Extraccion de Vapores

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INTRODUCCIÓN

La biorremediacion consiste en utilizar microorganismos (bacterias) para resolver o

mitigar el problema, y es especialmente efectiva en el tratamiento de contaminantes

orgánicos, incluido el petróleo. Para que las bacterias puedan eliminar las sustancias

químicas dañinas, el suelo y las aguas subterráneas deben de tener la temperatura, los

nutrientes y la cantidad d oxigeno apropiados. Esas condiciones permiten que las

bacterias crezcan y se multipliquen, y asimilen mas sustancias químicas. Cuando las

condiciones no son las adecuadas, las bacterias crecen muy despacio o mueren, o

incluso pueden crear sustancias químicas más dañinas.

Si las condiciones del area no son las adecuadas, se intenta mejorarlas. Una manera

de hacerlo es bombeando aire al interior del suelo, así como nutrientes u otras

sustancias, como la melaza. A veces se añaden microbios si no los hay. Las

condiciones adecuadas para la biorremediacion no siempre se logran bajo la tierra.

En algunas aéreas el clima es muy frio o el suelo es demasiado denso. En esas aéreas

se puede recurrir a excavar y secar el suelo a la superficie, donde la mezcla del suelo

se calienta para poder mejorar las condiciones. También, pueden añadirse los

nutrientes necesarios, o puede añadirse oxigeno revolviendo la mezcla o haciendo

pasar aire a presión a través de ella. Sin embargo, algunas bacterias funcionan sin

oxigeno (anaerobias). Con la temperatura adecuada y la cantidad necesaria de oxigeno

y nutrientes, las bacterias pueden hacer su trabajo de “biocorregir” las sustancias

químicas.

A veces mezclar el suelo puede hacer que las sustancias químicas dañinas se

evaporen antes de que las bacterias puedan mediar con ellas. Para evitar que esas

sustancias químicas contaminen el aire, se pueden mezclar el suelo dentro de tanques

o edificaciones especiales donde las sustancias químicas que se evaporan se pueden

recolectar y tratar.

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Los microorganismos pueden ayudar a eliminar la contaminación de las aguas

subterráneas, al igual que del suelo. En este caso, el agua se mezcla con nutrientes y

aire antes de que sea reinyectada al terreno. También pueden bombearse nutrientes y

aire por los pozos de forma que la mezcla se produzca directamente en profundidad.

Los nutrientes y el aire añadido ayudan a las bacterias a biorremediar las aguassubterráneas. Una vez que se han eliminado las sustancias químicas dañinas, las

bacterias ya no tienen “comida” disponible y mueren.

La biorremediacion es muy segura, ya que depende de microbios que existan

normalmente en los suelos. Estos microbios son útiles y no representan un peligro para

las personas en el sitio.

Además, no se emplean sustancias químicas peligrosas. Los nutrientes que se añaden

para que las bacterias crezcan son fertilizantes de uso corriente en el césped o el

 jardín. La biorremediacion transforma las sustancias químicas dañinas en agua y gases

inofensivos, y por lo tanto, las destruyen totalmente.

Como principales ventajas de esta técnica se pueden indicar las siguientes:

-Es una técnica in situ, lo que evita la necesidad de extraer el suelo, e incluso el

contacto de los trabajadores con el suelo contaminado.

-Evita la liberación de gases dañinos al aire y se generan muy pocos residuos.

-Generalmente esta técnica no requiere tanto equipamiento ni trabajo como la mayoría

de los métodos alternativos. Por lo tanto, suele resultar mas económica.

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Como inconvenientes:

-No es de aplicación más que para la descontaminación de hidrocarburos

biodegradables.

-No suele ser efectiva más que en condiciones relativamente superficiales

-Presenta factores intrínsecos que al hacen completamente inviable en determinados

casos.

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METODOLOGÍA

Es un proceso relativamente sencillo que separa físicamente los contaminantes del

suelo. Como su nombre lo indica, consiste en la extracción de contaminantes del suelo

en forma de vapor. Por lo tanto, los sistemas de extracción de vapores del suelo sirvenpara retirar contaminaste que tienden a volatilizarse o a evaporarse con facilidad. Con

esta técnica se extraen compuestos orgánicos volátiles y algunos compuestos

orgánicos semivolatiles de la zona no saturada del subsuelo, que esta arriba de la capa

freática. Por medio de un sistema de pozos subterráneos se crea un vacio y los

contaminantes ascienden a la superficie en forma de vapor o gas.

A menudo, además de los pozos de extracción se instalan pozos de inyección de aire

para aumentar la corriente de aire y mejorar la tasa de remoción del contamínate. Otra

ventaja de la introducción de aire en el suelo es que puede estimular la biocorreccion

de algunos contaminantes.

