GESTION DE RESIDUOS EN UN LABORATORIO DE ANÁLISIS DE SUELOS
Ostinelli, M. M.y D. A. CarreiraINTA. Instituto de Suelos. CC 25. CP: 1712. [email protected]
RESUMEN
La actividad desarrollada en laboratorios de investigación da origen a residuos muy diversos que resultan potencialmente peligrosos para el ser humano y el ambiente, y por ello es necesario reducir su volumen, su diversidad y su peligrosidad. El objetivo del presente trabajo ha sido definir un tratamiento adecuado que permita minimizar la cantidad y la peligrosidad de aquellos residuos cuya generación no pueda evitarse. Para ello se evaluaron las técnicas analíticas y las corrientes de desecho de los distintos ensayos, como así también la compatibilidad y las posibilidades de reutilización de las mismas para el acondicionamiento del residuo final. Posteriormente se definió, implementó y evaluó un modelo de gestión. Mediante la aplicación de dicha gestión se logró disminuir el volumen y la peligrosidad de los residuos generados, además de darle utilidad a algunas corrientes de desechos para el acondicionamiento del residuo final. Ventajas adicionales de la gestión propuesta son la accesibilidad de la misma, el beneficio económico que resulta de disminuir el volumen de residuos que debe entregarse al operador y la disminución de potenciales problemas ambientales, al tratar los residuos en el lugar donde se generan, minimizando el traslado de la contaminación fuera del mismo
PALABRAS CLAVE: residuos, laboratorios, gestión INTRODUCCIÓN
La actividad desarrollada por los laboratorios de análisis químico en general requiere de insumos que entrañan riesgos para la salud de quienes los manipulan, y conducen a la generación de residuos con peligrosidad potencial tanto para la salud humana como para el medioambiente. Como es sabido, en nuestro país, la eliminación de residuos especiales o peligrosos se encuentra reglamentada tanto por la legislación nacional (Ley 24051/92, Decreto 831/93) como por diversas legislaciones provinciales. En ellas se establecen cuáles son las sustancias que resultan peligrosas, las que de ser liberadas directamente al ambiente afectarían su calidad. Conciente de esta problemática, en el año 2005 el INTA estableció el Programa de Gestión de Residuos Peligrosos y Patogénicos (Res. CD-231/05), que permitió abordar y uniformar las acciones desarrolladas en ese sentido. En ese marco, la Red de Laboratorios de Suelos, Aguas y Vegetales del INTA (RILSAV), inició acciones para reducir el volumen y la peligrosidad de los residuos originados como consecuencia de su actividad.
Es necesario mencionar que los residuos generados en laboratorios de investigación son, en general, muy diversos y de volúmenes pequeños, y es difícil su gestión utilizando los circuitos habituales, los cuales están pensados para residuos de origen industrial, poco diversos y de volúmenes grandes, es por ello que requieren una atención especial.
Una revisión de los reactivos utilizados habitualmente en un laboratorio de análisis de suelo evidencia el empleo de una gran variedad de sustancias que, al permanecer en los residuos, los convierte en peligrosos, debiendo preverse su gestión, con costos adicionales. En consecuencia, cuando se encara este tipo de tareas, el primer objetivo es reducir no sólo la generación y el volumen, sino también la diversidad y la peligrosidad de los residuos.
