CONTROL DE LA CONTAMINACION EN LAS AGUAS RESIDUALES POR GRASAS Y ACEITES GENERADA POR LAS ACTIVIDADES INDUSTRIALES, SERVICIOS Y COMO INFLUYE EN EL COMPORTAMIENTO AMBIENTAL DE LA BIODEGRADABILIDAD DE LAS SUSTANCIAS DESENGRASANTES EN LOS ACEITES Y GRASAS

Las grasas y aceites causan un gran impacto ambiental en las aguas residuales, debido a que provocan que no haya un adecuado intercambio de oxígeno entre el agua y el aire.
Las grasas y aceites son compuestos orgánicos que se encuentran dispersos en el agua, no son biodegradables, son menos densos que el agua, se extienden por la superficie, creando películas que alteran los procesos biológicos del agua.
La grasa y el aceite forman placas visibles, su efecto mas notable tiene que ver con la oxigenación de los cuerpos de agua ya que, al crearse una película, esto impide el intercambio de aire-agua y la absorción de la radiación solar, afectando la actividad fotosintética, impidiendo así la producción de oxígeno disuelto.
Las grasas y aceites son compuestos orgánicos constituidos por ácidos grasos de origen animal, vegetal, mineral y aceites esenciales, igualmente los desengrasantes derivados de los hidrocarburos del petróleo, que utilizan hexano como disolvente afectando negativamente, ya que es un compuesto orgánico volátil e inmiscible al agua, los cuales causan daños ecológicos, como es producto combustible puede encenderse con fuentes de ignición.
Las grasas y aceites constan de esteres de propanotriol, glicerol y ácidos grasos, los cuales se les llama esteres triglicéridos, que son insaponificables a causa de esteroles, hidrocarburos, tocoferoles (compuestos liposolubles que forman parte de la vitamina E).
La realidad es que cuando la grasa y aceite se encuentran en temperatura ambiente se le conoce como grasa.
Sus propiedades físico químicas se caracterizan por:
• Ser insolubles en agua y solubles en la mayoría de disolventes orgánicos no polares como el benceno, cloroformo, eter.
• Poseen un carácter oleaginoso.
• Sus pesos específicos son menores que el peso específico del agua.
• Son fácilmente saponificables con los álcalis.
Su viscosidad está en la resistencia al deslizamiento, su capacidad de formar películas lubricantes, su alta viscosidad se debe a su estructura en las cadenas largas de sus moléculas de triglicéridos.
La densidad de los ácidos grasos y glicéridos aumentan al disminuir su peso molecular y al aumentar su grado de saturación.
Su tensión superficial es baja debido a la presencia de componentes polares de superficie activa como los monoglicéridos, fosfolípidos y jabones.
En su solubilidad se caracteriza por su virtual inmiscibilidad en el agua, siendo miscible en muchos solventes orgánicos no polares, su solubilidad depende de las propiedades termodinámicas del soluto y el disolvente y la fuerza de la atracción entre sus moléculas.
Siendo el sistema alimentario global el medio que mas impacta el Medio Ambiente, por medio de la emisión de gases de efecto invernadero, la deforestación, la perdida de biodiversidad, la contaminación del agua y suelos, el uso intensivo de los recursos naturales y la generación de residuos.
Las grasas y aceites comercialmente se agrupan de la siguiente manera:
• Aceites minerales.
• Aceites vegetales.
• Aceites esenciales.
• Aceites de origen animal.
El método inicial más eficiente para eliminar el 60% de volúmenes de residuos de grasas y aceites es el empleo de las trampas de grasa, solo que requieren de limpieza y atención frecuente, con el fin de conseguir rendimientos importantes.
Las trampas de grasa deben de tener un máximo de retención de 30 minutos al caudal máximo.
Las ineficiencias de las trampas de grasa se dan por el mantenimiento inadecuado que provoca saturación, obstrucción y malos olores y afecta la capacidad de la separación. Estos son los factores que impiden que retengan la grasa correctamente causando problemas en las tuberías, en los sistemas alternos y en el alcantarillado.
