, vulgarmente llamado barro rojo, que
fue utilizado en dosis elevadas para la retención de cadmio, zinc
fósforo y otros nutrientes en suelos arenosos (Müller, I. and
Pluquet, 1997. Water Science and Technology
37:379-386). Sin embargo, su aplicación tiene el
efecto negativo de que su alta alcalinidad debe ser neutralizada con
la aplicación de yeso para no impedir el crecimiento de las
plantas. Peocock, S. and Rimmer, D. L. (2000. Journal of
Environmental Quality 29:1969-1975) estudian la
eficacia de la aplicación conjunta de un residuo yesífero rico en
óxidos de hierro (del orden del 40% en Fe_{2}O_{3}) y
fertilizantes, para atenuar las deficiencias de azufre en suelos
agrícolas. Sin ser el objeto principal de su estudio, los autores
observan que este residuo puede tener un efecto beneficioso en la
enmienda de suelos contaminados principalmente con plomo. Sin
embargo, la aplicación continua de este tipo de residuo rico en
óxidos de hierro podría conducir a la acumulación de dichos
compuestos de hierro en el suelo de forma irreversible.
Gworek, B. (1992. Plant and Soil,
143:71-74) empleó zeolitas para reducir la
biodisponibilidad de plomo en suelos contaminados, si bien estudios
en batería y en columnas de suelo indicaron que la zeolita
aumentaba su efectividad para retener el cadmio, cuando se
aplicaba conjuntamente con sulfato ferroso (Czupyrna, G., Levy,
R.D., McLean, A. I., and Gold, H. 1989. In situ immobilization of
heavy-metal-contaminated soils.
Noyes Data Corp., Park Ridge, NJ). Más recientemente, se han
aplicado zeolitas obtenidas a partir de cenizas volantes producidas
en centrales térmicas de combustión de carbón, para la reducción
de la movilidad de metales pesados (cadmio, cobalto, cobre, níquel,
zinc y arsénico) en suelos contaminados como resultado del
accidente de la mina de Aznalcóllar. En aquellas zonas donde se
requería un aumento de pH importante fue necesario la aplicación de
caliza. Otros subproductos ricos en oxi-hidróxidos
de hierro y aluminio provenientes de la industria de la acería,
han sido aplicados como enmienda única o en combinación con otros
productos como caliza, beringita y birnessita (un oxido de
manganeso hidratado) (Mench, M. J., Manceau, A., Vangronsveld, J.,
Clijsters, H., and Mocquot, B. 2000. Agronomie 20:
383-397).
La mayor parte de estos subproductos presentan
características alcalinas y una matriz sólida capaz de adsorber y
fijar metales por sí misma. Ambas propiedades son responsables del
poder de retención que proporcionan al material contaminado en el
que son aplicados. Sin embargo, la modificación del pH del suelo es
un efecto efímero y, por otra parte, las características
adsorbentes de estos materiales dependen en gran medida de la
superficie especifica del material, es decir, del tamaño de
partícula en el que son aplicados. Esto supone la necesidad en
muchos casos de un reprocesamiento de los subproductos, antes de
ser aplicados con lo que aumenta el coste de su utilización. Por
otra parte, la mayor parte de estos productos son poco solubles por
lo que deben ser mezclados con el material en el que se aplican y
difícilmente alcanzan profundidades mayores en el caso de ser
aplicados en suelos.
Una alternativa a estos materiales es la
propuesta por los autores de esta patente que consiste en la
utilización de subproductos ricos en yesos (contenido en yeso
superior al 80% en peso) que potencien las funciones propias del
suelo, como su capacidad de retención de metales, de neutralización
del pH, y de transformación de sustancias tóxicas, funciones que
el suelo debería ejercer de forma natural. Este tipo de residuos
tiene la ventaja de aumentar la capacidad de intercambio catiónico
del suelo mediante un aumento del pH y de la conductividad
eléctrica, de producir reacciones de precipitación entre los
metales pesados y los iones sulfato y fosfato que los componen y
de ser efectivos en capas más profundas del suelo o sedimento dadas
sus características hidrosolubles. De esta forma, la adición de
estos subproductos es efectiva incluso en dosis bajas para la
reducción de la movilidad y biodisponibilidad de un gran número de
metales pesados. Asimismo, estos subproductos no requieren ser
manipulados antes de su aplicación. Su tamaño de partícula y
solubilidad hacen que puedan ser aplicados en forma sólida sobre
la superficie del suelo, disueltos mediante distintos dispositivos
de riego, incorporados en mallas geotextiles o mezclados con otros
agentes orgánicos o inorgánicos. Estos productos yesíferos pueden
ser empleados para controlar la contaminación ambiental, prevenir
los procesos de contaminación en zonas de riesgo, tratar suelos y
sedimentos contaminados, así como para el tratamiento de otros
subproductos como son los lodos de depuradora y los purines. El
producto se compone fundamentalmente de yeso pudiendo además
llevar pequeñas cantidades de óxidos de hierro y fosfato cálcico.
