OPCIÓN E: QUÍMICA AMBIENTAL

OPCIÓN E: QUÍMICA AMBIENTAL
E1 Contaminación atmosférica
Un contaminante del aire puede ser descrito como una sustancia que no está
normalmente presente en el aire, o como una sustancia que está normalmente presente,
pero que excede en cantidad. Los contaminantes del aire primarios son el monóxido
de carbono, los óxidos del nitrógeno, el dióxido de azufre, las partículas en suspensión
y los (Tabla 1). Los contaminantes del aire secundarios son componentes formados
por la reacción en el aire de los contaminantes primarios.
Contaminantes primarios
Dióxido de carbono
Fuente natural
CO2 Oxidación
metano
incompleta
Métodos de eliminación
del Reactor térmico de gases de
combustión o Convertidor
catalítico
Óxidos del nitrógeno
Procesos biologicos o tormentas Motor de mezcla pobre
electricas
Dióxido de azufre SO2
Erupciones volcánicas
Partículas en suspensión
Arena, humo, polen, bacterias
Compuestos
volátiles
orgánicos plantas (arroz….)
Cámaras de sedimentación,
Precipitación electrotática
Convertidor catalítico
Métodos de eliminación
Reactor térmico de gases de combustión
Los gases de combustión procedentes del motor de un coche son combinados con más
aire, y reaccionan a causa del calor de los gases de combustión. El monóxido de
carbono se convierte en dióxido de carbono, y los hidrocarburos que han quedado sin
quemar entran igualmente en combustión.
Motor de mezcla pobre
Ajustando el carburador se pueden cambiar las proporciones de aire y combustible. De
modo que cuanto más grande sea el cociente entre ambos menos monóxido se emite al
tiempo que tiene lugar una combustión completa. Desafortunadamente esto produce
unas temperaturas más altas por lo que se produce más óxido de nitrógeno. Cuanto
menor es el cociente menos NOx pero más monóxido de carbono será emitido.
Convertidor catalítico
Los gases contaminantes calientes se hacen pasar por un catalizador de platino, rodio o
paladio. Esto oxida totalmente el monóxido de carbono y los hidrocarburos sin quemar,
y además cataliza la reacción entre el monóxido de carbono y el óxido de nitrógeno.
2CO( g )  2NO( g )  2CO2 ( g )  N2 ( g )
Dióxido de azufre
El dióxido de azufre puede ser quitado de los gases contaminantes de la quema de
carbón “limpiando” con una disolución alcalina de calcita, CaCO3 , y óxido de calcio,
CaO . El lodo resultante es usado para rellenar la tierra o como yeso natural,
CaCO4 .2H 2O , para hacer cartón yeso.
CaCO3 (s)  SO2 ( g )  CaSO3 (s)  CO2 ( g ) SO2
CaO(s)  SO2 ( g )  CaSO3 (s)
2CaSO3 (s)  O2 ( g )  4H2O( g )  2CaCO4 .2H2O(s)
Un método más moderno, conocido como combustión en lecho fluido, supone el
quemar el carbón en un lecho de calcita que elimina el azufre como CaSO3 o el CaSO4
como el carbón quemado.
Precipitación electrostática
Las partículas en suspensión son partículas sólidas o líquidas suspendidas en el aire. Las
partículas más grandes pueden depositarse bajo la influencia de la gravedad en las
cámaras de sedimentación. Para las partículas más pequeñas se puede usar una cámara
de precipitación electrostática. Las partículas en suspensión cargadas son atraídas por
los electrodos con carga contraria, los cuales son agitados periódicamente tal que las
partículas agregadas se desprenden al fondo del precipitador, donde pueden ser
quitadas.
E2 Depósitos ácidos
Lluvia ácida
Técnicamente la lluvia ácida que también cubre la precipitación en forma de nieve,
granizo, niebla y rocío es conocida como sedimentación húmeda. Estos ácidos también
pueden ser transformados químicamente en la atmósfera en gases y sales antes de
depositarse sobre el suelo bajo la influencia de la gravedad. Esto es conocido como
sedimentación seca y ocurre, por ejemplo, con el dióxido de azufre, que puede ser
depositado como gas o como sal. Como se ha visto, el agua pura de lluvia contiene
dióxido de carbono disuelto en forma de ácido carbónico, que le concede un pH de 5,65.
