ES2226515A1 - Metodo para la descontaminacion de suelos contaminados con metales pesados mediante el empleo de residuos procedentes de la elaboracion de la cerveza. - Google Patents
Metodo para la descontaminacion de suelos contaminados con metales pesados mediante el empleo de residuos procedentes de la elaboracion de la cerveza.Info
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Abstract
Método para la descontaminación de suelos contaminados con metales pesados mediante el empleo de residuos procedentes de la elaboración de la cerveza. El método comprende aplicar a dicho suelo contaminado con uno o más metales pesados un residuo procedente del proceso de elaboración de la cerveza, tal como levaduras frescas obtenidas después del proceso de fermentación de la cerveza, el residuo que se genera en los tanques de clarificación de la cerveza, o sus mezclas, opcionalmente compostado. De aplicación en la descontaminación biológica de suelos contaminados.
Description
Método para la descontaminación de suelos
contaminados con metales pesados mediante el empleo de residuos
procedentes de la elaboración de la cerveza.
La invención se relaciona con la descontaminación
de suelos contaminados con metales pesados mediante el empleo de
residuos procedentes del proceso de elaboración de la cerveza.
Bajo la denominación de metales pesados se
incluyen una serie de metales y metaloides de la Tabla Periódica de
elementos con propiedades metálicas y potencialmente tóxicos. Entre
ellos, Ag, As, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Pd, Pt, Te, Tl, Sb,
Se, Sn y Zn son considerados elementos de carácter tóxico.
La contaminación de los suelos por metales
pesados, procedentes de actividades fundamentalmente antrópicas,
supone un importante problema tanto para el medio ambiente como
para la salud pública. Los metales pesados son sustancias altamente
tóxicas, no biodegradables, que pueden acumularse en los organismos
vivos. Cuando están presentes en el suelo, son fijados inicialmente
por las plantas y, de este modo, comienza su transferencia a lo
largo de la cadena trófica, transferencia caracterizada por una
bioamplificación, lo que significa que el hombre, último eslabón de
la cadena trófica, padecerá una mayor concentración de la sustancia
tóxica que los organismos de niveles inferiores.
Para evaluar la contaminación real del suelo por
metales pesados y su toxicidad para los seres vivos, es necesario
tener en cuenta la fracción de metal asimilable por los organismos,
denominada fracción biodisponible, que comprende la fracción
soluble, que se encuentra en solución en el suelo, y la fracción
cambiable, que en cualquier momento puede ser transferida a la fase
soluble y ser asimilada por los organismos vivos y pasar a la cadena
trófica.
Para resolver este importante problema de
contaminación, es necesario proceder a descontaminar los suelos
contaminados con metales pesados. Para ello se han desarrollado
diversas técnicas que pueden agruparse en las denominadas técnicas
de aislamiento de la contaminación y las denominadas técnicas de
descontaminación. Dentro de estas últimas se puede diferenciar
entre los métodos químicos (los más extendidos) y los métodos
biológicos, también llamados de biorremediación o
biorrecuperación.
Entre los métodos químicos se encuentran los
métodos basados en la extracción por fluidos (aireación y lavado),
que comprenden la separación de los contaminantes mediante la
acción de un fluido, y los métodos de tratamiento electroquímico,
que comprenden el desplazamiento de los contaminantes mediante la
creación de campos eléctricos. Sin embargo, todos ellos presentan
una serie de desventajas, tales como su elevado coste y agresividad
frente al medio ambiente.
Los métodos biológicos son menos costosos y mas
respetuosos con el medio ambiente y tratan de reproducir y simular
los procesos de integración ecosistémica de residuos optimizando
rendimientos. Estos métodos emplean microorganismos y plantas para
eliminar metales pesados del suelo. El más conocido de ellos, el
denominado método de fitorremediación, consiste en el empleo de
plantas hiperacumuladoras capaces de acumular elevadas
concentraciones de metales pesados en su interior.
Aunque existen alternativas biológicas para
descontaminar suelos contaminados con metales pesados, sigue
existiendo la necesidad de desarrollar métodos biológicos
alternativos para reducir o eliminarla contaminación de suelos
contaminados con metales pesados con el fin de incrementar el
arsenal de medios para combatir el importante problema que
representa la contaminación de suelos por metales pesados.
La presente invención se enfrenta con el problema
de proporcionar un método biológico alternativo para descontaminar
suelos contaminados con metales pesados.
La solución proporcionada por esta invención se
basa en que los inventores han observado que la aplicación a suelos
contaminados con metales pesados de residuos procedentes del
proceso de elaboración de la cerveza permite eliminar, o reducir,
eficientemente la contaminación por metales pesados presente en un
suelo contaminado por tales metales.