Además de aumentar la capacidad de retención, estos productos
enmiendan la acidez del suelo mediante la eliminación de aluminio y
manganeso fitotóxico, lo que favorece el crecimiento radicular de
las plantas. En este sentido, existe una gran experiencia
científico-técnica sobre el empleo de estos
subproductos en suelos agrícolas, lo que asegura la inocuidad
ambiental de su aplicación y la posibilidad de su utilización
repetida (Alcordo, I. S. and Rechcigl, J. E. 1993. Advances in
Aronomy, 49: 55-118; Fauziah, I., Zauyah, S. and
Jamal, T. 1996. The Science of the Total Environment, 188:
243-251).
En resumen, en esta patente se presenta un método
de estabilización in situ de metales pesados que consiste
en aumentar la capacidad de retención de dichos contaminantes en
suelos, sedimentos y otros materiales peligrosos en estado sólido,
semi-sólido o líquido mediante la aplicación de
residuos industriales ricos en yeso, bien en estado sólido, en
forma de pasta o en disolución.
El objeto de esta patente es la utilización de
residuos industriales ricos en yeso para aumentar la retención de
metales pesados en suelos, sedimentos y otros materiales
contaminados, con el fin de reducir la movilidad de los metales,
impidiendo su incorporación a la cadena trófica y la contaminación
de las reservas hídricas. Asimismo, mediante esta patente se
brinda la opción de reutilizar los subproductos yesíferos generados
a partir de distintos procesos de producción industrial y cuyo
almacenamiento supone un problema medioambiental para las citadas
empresas.
Estos productos yesíferos pueden ser empleados
para controlar la contaminación ambiental, prevenir los procesos de
contaminación en zonas de riesgo, tratar suelos y sedimentos
contaminados, así como para el tratamiento de otros subproductos
como son los lodos de depuradora y los purines. Destaca el hecho
que en el caso de ser utilizados para el tratamiento de suelos y
sedimentos contaminados, estos productos son activos en las capas
subsuperficiales. Otra ventaja adicional es el hecho de potenciar
los mecanismos propios de suelos y sedimentos que les dotan con la
capacidad de actuar como un filtro medioambiental.
El objeto de esta patente es la utilización de
residuos industriales ricos en yeso (contenido en yeso superior al
80% en peso, pudiendo presentar pequeñas proporciones de fosfato
cálcico y óxidos de hierro) para aumentar la retención de metales
pesados en suelos, sedimentos y otros materiales contaminados, con
el fin de reducir la movilidad de los metales e impedir su
incorporación a la cadena trófica y la contaminación de las
reservas hídricas. Asimismo, mediante esta patente se brinda la
opción de reutilizar los subproductos yesíferos generados a partir
de distintos procesos de producción industrial y cuyo
almacenamiento supone un problema medioambiental para las citadas
empresas.
El poder mejorante de los subproductos descritos,
radica en que su aplicación produce un aumento del pH del material
tratado, un aumento de la carga negativa
pH-dependiente del complejo de cambio, en el caso de
tratarse de suelos, que puede ir acompañado de la precipitación y
coprecipitación de los metales pesados con los iones sulfato y
fosfato. Asimismo, la adición de estos subproductos produce el
desplazamiento del aluminio del complejo de cambio del suelo y la
polimerización de oxi-hidróxidos de aluminio que
debido a sus características químicas tienen un gran poder de
retención de metales pesados. El aumento de la capacidad de
retención junto con la enmienda ácida mediante la eliminación de
aluminio y manganeso fitotóxico, favorece el crecimiento radicular
de las plantas en los horizontes subsuperficiales.
El método consiste en la aplicación homogénea del
subproducto sobre la superficie del suelo, sedimento u otros
materiales en los cuales se quiera soslayar o prevenir la
contaminación. Estos subproductos tienen la ventaja además de no
requerir una preparación previa antes de su aplicación. Su tamaño de
partícula y solubilidad hacen que puedan ser aplicados en forma
sólida sobre la superficie del suelo, semisólida o disuelta
mediante distintos dispositivos de riego, incorporados en mallas
geotextiles o mezclados con otros agentes orgánicos o inorgánicos.
