Estudio de contaminantes emergentes presentes en efluentes acuosos urbanos : técnicas analíticas y tecnologías de tratamiento

Abstract

[SPA] En los últimos años el control de la contaminación de las aguas ha alcanzado a ser de interés prioritario, pero aun hoy día se desconoce en gran medida el potencial toxicológico de numerosos contaminantes en el medio acuático, y se precisa el desarrollo de tecnologías para el tratamiento de estos. En este contexto se sitúan los denominados contaminantes emergentes, que se tratan de sustancias químicas u otras sustancias que no se encuentran incluidas actualmente en programas de control rutinario, es decir, que no están reguladas, y aún así poseen el potencial de ocasionar efectos negativos en el medio ambiente y/o en la salud de los seres humanos. Los contaminantes emergentes son definidos por la EPA como contaminantes de interés emergente, puesto que no son necesariamente productos químicos nuevos, sino que, de manera muy frecuente, se clasifican en este grupo contaminantes que han estado presentes en el medio ambiente durante años o décadas y, sin embargo, es ahora cuando se están evaluando su presencia, efectos (toxicidad) e importancia. Por tanto, los contaminantes también se pueden considerar emergentes si una nueva fuente o una nueva vía de introducción al medio ambiente ha sido descubierta. Así pues, los contaminantes emergentes incluyen una gran variedad de compuestos químicos naturales y sintéticos y pueden clasificarse atendiendo a diversos parámetros, pero la clasificación más recurrente hasta ahora es la que se realiza en función de sus usos. A día de hoy, los grupos más importantes que se diferencian atendiendo a este criterio son los siguientes: plaguicidas, retardantes de llama, hidrocarburos aromáticos policíclicos, plastificantes, surfactantes, hormonas y esteroides, productos de cuidado personal, farmacéuticos, drogas ilícitas, nanopartículas, perfluoroquímicos y compuestos industriales. Estos contaminantes comparten una característica muy importante, y es que, debido al uso tan frecuente de estos compuestos, se emiten continuamente al medio ambiente y son considerados pseudo-persistentes, por lo que no necesitan ser persistentes en el medio para causar efectos negativos. Esto hace que monitorear su presencia en el medio ambiente sea fundamental, especialmente en las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDARs), puesto que, a pesar de que están destinadas a tratar el agua para su descontaminación y su posterior uso, los contaminantes emergentes no son eliminados completamente en las mismas y sus efluentes suponen, por tanto, una de las principales vías de introducción de los mismos al medio ambiente. Si bien, estos contaminantes se encuentran presentes en los efluentes de las EDARs y en los sistemas naturales en general a muy bajas concentraciones (del orden de ng/L o μg/L), por lo que, sumado al alto nivel de complejidad que conllevan las muestras medioambientales, para la cuantificación y el análisis de contaminantes emergentes se requiere el uso de metodologías y técnicas analíticas específicas, caracterizadas por su elevada sensibilidad y selectividad. En este sentido, destacan técnicas de análisis como la cromatografía de gases y la cromatografía líquida acopladas a un espectrómetro de masas (GC-MS y LC-MS, respectivamente), las cuales han evolucionado a lo largo de los últimos años y han permitido una evaluación mucho más completa de dichos contaminantes ambientales. Por otro lado, en lo que respecta a la clara la necesidad de eliminar este tipo de contaminantes de los efluentes acuosos para suprimir sus efectos nocivos, resulta necesario identificar, evaluar y desarrollar otras tecnologías para el tratamiento de aguas que permitan la correcta eliminación de este grupo de contaminantes, y hacerlo además de una manera económica y eficiente. De acuerdo con esto, las tecnologías no convencionales de tratamiento de aguas a día de hoy pueden dividirse en tecnologías de cambio de fase, tratamiento biológico y procesos de oxidación avanzada, y estas han ido evolucionando a lo largo del tiempo como resultado del desarrollo de nuevas técnicas, las cuales son analizadas en el presente trabajo junto con todos los aspectos mencionados anteriormente acerca de este tipo de contaminantes de tanta relevancia. Contaminantes emergentes; Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDARs); técnicas de análisis; tecnologías de cambio de fase; tratamiento biológico; procesos de oxidación avanzada. [ENG] In recent years, water pollution control has become a priority interest, but even today, the toxicological potential of many pollutants in the aquatic environment is largely unknown, and the development of technologies for their treatment is needed. In this context are the so-called emerging contaminants, which are chemicals or other substances that are not currently included in routine control programs, that is, they are not regulated, and yet have the potential to cause negative effects on the environment and/or human health. Emerging contaminants are defined by the EPA as contaminants of emerging interest, since they are not necessarily new chemicals, but very often are classified in this group contaminants that have been present in the environment for years or decades and yet it is now that their presence, effects (toxicity) and significance are being evaluated. Therefore, contaminants can also be considered emerging if a new source or a new pathway to the environment has been discovered. Thus, emerging contaminants include a wide variety of natural and synthetic chemical compounds and can be classified according to various parameters, but the most recurrent classification is according to their uses. Nowadays, the most important groups that are differentiated according to this criterion are the following: pesticides, flame retardants, polycyclic aromatic hydrocarbons, plasticizers, surfactants, hormones and steroids, personal care products, pharmaceuticals, illicit drugs, nanoparticles, perfluorochemicals and industrial compounds. These contaminants share a very important characteristic, and it is that, due to the so frequent use of these compounds, they are continuously emitted to the environment and are considered pseudo-persistent, so they do not need to be persistent in the environment to cause negative effects. This makes monitoring their presence in the environment fundamental, especially in Wastewater Treatment Plants (WWTPs), since, despite the fact that they are intended to treat the water for decontamination and subsequent use, the emerging contaminants are not completely eliminated in them and their effluents are therefore one of the main ways of introducing them into the environment. However, these contaminants are present in the effluents of the WWTPs and in natural systems in general at very low concentrations (of the order of ng/L or μg/L). Therefore, in addition to the high level of complexity involved in environmental samples, the use of specific analytical methodologies and techniques, characterized by their high sensitivity and selectivity, is required for the quantification and analysis of emerging contaminants. In this sense, we can highlight analytical techniques such as gas chromatography and liquid chromatography coupled to a mass spectrometer (GC-MS and LC-MS, respectively), which have evolved over recent years and have allowed a much more comprehensive assessment of these environmental pollutants. On the other hand, regarding the clear need to eliminate this type of pollutants from aqueous effluents in order to suppress their harmful effects, it is necessary to identify, evaluate and develop other technologies for water treatment that allow the correct elimination of this group of pollutants, and to do so in an economic and efficient way. According to this, non-conventional water treatment technologies nowadays can be divided into phase change technologies, biological treatment and advanced oxidation processes, and these have evolved over time as a result of the development of new techniques, which are analysed in this work along with all the aspects mentioned above about this type of pollutants of such relevance. Emerging contaminants; Wastewater Treatment Plants (WWTPs); analytical techniques; phase changing technologies; biological treatment; advanced oxidation processes.