La extracción de vapores del suelo se conoce también como volatilización in situ,

volatilización mejorada, aireación del suelo in situ, aireación forzada del suelo, remoción

in situ por chorro de aire o extracción al vacío.

Asperición de aire

Por sí sola, la extracción de vapores del suelo no puede retirar contaminantes de la

zona saturada del subsuelo, o sea la tierra empapada en agua que está debajo de la

capa freática. En los lugares donde la contaminación está en la zona saturada, se

puede usar una técnica llamada aspersión de aire junto con el sistema de extracción de

vapores del suelo. La aspersión de aire consiste en introducir aire por bombeo en lazona saturada para que los contaminantes asciendan en burbujas hasta la zona no

saturada, donde pueden extraerse por medio de los pozos del sistema de extracción de

vapores del suelo.

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Para que la aspersión de aire dé resultado, la tierra de la zona saturada debe estar 

suficientemente floja como para que el aire inyectado pueda escapar fácilmente y

ascender hasta la zona no saturada. Por lo tanto, la aspersión de aire actuará con

mayor celeridad en lugares con suelo de grano grueso, como arena y grava

Perfil de la extracción de vapores del suelo

• Se extraen contaminantes del suelo en forma de vapor.

• Proporciona una fuente de oxígeno que puede estimular la biocorrección de

algunos contaminantes.

• Es la técnica de tratamiento innovadora que más se usa.

Perfil de la aspersión de aire

• Extiende la acción de la extracción de vapores del suelo a contaminantes

presentes en el agua subterránea.

• Puede acelerar la limpieza en sitios de bombeo y tratamiento.

• Proporciona una fuente de oxígeno que puede estimular la biocorrección de

algunos contaminantes.

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Aplicación del método

El primer paso para construir un sistema de extracción de vapores del suelo consiste en

instalar pozos de extracción de vapor y pozos de inyección (o respiraderos) en la zona

contaminada. Los pozos de inyección de aire usan compresores de aire para forzar laentrada de aire en el suelo. Los respiraderos desempeñan la misma función que los

pozos de inyección, pero son pasivos: en vez de bombear aire, simplemente

constituyen un pasaje para que se introduzca aire en el suelo. Cuando el aire que entra

pasa por el suelo camino a los pozos de extracción, los contaminantes se evaporan de

los espacios entre las partículas del suelo, son arrastrados por el aire hasta los pozos y

allí se extraen.

Los pozos de extracción de vapores pueden ser verticales u horizontales.

Generalmente son verticales y penetran hasta las capas inferiores de la zona nosaturada. Los vapores extraídos con este proceso por lo general son sometidos a un

tratamiento de adsorción con carbón, incineración, oxidación catalítica o condensación.

También se han usado otros métodos, como tratamiento biológico y oxidación

ultravioleta. El tipo de tratamiento que se seleccione dependerá de los contaminantes

presentes y su concentración.

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OBJETIVO

Simular la contaminación de suelo, similar a la ocurrida en el estado de México, para

así poder aplicar el método de restauración de suelo denominado como “extracción de

vapores”, así como, probar la efectividad y eficiencia de dicho método.

Remediar la porción de suelo contaminado por hexano por medio del método de

extracción de vapores para así eliminar la mayor cantidad posible del contaminante

elegido para la simulación (hexano).

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Evaluar el desempeño de la técnica de extracción de vapores a pequeña escala.

• Estimar el porcentaje de hidrocarburo eliminado mediante la aplicación de esta

técnica.

• Monitorear la cantidad de hidrocarburo presente en el suelo a lo largo del

proyecto, por medio de determinación de TPH.

• Corroborar que las condiciones medioambientales influyen en el proceso de

remediación de suelos.

• Dar un reuso al hexano, una vez extraído del suelo, condensarlo para ser 

aprovechado nuevamente.

• Conocer las diferentes técnicas de remediación de suelos.

• Aplicar los conocimientos adquiridos en la clase de química.

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JUSTIFICACIÓN

La técnica de extracción de vapores, fue elegida ya que presenta amplias ventajas en

comparación con otras técnicas de restauración de suelos, como son:

• Es una técnica in situ, lo que evita la necesidad de extraer el suelo e incluso el

contacto directo con el suelo contaminado.

• Evita la liberación de gases dañinos al aire, aprovechando su recuperación como

producto de un proceso de condensación.

• Genera pocos residuos.

• No requiere demasiado equipamiento ni trabajo.

• Es económico.

• Es eficaz para retirar compuestos orgánicos volátiles.

• Estimula la biocorreción de algunos contaminantes.

• Es rápido.

• Concilia aspectos de seguridad ambiental autosustentable.

Por tales razones se ha decidido aplicar esta técnica para la restauración piloto por 

contaminación con hexano.