Entre los principales ensayos desarrollados en un laboratorio de análisis de suelos se encuentran aquellos que permiten estimar la materia orgánica del suelo, a través de una digestión húmeda por mezcla sulfocrómica, o el nitrógeno orgánico, para lo cual se utiliza una digestión Kjeldahl. Las corrientes de desechos de estos ensayos habitualmente incluyen compuestos de cromo y mercurio o selenio, por lo que se les ha dedicado especial atención, dado la peligrosidad que los mismos implican. Así, se investigó la posibilidad de eliminar dichas sustancias de los residuos o, al menos, de reducir su volumen, trabajando sobre las técnicas analíticas. En este sentido, se ha puesto el esfuerzo en la implementación de
metodologías más limpias, en las que se busca reemplazar los reactivos de mayor peligrosidad, como así también en el uso de técnicas en escalas reducidas que, por emplear menor cantidad de reactivos, disminuyen el costo y el volumen de residuos generado. Esta tarea se desarrolla de manera conjunta con laboratorios privados e integrantes de otras Instituciones, participantes del Grupo de Normalización IRAM-SAGPyA, con el objetivo de incorporar las modificaciones evaluadas en las metodologías que están en normalización. El objetivo del presente trabajo fue definir un tratamiento adecuado que permita minimizar el volumen y la peligrosidad de aquellos residuos especiales o peligrosos cuya generación no pueda evitarse, segregando y acondicionándolos convenientemente, de acuerdo con la legislación vigente, para su entrega al Operador.
MATERIALES Y MÉTODOS
La gestión planteada apuntó, en principio, a eliminar o minimizar la generación de residuos peligrosos, luego a su reutilización y finalmente a reducir la peligrosidad de aquellos que no admiten estas opciones, para una eliminación controlada de los mismos.
- Se trabajó en la identificación, caracterización y cuantificación de las sustancias consideradas peligrosas en la legislación vigente, y que son utilizadas en los ensayos realizados en el laboratorio, priorizando aquellas técnicas que son aplicadas sobre un mayor número de muestras, para evaluar las posibilidades de gestión de sus residuos.
- Se evaluaron las corrientes de desecho de los ensayos, identificando las características de peligrosidad de las mismas.
- Se investigó la manera de reducir la peligrosidad y el volumen de aquellos residuos cuya generación no podía evitarse. Para ello se evaluó la compatibilidad y las posibilidades de reutilización de las distintas corrientes desechos para el acondicionamiento del residuo final (Vogel, 1989) y se implementó un modelo de gestión.
- Se evaluaron las características de los residuos finales (metodología de EPA, SW – 846) - Se definió el destino mas adecuado para los residuos generados
RESULTADOS
En función de la cantidad generada y por tratarse de desechos especiales o peligrosos se priorizaron para su tratamiento los residuos provenientes de los ensayos de nitrógeno orgánico (método Kjeldahl) y carbono oxidable (método de Walkley y Black) en suelo, y el ensayo de cloruros (método de Mohr) sobre muestras de agua, planteándose la gestión conjunta de los mismos (Tabla I)
Tabla I: Peligrosidad de residuos de los ensayos de N orgánico, C oxidable y Cloruros
Característica de Peligrosidad Límites en la legislación (lixiviados de barros) Ensayo Especie peligrosa Tipo Concentración (mg/l) pH Residuo generado (mg/l) medido pH Nitrógeno orgánico (Kjeldahl) Cu+2 Y22 100 110 12.1 Carbono Oxidable (Walkley-Black) < 1 1.9 Cloruros (Mohr) Cr+6 Y21 5 neutro 134 7.9 Los desechos de Carbono oxidable están compuestos por los restos del suelo sobre el que se realiza el ensayo y la solución resultante de los productos de reacción. El Cr+6, especie considerada peligrosa, proveniente del K2Cr2O7 y empleado como oxidante en la reacción,
es reducido durante el ensayo (en parte por la reacción con el suelo y el resto al ser titulado con la Sal de Mohr (Fe(NH4)2(SO4)2), o sea que en el residuo se lo encuentra prácticamente
en su totalidad como Cr+3. En este sentido debe destacarse que el Cr+6 es quien tiene efectos altamente perjudiciales para el ser humano (es cancerígeno) y el ambiente, debido a su elevada solubilidad en agua, lo que le permite el traslado en la naturaleza y el ingreso a los organismos vivos. El cromo trivalente, en cambio, no posee esas características de movilidad y peligrosidad, no siendo considerado sustancia peligrosa o cancerígena (EPA,
1998, Convenio de Basilea, legislación nacional). En base a lo expresado se planteó la necesidad de asegurar la permanencia del Cr en estado reducido, agregando, al finalizar el ensayo y antes de verter el residuo en el bidón, un exceso de Sal de Mohr.
