Detección, caracterización y degradación química oxidativa de agroquímicos en vinazas

Abstract

Este trabajo se llevó a cabo con el objetivo de estudiar la presencia de agroquímicos organoclorados en vinazas, su comportamiento durante el tratamiento de concentración y durante la oxidación química. La vinaza es un efluente de particular importancia regional, por sus características químicas y por el volumen que se origina durante el proceso de fermentación para la obtención de bioetanol. Teniendo en cuenta que las vinazas se usan como abono y fuente de potasio en suelos empobrecidos, es importante conocer el comportamiento de los Plaguicidas Organoclorados (PO) durante el tratamiento, a fin de evitar que sean reciclados al ambiente. Se analizaron muestras reales de vinazas provenientes de ingenios azucareros de la provincia y se detectó la presencia de Heptacloro, Lindano y Metoxicloro, con mayor frecuencia. Para lograr cuantificarlos se puso a punto un método por cromatografía gaseosa, realizando ensayos de validación, para asegurar la confiabilidad de los resultados. Además, se trabajó con fracciones de vinaza proveniente del proceso de evaporación, en cuatro etapas. Se verificó que gran parte del contenido de PO de las vinazas, se trasladaba a la fase vapor y si, luego se venteaban a la atmósfera, existe el riesgo que, por desconocimiento de la presencia de éstos compuestos, se favorezca la contaminación difusa. Se llevaron a cabo ensayos de tratamiento de vinazas por Proceso de Oxidación Avanzada (POA), usando Peróxido de Hidrógeno como fuente de radicales hidroxilos, a distintas relaciones de peróxido/vinaza, en un reactor semi batch. Se consideró Demanda Química de Oxígeno (DQO) como variable indicadora del avance de la reacción y se determinó la cinética de la reacción oxidativa, concluyendo que se trata de una reacción de primer orden respecto de DQO, con una constante de reacción de 0,3694 1/día. Se logró una disminución importante de DQO (85%), partiendo de una vinaza con DQO inicial de 90.800 mg/L y cantidad estequiométrica de oxidante. Si bien no se alcanzaron los valores de DQO permitidos por la normativa (250 y 500 µg/L, para ser depositados en agua y suelo, respectivamente), el tratamiento propuesto es alentador por su simpleza y bajo costo. Se observó, además, una mejora sustancial en las características físicas del efluente, con disminución del color, aumento de la transparencia y de la Biodegradabilidad. Luego del proceso de oxidación se logró una recuperación de sales de potasio equivalente a 10,54 g por litro de vinaza, esto es importante ya que aumentaría el valor del proceso. Se trabajó con ensayos de oxidación sobre soluciones acuosas de plaguicidas organoclorados, los resultados obtenidos reflejaron una disminución de 7% de Lindano y de 8 % de Heptacloro y Metoxicloro, a los 5 días de ensayo. Se aplicó el proceso oxidativo en muestras de vinazas adicionadas con plaguicidas organoclorados. Los resultados mostraron que, a los 3 días se logró una disminución entre 80 y 90 % Lindano y Metoxicloro, mientras que para Aldrín, DDT, Clordano y Heptacloro, fue del 100%. Se cree que el contenido de iones metálicos presentes en la vinaza, favoreció el proceso oxidativo, actuando como catalizador en reacciones tipo Fenton, disminuyendo la DQO del efluente y la destrucción de contaminantes persistentes. Con los resultados logrados, se realizaron los cálculos iniciales para el diseño de una planta de tratamiento de vinazas, considerando necesario la incorporación de un intercambiador de calor, donde se lograría disminuir la temperatura de la misma, y una pileta para almacenamiento. Luego se propone el diseño de reactores tipo Tanque Agitado Continuo (TAC) con disposición en serie y en paralelo, calculando el volumen de los mismos. Puede observarse que resultó más conveniente la disposición de 3 reactores en serie, ya que el volumen de cada uno es menor, como así también el volumen total y el tiempo de residencia. Estos cálculos reflejan que el tratamiento es factible de incorporar como un anexo en el proceso de producción de bioetanol, pero aún es necesario continuar con las investigaciones, realizando el tratamiento completo en escala piloto, antes del diseño final a escala industrial con la incorporación de los servicios auxiliares.