Igualmente, la degradación de los desengrasantes cuando llegan a las plantas de tratamiento debe ser la actividad mas importante por su actividad microbiológica, en su capacidad de descomponer los microrganismos en el medio ambiente.
El impacto ambiental de los productos químicos esta determinado por su ecotoxicidad, la cual es alta en el caso de los tensoactivos como resultado de la actividad superficial y su acción perjudicial sobre las membranas celulares; es importante establecer los limites permitidos para los distintos tensoactivos, evaluar el impacto de las comunidades de los ambientes que las reciben, comparando la sensibilidad de las especies a los distintos tensoactivos o a las diferentes condiciones para los mismos tóxicos y establecer las relaciones entre la toxicidad y los parámetros de la molécula.
La importancia de la biodegrabilidad constituye uno de los principales procesos de transformación de los compuestos xenobióticos (sustancias extrañas como contaminantes ambientales, que incluyen aditivos y carcinógenos) en el medio acuático.
Durante el proceso de la biodegracion los microrganismos utilizan dichos compuestos como fuente de energía, siendo las bacterias las que desarrollan rutas catabólicas (moléculas que se descomponen, para liberar energía) más pequeñas de degradación para obtener fuentes de carbono, energía, nutrientes o simplemente para desintoxicar el agua residual.
Se distinguen tres modelos de biodegracion:
• Biodegradación primaria ocurre en el sustrato que permite la perdida de los sustratos en las propiedades, características de la molécula intacta, esta relacionada con la perdida de su capacidad de formar espuma o la reducción de la tensión superficial.
• Biodegradación avanzada cuando la molécula del sustrato se divide en segmento más pequeños.
• Biodegradación final, ultima o mineralización, es la que, a través de una secuencia de ataques enzimáticos, reduce el sustrato a la estructura más simple posible. Acá se engloba los procesos realizados por agentes microbiológicos medioambientales que convierten la materia orgánica compleja en compuestos mas simples que puedan ser utilizados como nutrientes y generar energía además de ser transformados en material inorgánico después de varios procesos químicos.
La biodegracion se puede generar bajo diferentes niveles ambientales de oxígeno:
• En condiciones aerobias, el flujo de oxígeno excede a la demanda que la actividad bacteriológica pueda requerir.
• Condiciones anaerobias, en ella se puede distinguir dos tipos de situaciones:
1-Aquellas donde la velocidad de consumo de oxígeno exceda a la velocidad de difusión (condiciones anoxicas).
2-Aquellas donde el oxigeno es totalmente excluido, condiciones estrictamente anaerobias.
Es importante saber que en el proceso de biodegradación de compuestos orgánicos intervienen las características físicoquímicas del medio como el: oxigeno disuelto, temperatura, pH, luz, concentración de nutrientes, igualmente las características físico-químicas del compuesto como la estructura, solubilidad, concentración, los microrganismos presentes en tipos y concentración.
Los contaminantes más usuales se encuentran en los tensoactivos, los cuales se utilizan en multitud de aplicaciones como en los detergentes, productos de cuidado personal, pinturas, insumos para la industria textil, pesticidas, polímeros productos farmacéuticos, minería, industria petrolera, papelera, etc.
Tras su uso sea doméstico, industrial, comercial, servicios; los tensoactivos o los productos de degradación pasan a las aguas residuales, donde no es posible ser completamente degradados por las plantas de tratamiento de las aguas residuales, por lo tanto, son considerados como importantes contaminantes acuáticos, hoy se requieren que estos sean lo mas inocuos posible para el medio ambiente, es decir que sean fácilmente biodegradables y de baja toxicidad.
Hoy es de gran importancia que la biodegradación se de mediante la actividad microbiológica en el agua residual, los tensoactivos deben ser degradados por los microorganismos en el medio ambiente en el menor tiempo posible.
Además, la biodegradabilidad de la sustancia es uno de los aspectos mas importantes en la evaluación del impacto ambiental y uno de los factores mas importantes para
determinar su comportamiento en el medio ambiente, por ello la importancia de conocer y evaluar la biodegradabilidad de los tensoactivos.