La lluvia ácida es entonces descrita como una precipitación con un pH menor que 5,6.
Se forma a efecto de la presencia de óxidos de azufre y nitrógeno en la atmósfera.
Efectos medioambientales de la lluvia ácida
La lluvia ácida puede tener efectos devastadores sobre la vegetación, los peces y otros
tipos de vida acuática, los edificios y los seres humanos.
El aumento de la acidez en el suelo produce el desplazamiento de importantes nutrientes
como el Ca 2 , el Mg 2 y el K  . La reducción en el Mg 2 puede reducir los niveles de
clorofila y consecuentemente afectar a la capacidad de las plantas para realizar la
fotosíntesis, atrofiando el crecimiento y acusando la pérdida de hojas. También desplaza
el aluminio desde las rocas al suelo. La presencia del ión de aluminio Al 3 , daña las
raíces e impide a los árboles la extracción de suficiente agua y nutrientes para
sobrevivir.
Por otra parte, la vida acuática es muy sensible al pH. Un pH por debajo de 6 el número
de peces sensibles como el salmón y algunos peces pequeños se reduce, como el de los
insectos larva y las algas. Los caracoles no pueden sobrevivir si el pH es inferor a 5,2 y
por debajo 5,0 muchos especies animales microscópicas desaparecen. Por debajo de un
pH de 4,0 los lagos están eficazmente muertos.
Piedras como el mármol que contienen carbonato de calcio son erosionadas por la lluvia
ácida. En presencia del ácido sulfúrico el carbonato de calcio reacciona para formar
sulfato de calcio, el cual puede ser llevado por el agua de lluvia, exponiendo a la vez
más piedra a la corrosión. Las sales pueden formarse también dentro de la piedra lo cual
puede hacer que esta se parta y se desintegre.
CaCO3 (s)  H2 SO4 (aq)  CaSO4 (aq)  CO2 ( g)  H2O(l )
Respirar en un aire ácido irrita la mucosidad de las membranas e incrementa el riesgo de
enfermedades respiratorias tales como el asma, la bronquitis o enfisema pulmonar. En
aguas ácidas hay mayor probabilidad de envenenamiento por iones como el Cu 2 y
Pb 2 desprendidos de tuberías, y elevados niveles de aluminio en el agua pueden estar
ligados con la enfermedad del Alzheimer, una forma de demencia senil.
E3 El efecto invernadero
Los problemas del calentamiento global están asociados al escape de dióxido de
carbono procedente de la combustión de combustibles fósiles y la forma en que el
dióxido de carbono actúa como un gas de efecto invernadero. De hecho, debido a su
abundancia, el vapor de agua es el principal gas de efecto invernadero en la atmósfera.
Sin embargo, los enlaces en la molécula de dióxido de carbono absorben radiación de
diferente longitud de onda que los enlaces en las moléculas de agua. Aunque solo
constituye el 0,03% de la atmósfera, el dióxido de carbono juega un papel clave para
que la temperatura media global sea de aproximadamente 15ºC. Los efectos que los
otros gases de invernadero tienen en el calentamiento global dependen tanto de su
concentración en la atmósfera (su abundancia) como de su habilidad para absorber
radiación. Aparte del vapor de agua, el dióxido de carbono influye en un 50%
aproximadamente al calentamiento global. Los clorofluorocarbonados, CFCs, resultan
miles de veces más efectivos absorbiendo calor que el dióxido de carbono. Sin embargo,
debido a que su concentración es tan pequeña su influencia se limita a un 14%.
Influencia de los gases de invernadero en el calentamiento global
Evidencias de muestras de diferentes capas de hielo tomadas de Groenlandia muestran
que han tenido lugar grandes fluctuaciones en la temperatura global en el pasado. Sin
embargo, la mayoría de los científicos ahora aceptan que la rápida tasa de cambio actual
en el calentamiento global es una consecuencia directa del incremento de las emisiones
de gases invernadero, que han aumentado considerablemente desde el comienzo de la
Revolución Industrial.
