Composiciones para eliminar hidrocarburos e hidrocarburos halogenados de entornos contaminados.

Una composición para la biorremediación in situ de aguas subterráneas y/o suelos contaminados con hidrocarburos,

la cual comprende un adsorbente capaz de adsorber hidrocarburos, una mezcla de anaerobios facultativos capaz de metabolizar dichos hidrocarburos en condiciones de reducción de sulfato, un compuesto que contiene sulfato y libera sulfato durante un periodo de tiempo y un sistema de nutrientes para promover el crecimiento de dichos anaerobios, en el que el mencionado sistema de nutrientes incluye un agente de depuración de sulfuro.

Composiciones para eliminar hidrocarburos e hidrocarburos halogenados de entornos contaminados.

Antecedentes de la invención

Campo de la invención La presente invención se refiere a composiciones y métodos para la remediación in situ de entornos contaminados, y en particular para la remediación de aguas subterráneas y/o suelos contaminados con hidrocarburos halogenados y la biorremediación de aguas subterráneas y/o suelos contaminados con hidrocarburos.

Descripción del estado anterior de la técnica Debido a la preocupación cada vez mayor que existe sobre la protección del medio ambiente y la salud y seguridad públicas, la identificación y eliminación de materiales contaminantes en el medio ambiente –y sobre todo en el suministro de aguas subterráneas– se ha convertido en una de las preocupaciones medioambientales más importantes en la actualidad. La práctica durante años de realizar vertidos no regulados de materiales peligrosos ha contaminado gravemente las aguas subterráneas en muchas áreas, creando problemas significativos de salud y causando daños importantes al ecosistema local. Como resultado, en los últimos años se ha hecho especial hincapié en la limpieza y la remediación de las aguas subterráneas contaminadas y el entorno que rodea a los vertederos, lo que ha tenido como consecuencia la creación de una nueva industria de limpieza y remediación ambiental. Sin embargo, las tecnologías convencionales que actualmente se utilizan para la remediación de lugares contaminados a menudo son muy costosas, pueden requerir años para su puesta en práctica y no siempre resultan eficaces.

Debido al uso generalizado de disolventes clorados e hidrocarburos de petróleo, se han descubierto aguas subterráneas contaminadas en muchos sitios del mundo. Los disolventes clorados, como por ejemplo el tricloroetano (TCE) y el percloroetileno (PCE) , son utilizados para fines tales como la limpieza en seco, como desengrasantes y como limpiadores en una amplia gama de industrias. Entre los hidrocarburos de petróleo que se encuentran comúnmente en las aguas subterráneas figuran los componentes de la gasolina, como por ejemplo el benceno, el tolueno, el etilbenceno y el xileno. Otros contaminantes comunes en las aguas subterráneas incluyen el naftaleno y los disolventes clorados. Entre otros contaminantes adicionales de aguas subterráneas y suelos figuran los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) , producidos por la combustión, la coquización de carbón, el refinado de petróleo y las operaciones de tratamiento de la madera; así como los bifenilos policlorados (PCB) , que en el pasado se utilizaron de forma generalizada en transformadores y condensadores eléctricos y en una amplia gama de usos industriales, pesticidas y herbicidas.

Se han utilizado varios métodos in situ y ex situ para el tratamiento, la remediación o la eliminación de suelos contaminados. Los métodos ex situ por lo general incluyen el traslado permanente de los suelos contaminados a un vertedero seguro, la incineración, el tratamiento térmico indirecto, la aireación, la ventilación y la inyección de aire. El traslado de suelos contaminados a vertederos ya no constituye una alternativa atractiva a causa de los elevados costes de excavación, transporte y eliminación, y debido a la posibilidad de responsabilidades civiles subsidiarias. Se pueden llevar a cabo la incineración y el tratamiento térmico indirecto in situ o en otro lugar, pero en cualquier caso esta operación incluye la excavación, la manipulación y el tratamiento de la práctica totalidad de los suelos contaminados, así como importantes cantidades de suelo adyacente a los suelos contaminados. A continuación, los suelos deben ser transportados a la planta de tratamiento o el aparato de tratamiento debe ser instalado in situ. Otras técnicas complejas y costosas que se han utilizado implican la excavación y el tratamiento de los suelos contaminados utilizando operaciones de unidades de fases múltiples para la separación de los contaminantes y la recuperación del suelo.