Asimismo, mientras que en el caso de la aplicación de otros
materiales enmendantes, los excedentes aplicados no son eliminados
de forma natural, en el caso de la aplicación de estos subproductos
yesíferos lo son a través de los procesos naturales de lavado. Los
riegos posteriores o la propia precipitación natural de la zona,
disolverá el subproducto que llegará a zonas profundas con el agua
de percolación ejerciendo su acción mejorante. Esta es una ventaja
de la aplicación de estos subproductos industriales en comparación
con otros productos y técnicas descritas en la bibliografía.
La dosis en las que pueden ser añadidos estos
productos depende de la concentración de metales pesados a
estabilizar. Como pauta para establecer la dosis se propone el
cálculo de la cantidad necesaria para aumentar el pH del material
tratado en una unidad. Para tal fin, bastará realizar un estudio en
batería mezclando el material con el subproducto en dosis
crecientes y determinar la cantidad necesaria cuando el pH de la
mezcla aumenta una unidad. En este sentido, otra ventaja del método
propuesto es que, estos subproductos yesíferos ejercen su acción a
dosis considerablemente menores a las de otros productos descritos
en la bibliografía. Las experiencias desarrolladas por los autores
de la patente indican que cuando son aplicados en suelos ácidos,
estos subproductos pueden ser efectivos en el rango comprendido
entre 0.5 Mg ha^{-1} y 40 Mg ha^{-1}.
Frente al trabajo realizado por Carbonell, A. A.,
Porthouse, J. D., Mulbah, C. K., DeLaune, R. D. and Patrick Jr.,
W. H. (1999. Journal of Environmental Quality
28:232-242) que como se ha dicho antes hace
referencia a la aplicación de fosfoyeso en sedimentos aluviales en
condiciones anóxicas, la presente invención tiene otros mecanismos
de acción en los que no se produce la precipitación de sulfuros en
condiciones anóxicas y, por lo tanto, su utilidad no se restringe a
estas condiciones ambientales tan extremas. Por otra parte, frente
al residuo yesífero rico en óxidos de hierro (del orden del 40% en
Fe_{2}O_{3}) empleado por Peocock, S. and Rimmer, D. L. (2000.
Journal of Environmental Quality 29:1969-1975), la
presente invención evita el efecto adverso para los suelos que
supone la acumulación irreversible de los óxidos de hierro.
Por último, cabe indicar que dado el bajo coste
de su aplicación, esta técnica de remediación es especialmente
interesante para su empleo en grandes extensiones de terreno, así
como para la aplicación repetida en los materiales tratados que
supongan un riesgo de contaminación por metales pesados.
A continuación se presentan 3 ejemplos de
utilización de dos residuos ricos en yeso.
Por un lado, el fosfoyeso que se trata de un
residuo de la industria de los fertilizantes y, por otro, el yeso
rojo, subproducto que se forma en la industria de las
pinturas.
Después de un año de haber aplicado el yeso rojo
en fase sólida (dosis del orden 9 Mg ha^{-1}) a suelos ácidos
tipo Palexerult, se detecta que el complejo de cambio del suelo
está modificado a una profundidad de hasta 40 cm sin la utilización
de riego artificial, lo que indica la rapidez del efecto de la
adición del subproducto en la capacidad de retención de metales
pesados.
Se tomaron columnas de suelo inalterado de estas
parcelas tratadas con el yeso rojo y se añadieron sobre su
superficie volúmenes conocidos de una solución que contenía 500 mg
L^{-1} de plomo, cadmio, níquel y zinc. Posteriormente, las
columnas fueron regadas de forma controlada y los líquidos
lixiviados recogidos automáticamente. En estos líquidos la
determinación de las concentraciones de los metales, permitió
comprobar que el tratamiento con yeso rojo producía una disminución
clara de la movilidad de los metales en comparación con las columnas
de suelo control no tratado (Figura 1).
La extracción secuencial por vía química de los
metales pesados asociados a los distintos componentes de la fase
sólida del suelo, realizada a distintas profundidades de las
columnas, muestra el aumento de la concentración de los metales
unidos al complejo de cambio, a los componentes amorfos y a la
materia orgánica en el caso de las muestras tratadas con el yeso
rojo (Tabla 1).