La invención proporciona un método para la
descontaminación de un suelo contaminado con uno o más metales
pesados, en adelante método de la invención, que comprende aplicar
un residuo procedente del proceso de elaboración de la cerveza,
opcionalmente compostado, a dicho suelo contaminado con uno o más
metales pesados.
Tal como se utiliza en esta descripción, el
término "suelo contaminado con uno o más metales pesados"
incluye a todo tipo de suelo, independientemente de su origen, por
ejemplo, suelo agrícola, minero, industrial, urbano, etc.,
contaminado con uno o más metales pesados.
Asimismo, el término "metales pesados", tal
como se utiliza en esta descripción incluye metales y metaloides de
la Tabla Periódica de elementos con propiedades metálicas y
potencialmente tóxicos. Entre los metales pesados de carácter tóxico
se encuentran Ag, As, Be, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Pd, Pt,
Te, Tl, Sb, Se, Sn y Zn. En general, los metales pesados más
significativos son Be, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se y Zn. El
término "metal pesado" incluye a cualquier forma química de
dicho metal así como a cualquiera de sus estados de oxidación, que
puede estar presente en el suelo contaminado.
El residuo procedente del proceso de elaboración
de la cerveza, en adelante residuo cervecero, que puede utilizarse
para la puesta en práctica del método de la invención puede ser
cualquier residuo procedente del proceso de elaboración de la
cerveza que comprende materia orgánica, incluyendo biomasa
microbiana, típicamente, biomasa de levaduras utilizadas en el
proceso de elaboración de la cerveza. En una realización particular,
dicho residuo cervecero se selecciona del grupo formado por (i) las
levaduras frescas que se obtienen como residuo después del proceso
de fermentación, (ii) el residuo de los tanques de clarificación de
la cerveza, que comprende tierra de diatomeas o roca silícea y
levaduras procedentes del proceso de elaboración de la cerveza, y
(iii) mezclas de (i) y (ii).
El residuo cervecero puede utilizarse compostado
o no compostado. En una realización particular, dicho residuo
cervecero se utiliza compostado, para lo cual el residuo cervecero
se somete a un proceso previo de compostaje antes de su empleo en
el método de la invención. El compostaje de dicho residuo puede
realizarse por métodos convencionales, mezclando dicho residuo
procedente del proceso de elaboración de la cerveza con otro
sustrato adecuado, por ejemplo, un residuo vegetal (véase el
Ejemplo 1, apartado 1.1).
Para la puesta en práctica del método de la
invención, dicho residuo cervecero, opcionalmente compostado, se
aplica sobre el suelo contaminado con uno o más metales pesados en
una cantidad eficaz para reducir o eliminar la contaminación
presente en dicho suelo antes del tratamiento con el método de la
invención. Tal como se utiliza en esta descripción, la expresión
"cantidad eficaz para reducir o eliminar la contaminación presente
en dicho suelo antes del tratamiento" debe entenderse como la
cantidad de residuo cervecero, opcionalmente compostado, a aplicar
a un suelo contaminado con uno o más metales pesados que es capaz de
reducir o eliminar la cantidad de metal pesado biodisponible
(fracción de metal pesado que se encuentra en la solución del suelo
y que es accesible a los organismos vivos y responsable de su
efecto contaminante) en una cantidad de, al menos, un 10%,
preferentemente, al menos un 50%, más preferentemente, al menos, un
90%, y, aún más preferentemente, al menos, un 95%, respecto a la
cantidad contenida inicialmente en el suelo contaminado antes del
tratamiento con dicho residuo, opcionalmente compostado.
El método de la invención se puede llevar a cabo
utilizando una relación, en volumen, suelo:residuo cervecero
opcionalmente compostado adecuada, de forma que aporte la cantidad
eficaz de residuo para reducir o eliminar la contaminación presente
en el suelo contaminado. Esta relación puede fijarse fácilmente por
los técnicos en la materia a la vista de diversos factores, por
ejemplo, cantidad y naturaleza de los metales pesados presentes en
el suelo a tratar, tipo de residuo cervecero a aplicar, etc. El
método de la invención puede realizarse dentro de un amplio
intervalo de temperaturas, por ejemplo, entre -20ºC y +40ºC. El
suelo a tratar y el residuo cervecero, opcionalmente compostado, se
mantienen, normalmente a temperatura ambiente y al aire libre,
durante un periodo de tiempo suficiente como para reducir la
cantidad de metal biodisponible respecto a la cantidad presente
inicialmente en el suelo contaminado, para lo cual se pueden ir
efectuando periódicamente las determinaciones pertinentes.