El impacto ambiental esta determinado en los productos químicos por su ecotoxicidad, hoy el impacto en los tensoactivos es relativamente alta como resultado de su actividad superficial y su acción perjudicial sobre las membranas celulares.
Por lo tanto, es necesario establecer límites para los distintos tensoactivos, estableciendo su relación de toxicidad y los parámetros de la molécula.
Los tensoactivos son agentes de superficie, con aplicaciones en sus propiedades de solubilidad, detergencia, resistencia a la dureza del agua, por sus propiedades emulsionantes, dispersantes y humectantes.
Estos constan de una de dos partes estructurales: grupo hidrófilo y una cabeza hidrocarbonada, lo cual le confiere propiedades como la capacidad de esparcimiento y absorción en la interfase agua/aire, la formación de emulsiones y micro emulsiones, formación de micelas.
Los tensoactivos se clasifican según su aplicación:
• Aniónicos de iones orgánicos de carga negativa, los cuales son:
LAS, Lineal Alquilbencenos sulfonatos.
SAS, Alcanos sulfonatos secundarios.
AES, Alcoholes eter sulfatos.
AS, Alcoholes sulfatos.
• No iónicos que no originan iones:
APE o APEO, Alquil fenoles etoxilados.
NPE o NPEO, Nonilfenol etoxilados.
OPE o OPEO, Octifenoles etoxilados.
AE o AEO, Alcoholes etoxilados.
• Catiónico de iones orgánicos carga positiva:
QAC, Sales de amonio cuaternario.
TMAC, Haluros de Alquil trimetil amonio.
DMAC, Haluros de Alquil dimetil amonio.
BDMAC, Haluros de Alquil bencil dimetil amonio.
DADMAC, Haluros de dialquil dimetil amonio.
DTDMAC, Cloruro de bi (Alquil grasa hidrogenada) dimetil amonio.
DEEDMAC, Cloruro de dietil ester dimetil amonio.
• Anfotericos; grupos funcionales que puede ionizarse confiriendo a los compuestos carácter aniónico o catiónico.
• Siliconados, de carácter hidrófobo de la polisiliconas.
• Fluorados, sustituyen los átomos de hidrogeno por átomos de flúor, el más conocido, el teflón.
• Poliméricos, el tipo bloque e injerto, o sea hidrófilos y lipofílicos, se utilizan como humectantes y detergentes o como aditivos de deshidratación, los mas conocidos son: oxido de etileno, oxido de propileno.
• Biotensoactivos, moléculas biológicas orgánicas de propiedades surfactantes o tensoactivas producidas de superficies vivas de células microbianas o excretados al medio extracelular. Son sustancias: péptidos, ácidos grasos, fosfolípidos, glicolípidos, antibióticos, lipópeptidos. Siendo los de menor toxicidad y mayor biodegradabilidad.
Desde el punto de vista comercial los tensoactivos mas utilizados son los: LAS, AES, AS, APE, AE, QAC, siliconados, fluorados, poliméricos y los Biotensoactivos.
Según la Norma UNE-EN ISO 862:1996
“Un detergente es un producto especialmente formulado para la limpieza mediante un proceso que desarrolle fenómenos detergencia”.
Su gran numero de aplicaciones y de las numerosas ventajas que presentan los tensoactivos en el ámbito industrial, económico y sanitario desde el punto de vista ambiental, estos son considerados como un importante contaminante del medio acuático.
Su presencia en el medio acuático, causan espumas en los ríos y estaciones depuradoras de las aguas residuales, aireación, coagulación y sedimentación, son tóxicos para los microorganismos de lodos activados o biopelículas, contaminan los acuíferos, causan efectos tóxicos sobre los organismos en el medio receptor, provocan la disminución de la tasa de reoxigenacion de la calidad del agua, generan residuos tóxicospara los seres humanos.
A raíz del creciente consumo de tensoactivos, así como sus posibles repercusiones ambientales, se han promulgado normas para el control y uso de estas sustancias.
