Aguas residuales de lavandería
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Las aguas residuales salen del proceso de lavado con energía adicional (calor), pelusa, tierra, tintes, agentes de acabado y otros químicos de los detergentes. [1] Algunas aguas residuales de lavandería van directamente al medio ambiente, debido a las fallas de la infraestructura hídrica . La mayoría va a plantas de tratamiento de aguas residuales antes de fluir al medio ambiente. Algunos químicos permanecen en el agua después del tratamiento, lo que puede contaminar el sistema hídrico. Algunos han argumentado que pueden ser tóxicos para la vida silvestre o pueden provocar eutrofización .
Influencias generales de las aguas residuales de lavandería
A partir de 2023, Estados Unidos cuenta con 2.538 instalaciones de lavandería industrial [2] que pueden descargar un promedio de 400 m 3 de aguas residuales cada día. [3] Anualmente, se producen alrededor de 5,11 km 3 de aguas residuales de lavandería.
Tratamiento de aguas residuales de lavandería
Existen varios parámetros en la evaluación de las aguas residuales de lavandería: temperatura, valor de pH, sustancias suspendidas, Cl 2 , sustancias sedimentarias, nitrógeno total, fósforo total , nitrógeno amoniaco, demanda química de oxígeno (DQO), demanda bioquímica de oxígeno (DBO 5 ), surfactantes aniónicos. [4]
Productos químicos en detergentes
Varios ingredientes comunes de detergentes son surfactantes , coadyuvantes , compuestos blanqueadores activos y agentes auxiliares. Los surfactantes se pueden clasificar en surfactantes aniónicos, catiónicos y no iónicos. El surfactante más utilizado, el sulfonato de alquilbenceno lineal (LAS), es un surfactante aniónico. En los coadyuvantes, el trifosfato de sodio, la zeolita A y el nitrilotriacetato de sodio (NTA) son las sustancias más importantes. Los compuestos blanqueadores activos suelen ser perborato de sodio y percarbonato de sodio . Las enzimas y los agentes blanqueadores fluorescentes se añaden a los detergentes como agentes auxiliares. [1]
Mecanismo
Daño ambiental de los surfactantes
Los surfactantes son agentes tensioactivos, ya que tienen propiedades tanto hidrofílicas como lipofílicas y se utilizan ampliamente en varios procesos de lavado. Con las colas lipofílicas, los surfactantes son biológicamente activos. Los surfactantes aniónicos tienen la capacidad de unirse a macromoléculas bioactivas como enzimas , ADN, péptidos, causando cambios en la carga superficial y el plegamiento de la cadena polipeptídica (estructura o diferente). El surfactante catiónico puede unirse a la membrana interna de las bacterias y de esta manera desorganizar las bacterias a través de su larga cadena alquílica. Los surfactantes no iónicos pueden unirse tanto a las proteínas como a la membrana de fosfolípidos, lo que lleva a la fuga de compuestos de baja masa molecular al aumentar la permeabilidad de las membranas y vesículas. Esto puede resultar en daños graves en las células o incluso la muerte celular. [5]
LAS y su biodegradación
El sulfonato de alquilbenceno lineal (LAS) con la fórmula C 12 H 25 C 6 H 4 SO 3 Na, también conocido como dodecilbenceno sulfonato de sodio , es el surfactante aniónico más utilizado en detergentes para ropa porque tiene un impacto ambiental mínimo por su fácil biodegradación.