Los desechos provenientes del ensayo de cloruros en agua contienen Cr+6, del K
2CrO4
utilizado como indicador. Por ello, se planteó su reducción con Sal de Mohr (de manera similar al análisis de carbono oxidable), utilizando medio ácido, provisto por H2SO4, y
ferroína como indicador, para ser vertidos junto con los residuos del ensayo de carbono. Dado que los desechos provenientes de la destilación del ensayo de N presentan exceso de NaOH y pH alcalino, se pensó en la posibilidad de utilizarlos para el acondicionamiento de los residuos anteriormente mencionados.
De esta manera se produciría la alcalinización y precipitación del Cr(OH)3 junto con el
Cu(OH)2, especie también considerada peligrosa, proveniente del catalizador utilizado en el
ensayo de N. Previo a la evaluación del residuo resultante se investigó el pH del mismo, ya que la mayor precipitación de ambos hidróxidos sólo podría asegurarse con un pH > 8 (Vogel, 1989). Como en esta primera experiencia, y en función de las cantidades vertidas, el pH era menor a 8, se alcalinizó la suspensión con el agregado de NaOH hasta lograrlo. Se usó NaOH por tratarse de un álcali que ya se encontraba en la mezcla de residuos, y además por su efectividad como precipitante (Bertini, 2009).
Por decantación y posterior trasvase del sobrenadante (S/N) fue posible aislar las especies peligrosas, que se encontraban precipitadas en el barro. (Tabla II)
Tabla II: Peligrosidad de los residuos después del tratamiento Característica de Peligrosidad
Concentración (mg/l) pH
Especie
peligrosa Tipo S/N Barro(lixiviado) S/N Lixiviado
Cr+6 Y21 < 1 <1
Cu+2 Y22 <2 <2 8.4 8.4
En función de las características del sobrenadante, que cumple con las exigencias legales, se decidió que era factible su vertido en las vías de desagüe habituales, si previamente era neutralizado. No ocurrió lo mismo con el barro, el que debe permanecer a pH básico para asegurar la permanencia de los hidróxidos metálicos como tales, y que debe ser entregado al operador para su disposición final en relleno de seguridad. Mediante la gestión propuesta se aseguran condiciones adecuadas para la disposición final de compuestos potencialmente peligrosos (Cr+3, reducido, e Cu(OH)2, ambos precipitados en el barro). (Figura 1)
Figura 1: Esquema de gestión de residuos de C oxidable, N orgánico y cloruros en agua C ox – suelo Cr+6/Cr+3 Cloruros – agua Cr+6 Reducción Cr+6 Cr+3 Titulación con Sal de Mohr
(pH ácido y ferroína) Reducción
Cr+6
Cr+3 Exceso de Sal de Mohr
(pH ácido y ferroína) N Kjeldahl – suelo Destilado Cu+2 - NaOH pH alcalino Alcalinización Primer enjuague erlenmeyer Decantación Sobrenadante
Control Cr+6 y pH Control pH Barro
Alcalinización a pH 8.4 Operador Neutralización Dilución Desecho en
desagües Neutralización Dilución N Kjeldahl – suelo Titulación
Además se investigaron los residuos generados por los ensayos de fósforo extraíble sobre muestras de suelo (métodos Bray-Kurtz I y Olsen), planteándose una gestión individual. El residuo resultante de la extracción del P de la muestra contiene como sustancia peligrosa NH4F. Dado que nuestra legislación considera peligrosos todos los compuestos inorgánicos que contengan el ión fluoruro (Y32), a excepción del CaF2, se planteó la posibilidad de tratar
estos residuos con Ca(OH)2. La reacción permite obtener CaF2, un compuesto de muy baja
solubilidad y que por no ser considerado peligroso puede eliminarse en las vías de desagüe habituales después de su dilución. Por otro lado, durante el desarrollo de la colorimetría se utiliza tartrato de antimonio y potasio, además de una alícuota de la solución de NH4F
proveniente de la etapa anterior, lo que llevó a individualizar como peligrosos al F- (Y32) y al
Sb (Y27). Este residuo únicamente fue tratado con Ca(OH)2 para neutralizar el NH4F, pero el Sb permanece en el residuo, por lo que debe ser colectado y entregado al operador.