La predicción de las consecuencias del calentamiento global son complejas y no
siempre se está de acuerdo acerca de ellas, como también es difícil evidenciar
conexiones directas entre el incremento de las emisiones de gases de invernadero y los
cambios en los patrones del ‘clima’ tales como las inundaciones, tormentas y huracanes.
Los dos efectos mayores son:


Cambios en la agricultura y en la biodistribución como causa del calentamiento
global.
Aumento del nivel del mar debido a la expansión térmica y al deshielo de las
capas de hielo polares y de los glaciares
Se supone un aumento del riesgo de algunas enfermedades tales como la malaria debido
a que los mosquitos se mueven a climas más cálidos. Las economías de ciertos países
pueden sufrir cambios en los patrones en el turismo, y los problemas para mantener un
suministro global suficiente de agua dulce para beber son fáciles de complicarse.
E4 Disminución de la capa de ozono
Formación y desaparición del ozono en la estratosfera.
La capa de ozono en la estratosfera está entre los 12 y 50 Km sobre la superficie
de la Tierra. El ozono de la estratosfera está en equilibrio dinámico con el oxígeno, y
está continuamente formándose y descomponiéndose. El doble enlace en el oxígeno se
rompe por la alta energía procedente de la radiación ultravioleta (λ = 242 nm) del sol
para formar átomos. Esos átomos de oxígeno se llaman radicales, porque poseen
electrones desapareados que son muy reactivos. Un radical de oxígeno puede reaccionar
con una molécula de oxígeno para formar una molécula de ozono:
O=O (g) + UV (alta energía) → 2O*(g)
O3 (g) + O*(g) → 2O2 (g)
Los enlaces en el ozono son más débiles, con lo que la radiación ultravioleta de
menor energía los romperá. Cuando éstos se rompen, ocurre el proceso inverso, y el
ozono se descompone en una molécula de oxígeno y un radical de oxígeno. El radical
puede entonces reaccionar con otra molécula de ozono para formar dos moléculas de
oxígeno:
O3 (g) + UV (baja energía) → O2 (g) + O*(g)
O3 (g) + O*(g) →2O2 (g)
La tasa de producción de ozono es igual a la tasa a la tasa de la destrucción de
ozono. Este tipo de equilibrio se conoce como estado de equilibrio. Como la formación
y desaparición del ozono absorbe una gran cantidad de radiación ultravioleta, la capa de
ozono sirve de protección de la superficie de la Tierra de la radiación perjudicial. Este
estado de equilibrio ha sido alterado por contaminantes destructores del ozono, de los
cuáles los principales son cloroflúorocarbonos (CFCs), y óxidos de nitrógeno.
Alternativas para los CFCs.
Desde el protocolo de Montreal en 1987, el uso de CFCs está siendo retirado
progresivamente. Aún así, debido a su baja reactividad se espera que permanezcan en la
atmósfera en unos 80 años como mínimo. Éstos destruyen la capa del ozono porque la
radiación ultravioleta rompe el enlace C-Cl, que es bastante débil. Los sustitutos para
los CFCs deben tener unas propiedades como una baja reactividad, baja toxicidad, y
también una baja inflamabilidad. Además, no deben absorber la radiación infrarroja. De
otra manera actuarán como gases que favorezcan el efecto invernadero. Los más
inmediatos sustitutos son los HCFCs, es decir los hidrocloroflúorocarbonos como el
CHF2Cl, porque se descomponen más fácilmente y no aumenten en la estratosfera.
Otras alternativas están siendo investigadas para ser usadas como refrigerantes, como
los HFCs, hidrofluorocarbonos, pero son inflamables y también contribuyen al
calentamiento global.
E5 Oxígeno disuelto en agua
La importancia del oxígeno disuelto en agua y la demanda biológica de oxígeno.