La reducción en metal pesado biodisponible,
equivalente a la descontaminación que se produce en el suelo
contaminado, se cree que es debida, entre otras causas, a la
capacidad que presenta la materia orgánica presente en los residuos
cerveceros, opcionalmente compostados, utilizados para la puesta en
práctica del método de la invención, de acomplejar cationes
metálicos. Se ha observado que la capacidad de reducir el contenido
en metales pesados biodisponibles de un suelo contaminado es mayor
cuando dichos residuos cerveceros son previamente compostados
[véase el Ejemplo 1, Tablas 2 y 3]. Este efecto parece ser debido al
mayor porcentaje de materia orgánica humificada (% MOH) que
presentan los residuos compostados, respecto al de los residuos no
compostados (véase el Ejemplo 1, Tabla 1). Este mayor efecto
descontaminante de los residuos compostados parece ser debido a que
los residuos compostados producen una mayor retención de metales
pesados debido, probablemente, a que los grupos funcionales
presentes inicialmente en el residuo sin compostar se transforman en
otros grupos funcionales con mayor capacidad de formar complejos
estables con los cationes metálicos.
El método de la invención puede llevarse a cabo
ex situ (es decir, fuera de su lugar de origen) o in
situ (es decir, en su propio lugar de origen). En una
realización particular (ex situ), una muestra de suelo
contaminado con uno o más metales pesados se trata en laboratorio, a
temperatura ambiente (15-25ºC) mediante la
aplicación de un residuo cervecero, opcionalmente compostado, en una
cantidad eficaz para reducir o eliminar la contaminación del suelo
y, una vez conseguido este objetivo, para lo cual se efectúan las
determinaciones analíticas pertinentes, el suelo descontaminado, o
con una carga en metal o metales pesados reducida, se devuelve a su
lugar de origen. En otra realización particular (in situ) se
descontaminó una superficie de un suelo de mina, cuyo contaminante
mayoritario era cobre y cuya biodisponibilidad era de 294 ppm (véase
el Ejemplo 1).
El método de la invención, es un método biológico
que, de forma económica, sencilla y respetuosa con el medio
ambiente, reduce la contaminación de suelos de metales pesados
tóxicos para la salud pública. Este método comprende, asimismo, una
valorización de uno de los residuos cerveceros, en concreto del
residuo procedente de los tanques de clarificación de la cerveza
(fracción K), para el que actualmente no se conoce ninguna
aplicación.
El siguiente ejemplo sirve para ilustrar la
invención y no debe ser considerado limitativo del alcance de la
misma.
Suelo: Suelo (S) contaminado procedente de
una mina de cobre (mina "Fernandito", término municipal de
Garganta de los Montes, Madrid).
Residuos cerveceros: Residuos procedentes
de una fábrica de cerveza, en particular, levadura fresca y el
residuo procedente de los tanques de clarificación de la cerveza.
Una fracción de levadura se conservó fresca para que se mantuviera
viva en una nevera a 4ºC (fracción L).
Residuos compostados: Una fracción de
levadura fresca, así como el residuo procedente de los tanques de
clarificación de la cerveza (fracción K), se sometieron, por
separado, a un proceso de compostaje aerobio convencional
(Tchobanoglous et al., Gestión integral de Residuos sólidos,
Vigil Ed., (1996) McGraw Hill), debidamente modificado, dando origen
a las fracciones de levadura compostada (LC) y de residuo
procedente de los tanques de clarificación compostado (KC),
respectivamente. Brevemente, a cada fracción L y K a compostar se le
añadió una cantidad de serrín de, aproximadamente, el 50%, en
volumen, respecto al volumen de cada fracción a compostar y la
temperatura se mantuvo durante 3 días consecutivos a 40ºC, con el
fin de favorecer y acelerar el proceso de compostaje. Transcurrido
ese tiempo la temperatura se mantuvo entre 20ºC y 25ºC
aproximadamente durante 1 mes. Debido a la textura plástica de los
residuos a compostar y al elevado grado de humedad, fue necesario
remover las pilas para favorecer la circulación de oxígeno y,
consecuentemente, la humificación de los residuos, y, además,
eliminar reiteradamente el exceso de agua generada, lo que se hizo
por decantación.
La muestra de suelo (S) se divide en 4
fracciones:
- a)
- una fracción sirve como muestra control para compararla con el resto de las muestras de suelo tras su tratamiento con las fracciones L, LC y KC, respectivamente, y evaluar el grado de descontaminación alcanzado en cada muestra de suelo tratada mediante la determinación de la reducción en la cantidad de cobre biodisponible; y
- b)
- a las otras tres fracciones, iguales, de suelo (S), se les aplicaron las 3 fracciones L, LC y KC, respectivamente, en relaciones volumétricas suelo:fracción (L, LC o KC) de 1:2. Tras mezclado hasta homogeneidad, las mezclas resultantes se humidificaron y se dejaron durante 15 días a una temperatura comprendida entre 20ºC y 25ºC al aire libre.
