Desarrollo de biofiltros de residuos orgánicos para la eliminación de contaminantes orgánicos emergentes

Abstract

Los contaminantes emergentes son compuestos de uso diario e imprescindibles tanto a nivel industrial como doméstico y suponen una fuente importante de contaminación de las aguas, especialmente en el caso de los fármacos. En los últimos años, los biofiltros o lechos biológicos están cogiendo un gran impulso como sistemas de bajo coste para la depuración de aguas contaminadas. En general los biofiltros más frecuentemente ensayados están constituidos por biomezclas de suelo con turba y paja, Sin embargo, estos sistemas aún no han sido utilizados para la eliminación de residuos de fármacos de las aguas. Debido a que la turba es un recurso natural limitado y aprovechando la elevada producción de residuos generados por la agroindustria del olivar que existe en nuestro país, en este trabajo se plantea la sustitución de la turba por alperujo para elaborar diferentes biomezclas. El potencial adsorbente de estas biomezclas debe ser adecuado de modo que el compuesto no se lixivie y esté disponible para ser degradado biológicamente. Los estudios de adsorción se llevaron a cabo mediante experimentos denominados en batch, que se basan en la agitación de una disolución acuosa conteniendo los fármacos, con una cantidad determinada de biomezcla. Transcurrido un tiempo de equilibrio necesario para alcanzar la máxima cantidad adsorbida, se determina la concentración del fármaco en el líquido sobrenadante, considerando que la diferencia de ésta y la concentración inicial es la cantidad de contaminante adsorbido. Dada la escasa solubilidad de los fármacos en agua, estos se aplicaron directamente en las biomezclas y se determinaron tras extracción con solventes la cantidad remanente. El análisis de los fármacos en solución y en la biomezcla por cromatografía líquida permite calcular las isotermas de adsorción y mediante modelos matemáticos los coeficientes de adsorción de cada fármaco en las biomezclas. En base a los estudios de adsorción realizados se concluye que tanto el vermicompost de alperujo como el alperujo constituyen materiales adecuados alternativos a la turba, que permiten la retención de contaminantes emergentes orgánicos como son el Diclofenaco y el Ibuprofeno en las biomezclas. El comportamiento de adsorción observado en las biomezcas está influenciado por las características de los fármacos, especialmente debido a su solubilidad y valores de pKa y por el proceso de estabilización del alperujo mediante vermicompostaje, dado que la retención de los fármacos en la biomezcla con vermicompost es superior a la que lleva el alperujo sin compostar

Emerging contaminants are compounds of daily use and essential to both industrial and domestic level and they are an important source of water pollution, especially in the case of pharmaceuticals. In the last years, biofilters or biological beds are taking a big boost as low-cost systems for the depuration of polluted water. Overall the most frequently biofilters tested are composed of a biomixtures of soil, peat and straw, however, these systems have not been used for removal of pharmaceuticals wastes in water. Because the peat is a limited natural resource and using the high production of waste generated by the olive agroindustry that exists in our country, in this work the replacement of peat is posed by alperujo to develop different biomixtures. The adsorbent potential of these biomixtures must be suitable for the compound does not leach and available to be degraded biologically. Adsorption studies were carried out by experiments denominated in batch, based on the agitation of an aqueous solution containing the pharmaceuticals, with a certain amount of biomixture. After the equilibrium time required to reach the maximum amount adsorbed, the pharmaceuticals concentration in the supernatant was determined, considering that the difference in this and the initial concentration is the amount of adsorbed contaminants. Given the low solubility of the pharmaceutical in water, these were directly applied on biomixtures and the remaining amount was determined by solvent extraction. The liquid chromatography for analysis of pharmaceuticals in solution and in the biomixture allow to calculate the adsorption isotherms using mathematical models and adsorption coefficients of each pharmaceutical in biomixture. Based on adsorption studies carried it is concluded that both alperujo vermicompost as alperujo are suitable alternative materials peat, which capture emerging organic contaminants such as diclofenac and ibuprofen in biomixtures. The adsorption behavior observed in biomixtures is influenced by the characteristics of pharmaceuticals, especially their solubility and pKa values and the stabilization of the alperujo by vermicomposting, because the retention of pharmaceuticals in the biomixture with vermicompost is higher than the alperujo uncomposted