A 1 atmósfera de presión y una temperatura de 20 º la solubilidad máxima del
oxígeno en agua es de aproximadamente 0,009 g / dm3. Aunque este valor es pequeño,
es importante, ya que la mayoría de platas acuáticas y animales necesitan oxígeno para
su respiración aeróbica. Los peces necesitan los más altos niveles, en torno a 0,003
g/dm3 para poder vivir; y sin embargo las bacterias no necesitan tanto. Para mantener el
balance y la diversidad en el mundo acuático los niveles de oxígeno no deben ser
menores de 0,006 g / dm3.
Cuando la materia orgánica se descompone aeróbicamente en el agua, agota toda la
cantidad de oxígeno disuelto. La demanda biológica de oxígeno (DBO) es una medida
del oxígeno disuelto, requerido para descomponer la materia orgánica en agua
biológicamente. Normalmente, esta magnitud se mide durante un periodo de 5 días. El
agua que tiene una alta DBO sin medios para reponer el oxígeno, no será capaz de
mantener la vida acuática. Un río que fluye rápidamente puede ir recomponiendo su
pureza, porque el agua se oxigena por la acción mecánica por la cuál fluye. Los lagos
tienen poco flujo y la re oxigenación es mucho más lenta o ni siquiera ocurrirá. El agua
pura tiene una DBO de menos de 1 ppm (0,001g/dm3); el agua con una DBO en torno a
5 ppm se considera como contaminada.
Medición de la DBO.
La DBO de cualquier muestra de agua puede ser determinado por el método Winkler.
Esa muestra de agua se satura con oxígeno hasta que la concentración inicial de oxígeno
disuelto se conoce. Se mide un determinando volumen de la muestra y se incuba a una
cierta temperatura durante 5 días mientras los microorganismos en el agua oxidan el
material orgánico. Un exceso una sal de manganeso (II) se añade a la muestra. En un
medio alcalino los iones del manganeso (II) se oxidan a óxido de manganeso (IV):
2Mn2+(aq) + 4OH- (aq) + O2 (aq)
2MnO2 (s) + 2H2O (l)
Después se añade ioduro de potasio, que se oxida por el óxido de manganeso (IV) en
una solución ácida para formar ioduro:
MnO2 (s) + 2I-(aq) + 4H`+ (aq)
2Mn2+(aq) + I2 (aq) + 2H2O (l)
El iodo desprendido se valora después con una solución estándar de tiosulfato de sodio.
I2 (aq) + 2S2O3 2-(aq)
S4O6 2-(aq) + 2I-(aq)
Por ultimo, conociendo el número de moles de iodo producidos, la cantidad de oxígeno
presente en la muestra de agua se puede calcular y de ahí su concentración.
Descomposición aeróbica y anaeróbica.
Si hay suficiente oxígeno presente, el material orgánico y los óxidos se descomponen
aeróbicamente y los óxidos. La descomposición anaeróbica involucra a los organismos
que no necesitan oxígeno. Los productos están en su forma reducida y normalmente
huelen mal y son tóxicos.
Elemento
Descomposición anaeróbica.
Carbono
Descomposición
aeróbica.
CO2
Nitrógeno
NO3-
NH3 + aminas
Azufre
SO42-
H2S
Fósforo
PO43-
PH3
CH4
Eutroficación.
Los nitratos procedentes de la ganadería intensiva y el exceso de uso de
fertilizantes, junto con los fosfatos procedentes de los fertilizantes y detergentes, se
acumulan en los lagos. Actúan como nutrientes y aumentan el ritmo de crecimiento de
las plantas y algas. Esto puede ocurrir también en áreas de lento movimiento de agua de
mar. Normalmente, cuando las plantas y algas mueren se descomponen aeróbicamente
formando dióxido de carbono y agua. Sin embargo, si el crecimiento es excesivo y el
oxígeno disuelto no es suficiente para ello, entonces la descomposición sea anaerobia.
Los hidruros formados como el amonio, el sulfuro de hidrógeno y la fosfina, no sólo
huelen mal sino que contaminan el agua. Más especies morirán, como resultado de la
descomposición anaeróbica, y el lago se verá casi desprovisto de vida, proceso
denominado como Eutroficación.
Contaminación térmica.