Sobre el resto de los desechos, los que luego de ser tratados adecuadamente pueden ser eliminados por las vías habituales de desagüe urbano, se adoptaron las pautas de acondicionamiento recomendadas por la Unidad de Residuos Peligrosos de la SAyDS (Laprovitta, 2006), o sea neutralización de las soluciones de ácidos y bases inorgánicas de bajas concentraciones (menores a 1N), utilizándose los desechos con ambas características para la neutralización recíproca, y dilución antes del vertido en los desagües habituales. El cuadro siguiente resume los cambios en la peligrosidad de los residuos tratados
RESIDUO SIN TRATAR RESIDUO TRATADO
Ensayo Especie Tipo Tratamiento Especie Tipo Operación de Eliminación
C Oxidable Cr +6/Cr+3 en solución Cloruros CrO4K2 CrO4Ag2
Y21 Barro: Cr(OH)3
y Cu(OH)2 H13 Y35 Operador: Relleno de Seguridad (AnexoIII:D5) Destilación Cu(OH)2 Y22 Figura 1 Sobrenadante
Nivel admisible - desagüe habitualDesecho en N orgánico Titulación: solución ácida Sustancia corrosiva H8 Neutralización
Dilución Nivel admisible -
Desecho en desagüe habitual NH4F Y32 Reacción con Ca(OH)
2
Desecho no
peligroso - desagüe habitualDesecho en P
extraíble
K(SbO)C4H4O5 Y27 - K(SbO)C4H4O5 Y27 Operador
Distintos
ensayos bases diluidas Ácidos y corrosiva H8Sustancia NeutralizaciónDilución Soluciones diluidasnivel admisible - desagüe habitualDesecho en CONCLUSIONES
Mediante la implementación de los tratamientos mencionados se logró disminuir el volumen y la peligrosidad del residuo generado, mientras que la neutralización mutua de desechos ácidos y alcalinos permitió darles una nueva utilidad, al tiempo que se redujo la peligrosidad del residuo final. Una ventaja adicional de la gestión propuesta es que permite disminuir potenciales problemas ambientales, al tratar los residuos en el lugar donde se generan, minimizando el traslado de la contaminación fuera del mismo.
Finalmente debe destacarse la accesibilidad de la gestión y el beneficio económico que resulta de disminuir el volumen de residuos que debe entregarse al operador.
BIBLIOGRAFÍA
• Vogel, A.I. 1989. Vogel`s textbook of quantitative chemical analysis. 5º ed. Rev: Jeffery, G.H; J. Bassett; J. Mendham; R.C. Denney. Ed. Longman Scientific and Technical. 877 p. • Ley 24051/92. Régimen de desechos peligrosos. Decreto Reglamentario 831/93.
• EPA.1998. Toxicological Review of Trivalent Chromium. www.epa.gov
• EPA. SW – 846. Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods. • M. L Laprovitta. 2006. Gestión de residuos líquidos generados en los Centros de Atención
de la Salud. Unidad de Residuos Peligrosos. SAyDS de la Nación.
• Bertini, L. M. 2009. Gestión de residuos generados en Laboratorios de Enseñanza de la Química de Entidades Universitarias. Inst. de Inv.. e Ing. Ambiental. Univ. de San Martín