Cd | ||||||
Profundidad | FI | FII | FIII | Suma | FTotal | |
FI-FIII | ||||||
Control | 0-4 | 34.76 | 12.40 | 1.00 | 48.16 | 46.96 |
8-12 | 15.20 | 8.80 | 0.90 | 24.90 | 31.24 | |
16-20 | 9.44 | 4.00 | 0.50 | 13.94 | 15.68 | |
Yeso Rojo | 0-4 | 159.0 | 34.00 | 2.75 | 195.8 | 172.0 |
8-12 | 3.48 | 1.20 | 0.25 | 4.93 | 5.71 | |
16-20 | 0.40 | - | 0.20 | 0.60 | 0.49 |
Cd | ||||||
Profundidad | FI | FII | FIII | Suma | FTotal | |
FI-FIII | ||||||
Ni | ||||||
Control | 0-4 | 32.44 | 7.60 | 2.70 | 42.74 | 46.90 |
8-12 | 15.84 | 4.80 | 2.05 | 22.69 | 31.11 | |
16-20 | 9.52 | 3.60 | 1.45 | 14.57 | 19.62 | |
Yeso Rojo | 0-4 | 153.0 | 26.40 | 10.25 | 189.7 | 203.0 |
8-12 | 3.88 | 2.00 | 0.65 | 6.53 | 10.42 | |
16-20 | 0.92 | 1.20 | 0.65 | 2.77 | 7.25 | |
Pb | ||||||
Control | 0-4 | 70.48 | 103.0 | 7.30 | 180.8 | 209.0 |
8-12 | 0.48 | 0.40 | - | 0.88 | 10.98 | |
16-20 | 0.36 | 2.40 | - | 2.76 | 9.10 | |
Yeso Rojo | 0-4 | 117.0 | 174.0 | 9.70 | 300.7 | 333.0 |
8-12 | 0.48 | - | - | 0.48 | 10.05 | |
16-20 | 0.56 | 0.80 | - | 1.36 | 7.97 | |
Zn | ||||||
Control | 0-4 | 28.28 | 8.40 | 0.20 | 36.88 | 47.57 |
8-12 | 12.48 | 5.60 | - | 18.08 | 32.12 | |
16-20 | 13.08 | 4.40 | - | 17.48 | 28.53 | |
Yeso Rojo | 0-4 | 146 | 29.60 | 8.70 | 184.3 | 203.0 |
8-12 | 1.32 | - | 0.10 | 1.42 | 12.21 | |
16-20 | 4.40 | 1.60 | 0.05 | 6.05 | 21.19 |
Concentración (mg L^{-1}) de los metales
pesados asociados a los distintos componentes de la fase sólida del
suelo, obtenida mediante extracción secuencial por vía química
después de los experimentos de lixiviación realizados en columnas
inalteradas de suelo. FI = Fracción intercambiable; FII = Fracción
unida a óxidos amorfos; FIII = Fracción unida a materia orgánica;
Suma FI-FIII = Suma de las concentraciones de los
metales unidos a las fracciones FI a FIII; FTotal = Fracción total
resultado del ataque con agua regia.
En este caso, se tomaron columnas inalteradas de
un suelo ácido tipo Palexerult y se les añadió en el laboratorio
una solución de 2 g L^{-1} de fosfoyeso diluida hasta obtener
una concentración final de 13 mg L^{-1} de calcio que supone una
dosis de 0.43 Mg ha^{-1} del subproducto. A continuación se
añadió un volumen conocido de una solución que contenía 500 mg
L^{-1} de los metales plomo, cadmio y cobre. Posteriormente, las
columnas fueron regadas y los líquidos del lavado recogidos de
forma automática. En estos líquidos la determinación de las
concentraciones de los metales indicó que el tratamiento con
fosfoyeso producía una disminución clara de la concentración de
los metales en comparación con las columnas control no
tratadas.
Asimismo, estos resultados muestran que los
subproductos son efectivos cuando se adicionan al suelo en
disolución y en dosis muy bajas, pues se demuestra que la cantidad
total de metal pesado lixiviado es mucho menor en el caso de las
columnas tratadas con el subproducto que en el caso de las columnas
de suelo control no tratado (Figura 2).
Una cantidad determinada de suelo se incubó con
dosis de 40 Mg ha^{-1} de los subproductos en fase sólida. Las
mezclas se mantuvieron en contacto a humedad constante
correspondiente a la capacidad de campo del suelo, durante periodos
de tiempo comprendidos entre 2 y 24 semanas. Posteriormente, se
tomaron muestras de las mezclas que se hicieron interaccionar con
soluciones de concentraciones de 10, 25, 50, 250, 500 y 1000 mg
L^{-1} de plomo, cadmio y cobre durante 24 h. A continuación, las
suspensiones fueron centrifugadas y filtradas. El análisis
cuantitativo de la concentración de los metales en los filtrados,
permitió concluir que en las muestras tratadas con los
subproductos se retenía una mayor cantidad de metales que en las
muestras sin tratar (Figuras 3 y 4).