La solubilidad del oxígeno en el agua depende de la temperatura. Como la
temperatura ha aumentado, la solubilidad disminuye. Al mismo tiempo la tasa
metabólica de los peces y otros organismos aumenta, con lo que aumenta la demanda de
oxígeno. Muchas industrias usan agua como refrigerante, y los descuidados escapes de
agua caliente llega a los ríos puede causar considerable contaminación térmica.
E6 Tratamiento de aguas
Toxinas en el agua contaminada.
Los productos contaminantes del agua provienen de una gran variedad de puntos:
Pesticidas: incluyen lo insecticidas como del DDT, herbicidas, y fungicidas.
Dioxinas: Éstas se forman cuando los materiales que se desechan contienen compuestos
clórico-orgánicos, y no son incinerados a temperaturas suficientemente altas. Las
dioxinas son muy persistentes en el medioambiente, y son extremadamente tóxicos.
Difeniles policlorados: Éstos contiene de uno a diez átomos de cloro enlazados
directamente a una molécula difenil. Éstas son químicamente estables y tienen una alta
resistencia eléctrica, con lo que se usan en transformadores y captadores. Al igual que
las dioxinas, persisten en el medioambiente y se acumulan en tejidos bastante pesados.
Afectan a la eficiencia reproductiva, perjudica la habilidad para aprender en los niños, y
se cree que son cancerígenos.
Nitratos: Este tipo de contaminante se introducen en el agua, proviniendo de la
ganadería y del uso de fertilizantes artificiales. También se mezclan con el agua cuando
estos nitratos provienen de la lluvia ácida. Los nitratos son solubles en agua, por lo que
tienden a acumularse en puntos de aguas residuales.
Metales pesados: En este grupo se destacan el cadmio, el mercurio y el plomo:
En el caso del cadmio, éste se presenta en zonas de trascurso de agua en minas
de cinc, en las baterías recargables, revestimientos metálicos, en los pigmentos
naranjas en esmaltes y en algunas pinturas.
El mercurio está presente en fungicidas para las preparaciones de semillas
baterías, termómetros de mercurio, y en la electrólisis industrial de salmuera
usando un electrodo de mercurio.
El plomo aparece por ejemplo del uso del plomo tetraetil en la gasolina con
plomo, en las tuberías de plomo y en las baterías de los coches.
Tratamientos para el agua malgastada.
El agua desperdiciada tratada en los trabajos de tratamiento de aguas residuales
contiene materia en flotación, iones disueltos y una serie de microorganismos. El
objetivo con el tratamiento es la separación este material adicional para poder reciclar el
agua fresca. Las tres etapas esenciales son:
En un primer tratamiento se separa en torno a un 60% del material sólido y alrededor de
un tercio de los desechos de la demanda de oxígeno. El aumento de aguas residuales se
pasan por unos gruesos filtros mecánicos para separar objetos grandes como , papel,
trapos Esto se pasa entonces a una cámara de arena donde la arena y los pequeños
objetos se depositan. De aquí, pasa a un tanque de sedimentación, donde los sólidos en
suspensión, al igual que el lodo se depositan. Una mezcla de hidróxido de calcio y de
sulfato se añaden según la siguiente reacción:
Al2 (SO4)3 (aq) + 3 Ca (OH)2 (aq)
2Al(OH)2 (s) + 3CaSO4 (aq)
Los dos reactivos se combinan para dar hidróxido de aluminio, el cuál precipita,
llevando consigo partículas en suspensión, un proceso conocido como floculación. Las
grasas se separan entonces desde la superficie del tanque. Todo esto se descarga
entonces en una vía fluvial o se pasa para llevar a cabo la segunda parte del tratamiento.
En el segundo tratamiento se separan un 90 % de las bacterias y material orgánico del
oxígeno. En un principio se degradan los residuos aeróbicamente usando oxígeno y
baterías. En uno de los métodos usa filtros trampa. El material orgánico se degrada por
la acción de las bacterias a la vez que los residuos del agua van cayendo y se filtran.