Las determinaciones analíticas para la
caracterización de las fracciones se realizaron en laboratorio de
la siguiente manera:
pH: (en agua y en KC1): empleando un
medidor de pH o pHmetro;
% MOH: mediante oxidación húmeda del
carbono orgánico por exceso de dicromato potásico, en medio
fuertemente sulfúrico, utilizando el calor de dilución de este ácido
para facilitar la oxidación; el exceso de dicromato se valoró con
sulfato ferroso amoniacal en presencia de ácido fosfórico,
utilizando difenilamina como indicador; y
biodisponibilidad de Cu: empleando como
extractante Lakanen-Ervio y espectroscopía de
absorción atómica con llama.
En la Tabla 1 se recoge la caracterización, en
cuanto a valor de pH y % MOH, presente en las distintas fracciones
de suelo y residuo cervecero utilizadas en la realización de este
ensayo.
| Fracción | pH | % MOH | |
| H_{2}O | Kcl | ||
| S | 5,7 | 4,7 | 3,6 |
| L | 5,8 | 4,8 | 14,9 |
| LC | 5,8 | 4,9 | 18,2 |
| KC | 5,9 | 4,8 | 9,5 |
| S: suelo; L: levaduras vivas sin compostar; LC: levaduras compostadas; KC: residuo | |||
| procedente de los tanques de clarificación de la cerveza compostado. |
En la Tabla 2 se recoge el porcentaje de
reducción de Cu biodisponible en las distintas fracciones de suelo
(S), tras la aplicación de levaduras frescas (L), levaduras
compostadas (LC) y residuo procedente de los tanques de
clarificación de la cerveza compostado (KC).
| Fracción | % de reducción biodisponibilidad del Cu |
| S+L | 17 |
| S+LC | 29 |
| S+KC | 26 |
| S+L: fracción de suelo (S) a la que se le aplicó una fracción L | |
| S+LC: fracción de suelo (S) a la que se le aplicó una fracción LC | |
| S+KC: fracción de suelo (S) a la que se le aplicó una fracción KC |
En la Tabla 3 se recoge la biodisponibilidad del
Cu en el suelo (S), inicialmente, y la biodisponibilidad del Cu en
cada fracción de suelo tras la aplicación de las fracciones L (S+L),
LC (S + LC) y KC (S + KC).
| Fracción | Biodisponibilidad del Cu (ppm) |
| S | 294 |
| S+L | 244 |
| S+LC | 210 |
| S+KC | 218 |
En todos los casos se observa una reducción en la
biodisponibilidad del Cu, reducción que es más significativa cuando
se utilizan los residuos cerveceros comportados (LC y KC).
Claims (5)
1. Un método para la descontaminación de un suelo
contaminado con uno o más metales pesados, que comprende aplicar a
dicho suelo contaminado con uno o más metales pesados un residuo
procedente del proceso de elaboración de la cerveza, opcionalmente
compostado.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
dicho residuo procedente del proceso de elaboración de la cerveza
se selecciona del grupo formado por (i) levaduras frescas obtenidas
después del proceso de fermentación de la cerveza, (ii) el residuo
que se genera en los tanques de clarificación de la cerveza, y
(iii) mezclas de (i) y (ii).
3. Método según la reivindicación 1, en el que
dicho residuo procedente del proceso de elaboración de la cerveza
está compostado.
4. Método según la reivindicación 1, en el que
dicho metal pesado se selecciona entre Ag, As, Be, Bi, Cd, Co, Cr,
Cu, Hg, Ni, Pb, Pd, Pt, Te, TI, Sb, Se, Sn, Zn y sus mezclas, en
cualquier forma química y en cualquiera de sus estados de
oxidación.
5. Método según la reivindicación 1, en el que la
aplicación del residuo sobre el suelo a tratar se realiza ex
situ o in situ.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200200161A ES2226515B1 (es) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | Metodo para la descontaminacion de suelos contaminados con metales pesados mediante el empleo de residuos procedentes de la elaboracion de la cerveza. |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2226515A1 true ES2226515A1 (es) | 2005-03-16 |
| ES2226515B1 ES2226515B1 (es) | 2006-05-16 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| ES (1) | ES2226515B1 (es) |
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| [en linea] [recuperado el 21.02.2005] Recuperado de: EPO EPODOC Database & JP 2000254635 A (OHBAYASHI CORP; GREEN TEC KK) 19.09.2000 * |
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| EC2A | Search report published |
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