Una biodegradación completa en condiciones aeróbicas consta de dos pasos: la biodegradación primaria y la biodegradación final. El primer paso comienza desde el carbono terminal de la cadena alquílica como oxidación omega, que puede comenzar desde uno o ambos extremos, y luego es seguida por la oxidación beta. Después del primer paso, el residuo son los sulfofenil(di)carboxilatos (SP(d)Cs), una molécula grande que puede participar en el segundo paso. El segundo paso ocurre solo cuando existen las bacterias necesarias. Se produce la escisión del anillo de benceno y la posterior desulfonación de los ácidos sulfofenil mono y dicarboxílicos. Después de la biodegradación en dos pasos, el LAS se degrada en dióxido de carbono, agua, sales inorgánicas y biomasa residual. Durante la biodegradación, se requieren varias bacterias específicas y oxígeno tanto en la oxidación omega de la cadena alquílica como en el proceso de escisión del anillo de benceno, por lo que esta biodegradación solo puede ocurrir en condiciones aeróbicas . [6] En condiciones anaeróbicas durante el proceso de tratamiento, el LAS no muestra cambios. Los investigadores también demuestran que el proceso de biodegradación está restringido a 20–40 mg/L e incluso inhibido a una concentración más alta, lo que conduce a la biodegradación incompleta del LAS en las plantas de tratamiento de aguas residuales. [7]
Daños de los constructores al medio ambiente
Los constructores de los detergentes son ablandadores de agua, que pueden eliminar los iones de calcio y magnesio mediante complexación o precipitación en agua dura que contiene altos niveles de calcio y magnesio.
El trifosfato de sodio , con una fórmula de Na 5 P 3 O 10 , es un coadyuvante ampliamente utilizado en detergentes para ropa, que puede provocar eutrofización causada por el fósforo (P). El P es necesario para la transferencia de energía, la formación de ADN, ARN y muchos otros metabolitos intermediarios. Solo el P en el ortofosfato puede ser asimilado por autótrofos , otros compuestos de P como el trifosfato de sodio pueden hidrolizarse química o enzimáticamente a ortofosfato. [8] El mecanismo se muestra a continuación. [9]
El exceso de fósforo puede provocar una producción excesiva de autótrofos, como las algas y las cianobacterias, lo que conduce a la eutrofización en una ruta de nutrientes inorgánicos. El enriquecimiento de nutrientes en lagos y embalses da lugar a la aparición de plantas flotantes microscópicas, algas y la formación de densas esteras de plantas flotantes de mayor tamaño que pueden producir oxígeno mediante la fotosíntesis. Cuando mueren y se hunden hasta el fondo, consumen oxígeno en la descomposición. Las bacterias que prosperan en este proceso consumen oxígeno. Con el agotamiento del oxígeno, los peces mueren y las bacterias anaeróbicas producen metano , sulfuro de hidrógeno y amoníaco , que pueden destruir el ecosistema.
Referencias
- ^ ab Steber, J., & Wiebel, F. Detergentes para ropa, 4. Ecología y toxicología. Enciclopedia de química industrial de Ullmann . doi :10.1002/14356007.o15_o15
- ^ "Estadísticas de la industria". IBISworld .
- ^ Ciabattia, I., Cesaro, F., Faralli, L., Fatarella, E., & Tognotti, F. (2009). Demostración de un sistema de tratamiento para la purificación y reutilización de aguas residuales de lavandería. Desalination , 245(1), 451-459. doi :10.1016/j.desal.2009.02.008
- ^ Šostar-Turk, S., Petrinić, I., y Simonič, M. (2005). Tratamiento de aguas residuales de lavandería mediante coagulación y filtración por membrana. Recursos, conservación y reciclaje , 44(2), 185-196. doi :10.1016/j.resconrec.2004.11.002
- ^ Ivanković, T. y Hrenović, J. (2010). Surfactantes en el medio ambiente. Arhiv za higijenu rada i toksikologiju , 61(1), 95-109. doi :10.2478/10004-1254-61-2010-1943
- ^ abc Scott, Matthew J. y Malcolm N. Jones. "La biodegradación de los surfactantes en el medio ambiente". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes 1508.1 (2000): 235-251. doi :10.1016/S0304-4157(00)00013-7
- ^ Patterson, DA, Metcalfe, IS, Xiong, F. y Livingston, AG (2001). Oxidación con aire húmedo de sulfonato de alquilbenceno lineal 1. Efecto de la temperatura y la presión. Investigación en química industrial e ingeniería , 40(23), 5507-5516. doi :10.1021/ie010293k
- ^ Correll, DL (1998). El papel del fósforo en la eutrofización de las aguas receptoras: una revisión. Journal of Environmental Quality , 27(2), 261-266. doi :10.2134/jeq1998.00472425002700020004x
- ^ ab McComb, RB; Bowers, GN; Posen, S. (1979). Fosfatasa alcalina . Nueva York: Plenum Press. p. 986. ISBN 0-306-40214-9.