Otro método más efectivo es el proceso del lodo activado. Las aguas residuales se tratan
con oxígeno puro en un tanque de sedimentación. El lodo que se va depositando
contiene microorganismos activos que actúan sobre los residuos orgánicos, y algunos
de ellos son reciclados. El agua que emerge se descarga entonces en una vía fluvial
donde posteriormente será desinfectada con cloro u ozono antes de ser apta para su
consumo.
Por último, en el tercer tratamiento, se separan los iones de los metales pesados,
fosfatos y nitratos. Los iones de los metales y los fosfatos se separan por precipitación.
El sulfato de aluminio o el óxido cálcico pueden ser usados para hacer precipitar los
fosfatos:
Al3+ + PO4 3+ (aq)
AlPO4 (s)
3Ca2+ (aq) + 2PO43- (aq)
Ca3 (PO4)2 (s)
Los iones metálicos pueden precipitar añadiendo hidróxido de calcio o carbonato de
sodio. Por ejemplo:
Cr3+ (aq) + 3OH- (aq)
Cr (OH)3 (s)
Los nitratos no se pueden separar fácilmente por procedimientos químicos.
E7 Suelo
La tierra es una mezcla compleja de materia orgánica e inorgánica, incluyendo
organismos vivos. La degradación del suelo, la cual disminuye la producción agrícola,
puede ser causada por una variedad de factores humanos, como la acidificación, la
desertización, la contaminación, la erosión y la salinización. En algunas partes del
mundo, particularmente en los países que más dependen de la agricultura para obtener
ingresos, hay una preocupación considerable sobre el ritmo de degradación de la tierra.
En Haití, por ejemplo, la erosión producida por la tala de árboles, la sobreexplotación de
los pastos y otras actividades humanas ha dejado hasta un tercio del suelo dañado
irreversiblemente.
 Salinización es el resultado del riego continuo del suelo. Después de que el agua
se haya evaporado las sales disueltas se quedan atrás. Las sales por sí mismas
pueden alcanzar niveles tóxicos, pero normalmente las plantas mueren porque
son incapaces de absorber agua del suelo salado.
 Disminución de los nutrientes: Cuando las cosechas son recolectadas,
remueven los nutrientes y minerales que han absorbido del suelo mientras
crecían. A causa de la creciente agricultura intensiva sin las adecuadas prácticas
de control ni las aportaciones externas, estos nutrientes no están siendo
reemplazados.
 La polución del suelo es causada por el uso de pesticidas y fertilizantes. Estos
productos pueden perturbar el desarrollo de la cadena alimenticia, reducir la
biodiversidad del suelo y, en última instancia, arruinar el suelo. Los agentes
contaminantes también pueden contaminar agua superficiales y filtrarse en
acuíferos.
Materia orgánica del suelo
Es bien sabido que el estiércol animal y el compost son buenos nutrientes para la tierra,
proveyendo no sólo minerales sino materia orgánica también. La Materia Orgánica del
Suelo (en inglés SOM) es el término utilizado generalmente para representar los
constituyentes orgánicos del suelo. Incluye tejidos vegetales y animales, productos de su
descomposición parcial y la biomasa de la tierra.
Identificables en la SOM procedentes de la descomposición de las plantas son los
materiales orgánicos de masa molecular alta como los polisacáridos y las proteínas, y
sustancias más simples como azúcares, aminoácidos y otras moléculas pequeñas. El
producto final de esto es conocido como humus, que es por lo tanto una mezcla de
sustancias químicas simples y complejas de origen vegetal, animal o microbiano.
Biológicamente, el humus provee una fuente de energía y una fuente de los elementos
nutritivos esenciales fósforo, nitrógeno y azufre. Físicamente, el humus ayuda a retener
la humedad y de esta manera aumenta su capacidad para soportar condiciones de sequía,
y mejora la formación de una buena estructura del suelo. A causa de su color oscuro el
humus absorbe calor, y de este modo ayuda a calentar el suelo frío durante la primavera.
Químicamente, el humus puede actuar más bien como arcilla con su capacidad de
intercambio de cationes. Contiene sitios activos que le permiten atarse a nutrientes
catódicos. Esto no solo los hace más accesibles para las plantas, sino que también los
previene de ser arrastrados por la lluvia o el riego. Los cationes tóxicos, como los de
metales pesados, también se pueden atar al humus, previniendo que afecten a un
ecosistema más amplio. Además aumenta la habilidad de la tierra para mantener un pH
constante actuando como un protector ácido-base.