Figura 1. Curvas de elución de Cd en columnas
inalteradas de suelo. Los cuadrados corresponden a la columna de
suelo control y los círculos a la columna de suelo tratado con yeso
rojo.
Figura 2. Curvas de elución de Cd en columnas
inalteradas de suelo. Los cuadrados corresponden a la columna de
suelo control y los círculos a la columna de suelo tratado con
fosfoyeso.
Figura 3. Isotermas de sorción de Cd, Cu y Pb en
suelo control y tratado con yeso rojo. Los símbolos sin rellenar
corresponden al suelo control y los rellenos al suelo tratado. Los
rombos se refieren al Cd, los cuadrados al Cu y los círculos al
Pb.
Figura 4. Isotermas de sorción de Cd, Cu y Pb en
suelo control y tratado con fosfoyeso. Los símbolos sin rellenar se
corresponden con el suelo control y los rellenos con el suelo
tratado. Los rombos se refieren al Cd, los cuadrados al Cu y los
círculos al Pb.
Claims (9)
1. Utilización de residuos industriales ricos en
yeso para la retención in situ de metales pesados
caracterizada porque dichos residuos presentan una riqueza en
yeso superior al 80% en peso, pudiendo ir acompañado de pequeñas
proporciones de oxi-hidróxidos de hierro y de
elementos químicos tales como el fósforo.
2. Utilización de residuos industriales ricos en
yeso para la retención in situ de metales pesados, según la
reivindicación 1, caracterizada porque dichos residuos
pueden aplicarse en suelos, sedimentos y otros materiales
contaminados y porque la retención en condiciones aeróbicas se
produce debido a:
a) un aumento del pH y de la capacidad de
intercambio catiónico del material tratado,
b) la formación de complejos con la materia
orgánica y a los componentes no cristalinos de la fase sólida del
suelo,
c) la precipitación de los metales pesados con
los iones sulfato y fosfato.
3. Utilización de residuos industriales ricos en
yeso para la retención in situ de metales pesados según las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque los residuos no
requieren de un tratamiento previo a su utilización.
4. Utilización de residuos industriales ricos en
yeso según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque
los residuos pueden ser empleados para la inmovilización de
metales pesados en suelos contaminados, sedimentos y otros
materiales de distinta índole tales como lodos de depuradora y
residuos orgánicos de explotaciones agropecuarias.
5. Utilización de residuos industriales ricos en
yeso para la retención in situ de metales pesados según las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque los residuos se
aplican con el fin de prevenir la contaminación por metales pesados
de los recursos hídricos, y la introducción de los mismos en la
cadena trófica.
6. Utilización de residuos industriales ricos en
yeso para la retención in situ de metales pesados según la
reivindicación 5 caracterizada porque los residuos pueden
ser empleados en zonas agrícolas, urbanas e industriales que
presenten riesgo de contaminación.
7. Utilización de residuos industriales ricos en
yeso para la retención in situ de metales pesados según las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque los residuos se
emplean sólos o en conjunción con otros compuestos.
8. Utilización de residuos industriales ricos en
yeso para la retención in situ de metales pesados según las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque los residuos
pueden ser aplicados en fase sólida, semisólida o disueltos.
9. Utilización de residuos industriales ricos en
yeso para la retención in situ de metales pesados según las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque los residuos
son efectivos a dosis bajas, medias y altas (desde menores de 0.5
Mg ha^{-1} a 40 Mg ha^{-1}) y que pueden ser aplicados de
forma repetida sin suponer un deterioro de la calidad del suelo o
sedimento.
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US5732367A (en) * | 1990-03-16 | 1998-03-24 | Sevenson Environmental Services, Inc. | Reduction of leachability and solubility of radionuclides and radioactive substances in contaminated soils and materials |
US5628811A (en) * | 1994-08-23 | 1997-05-13 | Dravo Lime Company | Method of ameliorating acid soil to enhance plant growth |
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- 2002-06-14 ES ES200201375A patent/ES2203326B1/es not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
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PEACOCK S. "The suitability of an iron oxide-rich gypsum by-product as a soil amendment". J. Environ. Qual., 29, 1969-1975 (2000). * |
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