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MATERIAL

• 2 Mangueras de 1/2 para gas o Agua

• Bomba de Vacio• Compresor 

• Sistema de Aireación (tubular)

• Simulador (Regadera) de Campana de Extracción• Tubo o cilindro para atrapar vapores• Muestra de capas de tierra de una sola área

• 1 pecera

• Hexano

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VIABILIDAD

Debido a las características que presenta la técnica de extracción de vapores se ha

decidido usar como contaminante orgánico el hexano, para aprovechar las propiedades

volátiles de este compuesto, debido a que se trata de un hidrocarburo saturado de la

rama de los alcanos. Estas propiedades facilitarán la puesta en marcha de esta técnica

ya que ha sido especificado que para llevar implementar la técnica de extracción de

vapores es de vital importancia la volatilidad de los compuestos.

Otro aspecto que se analizó es la parte económica, ya que como la técnica no requiere

de gran cantidad de equipamiento, ni el uso de tecnología avanzada, se ha

determinado que es factible económicamente hablando.

La parte ambiental también influyó para le elección de esta técnica, como ya fue

mencionado con anterioridad, el uso de esta técnica, genera una insignificante cantidad

de residuos, además el producto de esta extracción se aprovechará, disminuyendo en

su totalidad la generación de residuos, principalmente la emisión de estos vapores a la

atmosfera.

La eficacia de la técnica de extracción de vapores, es otra característica importante, se

contó con un corto periodo de tiempo para llevar acabo la remediación del suelo

contaminado, por tal razón resultó conveniente la implementación de esta técnica ya

que requería un periodo de tiempo corto.

.

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ANÁLISIS DE COSTOS

$212.00 Estructura de aireación

$3.70 Tapón de pcvc

$45.47 Brocas

$75.00 1 L. Hexano (contaminante volátil)

$95.00 2 L. Hexano (contaminante volátil)

$300.00$731.17

3 pruebas de TPH´sTOTAL

OBSERVACIONES

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Se han realizado pruebas para determinar la cantidad de hidrocarburo presente en el

suelo dando como resultado lo siguiente:

FECHA PH TEMPERATURA

(°C)

TPH

(ppm)

14 de Octubre 2960

24 de Octubre 1950

Por medio de las pruebas de TPH realizadas se ha constatado una notable reducción

del contaminante en el suelo, dicha reducción fue de 1010 ppm, lo cual indica que la

restauración se esta llevando de una forma satisfactoria.

En un periodo de 10 días hubo una reducción del 65.87% del contaminante en

comparación con el primer resultado de la prueba de TPH.

.

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

14 de Octubre

24 de Octubre

CONCLUSIONES

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Debido a los resultados productos de las pruebas de THP´s realizados se ha

comprobado la efectividad y eficiencia de la técnica de extracción de vapores para la

eliminación de contaminantes orgánicos volátiles, la restauración del suelo se dio en

poco tiempo, cumpliendo así el objetivo planteado al inicio del proyecto.

Se comprobó que los factores medioambientales son importantes para el desarrollo de

fauna microbiana nativa presente en el prototipo, devolviendo las características

propias del suelo de la ciudad de Ramos Arizpe que fue de donde se tomó la muestra

de suelo.

Se conocieron técnicas alternativas que pueden desarrollarse sinérgicamente, para

eficientar y agilizar la técnica de extracción de vapores y así obtener mejores

resultados.

Al aplicar los conocimientos ya adquiridos en la clase de química, se facilitó la puesta

en marcha del proyecto, puesto que ya se tenían consideradas algunas de las

propiedades del contaminante orgánico, con lo cual se facilito la elección de este, para

poder simular el derrame de contaminante.

Se aprendió que es importante considerar diversos factores externos que afectan de

forma directa el desarrollo de la restauración de suelos, tales como, los factores

económicos, sociales, tecnológicos, humanos y climatológicos.

Sobre todo es importante considerar los factores medioambientales que son los que

influyen de forma directa en nosotros debido al ámbito profesional en el cual nos

desarrollaremos en un futuro.

BIBLIOGRAFÍA

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1.- página de internet

http://www.clu-in.org/download/citizens/sve-sp12-6.pdf 

2.-pagina de internet

http://www.miliarium.com/Prontuario/TratamientoSuelos/ExtraccionVapores.asp

3.- libro Suelos contaminadosRafael Fernández Rubio, Instituto Tecnológico Geominero de España – 1996

4.- Tecnologías de remediación para suelos  contaminados.Tania Volke Sepúlveda, Juan Antonio Velasco Trejo,Tania Volke Sepúlveda -2002

5.- Química ambiental de sistemas terrestresXavier Domènech - 20066.- Biotecnología moderna para el desarrollo de México en el siglo .Volumen 1

Francisco Bolívar Zapata, Carlos F. Arias Ortiz - 2002

ANEXOS

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CRONOGRAMA DE ACTIVIADES