Contaminante
Hidrocarbonos y otros Compuestos
Orgánicos Volátiles ( COVs; en inglés
VOCs), incluyendo los semi-volátiles
(COSVs; en inglés SVOCs).
Sustancias agroquímicas
Hidrocarbonos poliaromáticos
Bifenilos policlorados, BPCs (en
inglés PCBs)
Compuestos de estaño
Fuente
Transporte, disolventes y procesos
industriales.
Pesticidas, herbicidas y fungicidas.
Combustión incompleta de carbón,
petróleo, gas, madera y basura.
Usado como refrigerante y aislante en
equipo eléctrico, como transformadores y
generadores.
Bactericidas y fungicidas usados en papel,
madera, textil y pintura protectora.
E8 Residuos
Lidiar con los materiales usados es uno de los problemas más acuciantes de nuestro
tiempo. En el pasado, la mayoría de la basura era simplemente vertida, quemada o tirada
en vertederos. La incineración y los vertederos son todavía utilizados en alto grado, pero
existe una tendencia creciente a reciclar muchos materiales. La tabla 4 contiene los
métodos de deshacerse de los residuos.
Tabla 4 Métodos para deshacerse de los residuos.
Método
Vertedero cerrado
Ventajas
Método eficiente para
lidiar
con
grandes
volúmenes.
La zona puede ser usada
para construir edificios u
otros usos comunitarios.
Económico
Práctico (para el volquete)
Vertedero al aire libre
Vertedero submarino
Fuente de nutrientes.
Desventajas
Los residentes locales pueden
objetar.
Una vez lleno, necesita tiempo
para asentarse, y puede requerir
mantenimiento según se vaya
liberando el metano.
Causa polución del aire y de
aguas subterráneas.
Peligro
para
la
salud:
incrementa el número de
roedores e insectos.
Antiestético.
Peligro para la fauna marina.
Incineración
Reciclado
Práctico y económico.
Reduce el volumen.
Requiere
un
espacio
mínimo.
Produce residuos estables
inodoros.
Puede ser usado como
fuente de energía.
Proporciona un ambiente
sostenible.
Contamina el mar
Caro de construir y funcionar.
Puede
producir
agentes
contaminantes, p. ej. dioxinas si
no se quema eficientemente.
Requiere energía.
Caro.
Dificultad
para
separar
diferentes materiales; no es
posible en todos los casos.
Reciclaje
La importancia de reciclar metales como el aluminio ya ha sido discutida en el capítulo
9. Reciclar no es un fenómeno nuevo. Muchos materiales son ahora reciclados en
muchos países, y los ayuntamientos organizan horarios de recolección o lugares para los
distintos tipos de materiales. Existen algunos tipos especializados de reciclado, como el
de los cartuchos de tinta usados, pero muchos países ahora rutinariamente organizan el
reciclado de papel, metales, vidrios y plásticos (Tabla 5).
Tabla 5
Material
Metales
Papel
Vidrio
Plásticos
Reciclado
Descripción
Principalmente aluminio y acero. Los
metales son clasificados, después
fundidos
y
entonces
re-usados
directamente o añadidos al estadio de
purificación de metales formado por sus
minerales.
Llevados a la planta, clasificados por
calidad. Lavados para eliminar tintas,
etc., hechos una mezcla para formar
nuevos tipos de papel, como papel de
periódico o papel higiénico.
Clasificado por colores, lavado,
triturado, fundido y después moldeado
en forma de nuevos productos.
El plástico industrial ya está clasificado,
pero el doméstico tiene que ser
clasificado primero. Degradado a
monómeros por pirólisis, hidrogenación,
gasificación y agrietamiento termal,
entonces, repolimerizados.
Comentarios
Particularmente importante para
metales como el aluminio, el
cual
requiere
grandes
cantidades de energía para ser
producido directamente de sus
minerales.
Se requiere energía para
transportarlo. Vegetación en
descomposición puede dar el
mismo rendimiento.