Entre los métodos y tecnologías adicionales existentes de limpieza figuran los métodos de “bombeo y tratamiento”, en los que se bombea el agua subterránea contaminada a la superficie y se limpia químicamente, o se hace pasar el agua subterránea por un biorreactor y después se vuelve a inyectar en las aguas subterráneas. Este proceso generalmente se lleva a cabo durante un largo periodo de tiempo, normalmente de uno a diez años o un periodo superior. Un tratamiento de remediación común para las aguas subterráneas contaminadas con hidrocarburos clorados supone el bombeo de agua de un pozo o acuífero, la volatilización de los contaminantes en una torre de extracción por aire, y el transporte del agua descontaminada a su lugar de origen. Un tipo de remediación ambiental relacionado consiste en el método de “excavar y arrastrar”, en el que los suelos contaminados son extraídos y sometidos a un tratamiento o trasladados a un vertedero.

El mayor problema con los sistemas de bombeo y tratamiento es que, con el tiempo, se vuelven cada vez más ineficaces, por lo que se consolidan concentraciones residuales estables. Cuando esto ocurre, se dice que el

sistema se ha “estancado” y los beneficios adicionales que se pueden obtener son muy limitados. Además, también se produce a menudo un proceso de formación de canales, por lo que se crean grandes focos de contaminación y se produce un efecto de rebote cuando se desconectan las bombas.

Se ha evaluado una amplia gama de materiales y métodos para la remediación in situ de hidrocarburos clorados, entre los que figuran el hierro cero-valente (ZVI, zero valent iron) , el permanganato potásico y el peróxido de hidrógeno. El ZVI disminuye la toxicidad del hidrocarburo clorado mediante una deshalogenación reductora, es decir, mediante el reemplazo de sustituyentes de cloro con hidrógeno. En este método, se construyen las paredes reactivas excavando una zanja a través de la trayectoria de migración del penacho y rellenándola con limaduras de hierro. Se utiliza el tablestacado o algún otro medio de dirigir el flujo de agua subterránea para dirigir el agua subterránea contaminada a través de la pared de limaduras. Los hidrocarburos clorados reaccionan con el hierro elemental a medida que el agua subterránea fluye a través de la pared, e idealmente agua limpia emerge por el lado de pendiente descendiente de la pared. La desventaja del método de pared reside en lo difícil que resulta introducir grandes volúmenes de material reactivo sólido, como por ejemplo partículas de hierro, a profundidades eficaces. Los métodos convencionales de excavación limitan en general la profundidad de trabajo práctico a unos 9, 15 metros (30 pies) , mientras que los contaminantes de las aguas subterráneas se encuentran a profundidades que pueden alcanzar los 91, 5 metros (300 pies) .

Los materiales de liberación de oxígeno (ORM, Oxygen Release Materials) son composiciones como el peróxido de magnesio intercalado que liberan oxígeno lentamente y facilitan la degradación aeróbica de contaminantes de hidrocarburos in situ. La eficacia de los ORM es mayor cuando se utilizan para una operación de pulido después de que un sistema mecánico se haya estancado y es menor en nuevos sitios donde no se han aplicado otras medidas de remediación. Poseen el inconveniente de que los ORM son caros y se requieren grandes cantidades para una oxidación completa. Además, a menudo se requieren tratamientos múltiples con el fin de alcanzar los objetivos específicos de limpieza, y pueden ser necesarios dos o tres años para completar el proceso.