En Alemania se exige a biodegracion de los tensoactivos partiese del 80%, en la Directiva (73/404/CEE, establece prohibir la comercialización de los tensoactivos que contengan sea inferiores al 90%.
En el reglamento (CE) N° 648/2004 del Parlamento Europeo y del concejo de 31 de marzo de 2.004 sobre detergentes, persigue una mayor protección del medio ambiente, impone que los ensayos deben ser de Biodegradabilidad final y no ya sobre la inicial.
La biodegradabilidad primaria se considera satisfactoria en un nivel mínimo del 80%.
• El análisis de los tensoactivos aniónicos se debe realizar con la sustancia activa de azul de metileno. (MBAS).
• Los análisis de los tensoactivos no iónicos se debe de realizar con la sustancia al bismuto (BiAS).
• Los análisis de los tensoactivos catiónicos se debe realizar con la sustancia activas al azul de disulfina (DBAS).
• Los tensoactivos de los detergentes se consideran biodegradables si el nivel de biodegradabilidad (mineralización), es de un 60% en un plazo de 28 días de acuerdo a la OCDE.
Las variables que influyen en la Biodegradación:
_ Tipos de Microorganismos:
Establecer el método de ensayo de la biodegradabilidad donde estará destinado el proceso de depuración, en el caso de los detergentes, limpiadores, desengrasantes y desinfectantes, deben estar encausada a las aguas residuales.
Donde el inoculo debe provenir del medio ambiente, ya que permite a los microorganismos aclimatarse a las condiciones del ensayo elegido, ya que los tensoactivos se usan principalmente en medios acuosas.
_ Presencia de oxigeno libre, debe se el medio fundamental para el desarrollo de los microorganismos aerobios, que se deben de utilizar como agente oxidante de los sustratos orgánicos.
_ La temperatura, debe de estar para determinar la biodegradabilidad entre el 20 – 25 °C.
_ La luz tiene una influencia para el desarrollo de los microorganismos, se recomienda que la luz sea difusa.
_ La concentración del tensoactivo, debe ser la más baja posible.
Los tensoactivos es uno de los principales componentes de las formulaciones, los cuales deben de comprender entre un mínimo del total de la formulación, sin embargo, su presencia en las aguas residuales ocasiona efectos indeseables. A razón a su influencia negativa en la fauna y la flora, provocando eutrofización, inhiben el
crecimiento de algas, para los humanos los detergentes son tóxicos, a causa de sus alergias, esto implica que hoy se requiere tensoactivos de baja toxicidad y fácilmente biodegradables.
Se concluye que la concentración inicial de los tensoactivos, es la influencia basada en su biodegradabilidad para que las grasas y aceites sean solubilizados por los tensoactivos y deben ser descompuestos por los microorganismos para que la limpieza y la eliminación de la suciedad ambientalmente sea segura.
Se concluye que los tensoactivos deben de reducir la tensión superficial, permitiendo que las grasas y aceites se mezclen con el agua, facilitando así la remoción en las superficies, solubilizando las grasas y aceites, igualmente deben de solubilizar y formar micelas que la encapsulen, formando así una emulsión permitiendo que la suciedad
sea más fácil de eliminar.
Spangel Productos Biodegradables, durante sus años de funcionamiento se ha especializado en la biodegradabilidad de sus tensoactivos, para nosotros ha implicado diseño y una buena selección de moléculas para que estas se degraden fácilmente por los microorganismos, las cuales se les permiten evaluar y cuantificar su biodegradabilidad bajo condiciones aerobias.
Se ha tenido en cuenta los siguientes aspectos.
• Diseño molecular del tensoactivo, es lo más importante.
• Origen de las materias primas, aquellas que sean de fuentes renovables.
• Las condiciones ambientales, para que su biodegradación ocurra principalmente en presencia del oxigeno y por la acción de los microorganismos.
• Las sustancias terminadas se han sometido a pruebas estandarizadas para determinar su Biodegradabilidad final a los 28 días.
• Se evalúan los componentes para que los tensoactivos se descompongan en componentes sencillos y no tóxicos