El vidrio no se degrada durante
el proceso de reciclado, por lo
que se puede reciclar muchas
veces.
Menos agentes contaminantes
formados, y la energía necesaria
es menor que para fabricarlos
de petróleo. Mejor reutilizar
que reciclar.
La Sociedad Americana de Plásticos ha desarrollado un código para ayudar a los
consumidores a identificar y clasificar diferentes tipos de plástico (Tabla 6).
Tabla 6
Códigos de reciclado de plástico
Símbolo
Abreviación
PET
HDPE
PVC
LDPE
PP
PS
OTROS
Nombre
Tereftalato
polietileno
Usos comunes
de Botellas
de
bebidas
gaseosas y bandejas de
comida precocinada.
Polietileno de alta Botellas de leche y líquidos
densidad
lavavajillas.
Cloruro de polivinilo Bandejas de comida, film
transparente, botellas de
refrescos
a
base
de
extractos, agua mineral y
champú.
Polietileno de baja Bolsas de plástico y de
densidad
basura.
Polipropileno
Tarrinas de margarina,
bandejas de carne para
meter en el microondas.
Poliestireno
Envases de yogur, espuma,
bandejas de pescado o
carne,
cajas
de
hamburguesas y cartones de
huevos, vasos de máquinas
expendedoras, cubertería de
plástico
y
embalajes
protectores de artículos
electrónicos y juguetes.
Cualquier
plástico p. ej. melamina, la cual es
que
no
esté usada a menudo en platos y
comprendido
en vasos de plástico.
alguna
de
las
categorías anteriores.
Residuos radiactivos
Esencialmente, los residuos nucleares pueden ser divididos en residuos de nivel alto y
nivel bajo. Los residuos de nivel bajo, incluyen objetos como guantes de goma, toallas
de papel y ropas protectoras que han sido utilizadas en zonas donde se manejan
materiales radioactivos. El nivel de actividad es bajo, y la semivida de los isótopos
radioactivos es corta generalmente. Los residuos de nivel alto tienen una alta actividad,
y generalmente los isótopos tienen semividas largas, así que los residuos continuarán
siendo activos durante un largo periodo. La mayoría de los residuos de nivel alto
proceden de barras de combustible gastadas o del reprocesamiento de combustible
nuclear gastado.
Almacenamiento y eliminación de residuos
Residuos de nivel bajo
Se utilizan diferentes métodos para eliminar los residuos de nivel bajo. Aunque muchos
gobiernos han prohibido esta práctica, algunos residuos son simplemente descargados
directamente en el mar, donde se diluyen. Como la descomposición produce calor, es
mejor almacenar los residuos en enormes tanques de agua fría llamados estanques,
donde pueden perder mucha de su actividad. Antes de que sean vertidos en el mar se
filtran a través de una resina de intercambio de iones, la cual extrae el estroncio y el
cesio, los dos elementos responsables de mucha de la radioactividad. Otros métodos de
eliminación incluyen guardar los residuos en contenedores de acero dentro de cámaras
acorazadas revestidas de hormigón.
Residuos de nivel alto
Durante el reprocesamiento del combustible gastado cerca del 96% del uranio es
recuperado o reutilizado. Sobre el 1% es plutonio, el cual es un combustible valioso
para los reactores reproductores rápidos. El 3% restante es residuo líquido de nivel alto.
Un método usado para tratar esto es la vitrificación. El residuo líquido es secado en un
horno y después metido en un crisol con material cristalizador. El material derretido es
vertido en tubos de acero inoxidable, donde solidifica. El aire circula entre los
contenedores para mantenerlos fríos. A causa de la alta actividad y la larga semivida
algunos de los residuos continuarán activos durante cientos o miles de años. El
problema es como almacenarlo sin peligro durante este largo tiempo. Actualmente, la
mejor solución parece ser revestirlos con hormigón y enterrarlos en sitios profundos y
remotos geológicamente estables, como minas en desuso y rocas graníticas. El tema es
que el material radioactivo puede eventualmente filtrarse hasta la superficie acuática y
de ahí al agua potable.