El Hydrogen Release Compound® o HRC constituye una opción alternativa para la remediación in situ de hidrocarburos clorados en condiciones anaeróbicas mediante la deshalogenación reductiva. Cuando se encuentra en contacto con la humedad del subsuelo, el HRC® se hidroliza, liberando lentamente ácido láctico. Los microbios anaerobios nativos (por ejemplo, acetógenos) metabolizan el ácido láctico produciendo uniformemente concentraciones bajas de hidrógeno disuelto. Otros microbios del subsuelo (deshalogenadores reductores) utilizan a continuación el hidrógeno resultante para separar los átomos de cloro de las moléculas de disolvente y permitir una degradación biológica adicional. Se inyecta el HRC® en el entorno afectado bajo presión y cada tratamiento dura aproximadamente un periodo comprendido entre seis y nueve meses. Al igual que los ORM, el HRC® es un método costoso, y se necesitan grandes cantidades del mismo para una degradación completa. Además, a menudo se requieren tratamientos múltiples con el fin de alcanzar objetivos específicos... [Seguir leyendo]

1. Una composición para la biorremediación in situ de aguas subterráneas y/o suelos contaminados con hidrocarburos, la cual comprende un adsorbente capaz de adsorber hidrocarburos, una mezcla de anaerobios facultativos capaz de metabolizar dichos hidrocarburos en condiciones de reducción de sulfato, un compuesto que contiene sulfato y libera sulfato durante un periodo de tiempo y un sistema de nutrientes para promover el crecimiento de dichos anaerobios, en el que el mencionado sistema de nutrientes incluye un agente de depuración de sulfuro.

2. La composición de la reivindicación 2, en la que dicho adsorbente comprende carbón activado.

3. La composición de las reivindicaciones 1 ó 2, en la que dicho compuesto que contiene sulfato es un sulfato de calcio.

4. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos anaerobios facultativos son simbióticos.

5. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho sistema de nutrientes incluye una fuente de nitrógeno y una fuente de fósforo.

6. La composición de la reivindicación 5, en la que dicha fuente de nitrógeno es una sal de amonio y dicha fuente de fósforo es un fosfato de metal alcalino monobásico.

7. La composición de la reivindicación 1, en la que dicha fuente de nitrógeno es amoníaco y nitrato de amonio en una relación molar de aproximadamente 2, 3 a 1.

8. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho agente de depuración de sulfuro es el sulfato de hierro.

9. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que se seleccionan los mencionados hidrocarburos de entre el grupo formado por hidrocarburos alifáticos, hidrocarburos aromáticos, alcoholes alifáticos, esteres, éteres, cetonas e hidrocarburos policíclicos.

10. Un método para la biorremediación in situ de aguas subterráneas y/o suelos contaminados con hidrocarburos, el cual comprende la introducción en el suelo contaminado de una suspensión acuosa de una composición que comprende un adsorbente capaz de absorber los mencionados hidrocarburos, una mezcla de anaerobios facultativos capaz de metabolizar dichos hidrocarburos en condiciones de reducción de sulfato, un compuesto que contiene sulfato y libera sulfato durante un periodo de tiempo y un sistema de nutrientes para promover el crecimiento de dichos anaerobios, en el que el mencionado sistema de nutrientes incluye un agente de depuración de sulfuro.

11. El método de la reivindicación 10, en el que dicha introducción comprende:

(a) la introducción de varillas de inyección de diámetro reducido en el suelo contaminado a una profundidad de entre aproximadamente 1, 52 metros y 45, 72 metros (5 y 150 pies) ;

(b) la retirada parcial de dicha varilla para crear un hueco por debajo del punto de inyección:

(c) la inyección de dicha suspensión acuosa a presión por la mencionada varilla hasta que la presión en el mencionado hueco se incrementa a un punto en el que la suspensión emana hacia fuera desde el hueco.

(d) la repetición de los pasos (a) a (c) por todo el suelo contaminado hasta que se logra la distribución sustancialmente homogénea de la suspensión acuosa por la totalidad del suelo contaminado.