Caracterización y descontaminación de suelos y aguas subterráneas

La mayor parte de las actividades industriales pueden ocasionar daños medioambientales provocados por accidentes, por la mala gestión de los residuos y por el incorrecto almacenamiento de las materias primas, dando lugar a que las sustancias contaminantes alcancen los suelos y, lo que es peor, las aguas subterráneas, contaminando los acuíferos y extendiendo la afección.

Desde la entrada en vigor del R.D. 9/2005 de 14 de enero, en el que se estableció la relación de actividades potencialmente contaminantes del suelo y los criterios y estándares para la declaración de suelos contaminados, los estudios de caracterización de la calidad del suelo en España han experimentado un crecimiento paulatino, que han derivado en un mejor conocimiento de los pasivos ambientales del territorio nacional.

Los estudios de caracterización de la calidad del suelo destinados a determinar el potencial pasivo ambiental de una parcela en la que se desarrolla o ha desarrollado una actividad potencialmente contaminante se pueden clasificar en dos:

1. Estudios de caracterización exploratoria: aquellos cuyo principal objetivo es determinar la potencial existencia de contaminantes en el subsuelo, mediante la toma de muestras de suelos y/o aguas subterráneas, que son analizadas en el laboratorio y cuyas concentraciones son comparadas con los NGR (niveles genéricos de referencia) del R.D. 9/2005 y normativas autonómicas específicas (por ejemplo para metales).
2. Estudios de caracterización detallada: aquellos cuyo objetivo es delimitar la extensión tridimensional de la contaminación y obtener todos aquellos datos que permitan realizar una correcta evaluación cuantitativa de los riesgos (ACR).

Para la caracterización del suelo deben acometerse planes de muestreo mediante la realización de sondeos manuales (hand auger), mecánicos con recuperación de testigo y/o calicatas.

Conocida la existencia de un nivel freático somero, deben instalarse piezómetros (imagen 1) que permitan el control piezómetrico y de calidad de las aguas subterráneas.

Por último, los ensayos de laboratorio deben estar enfocados a determinar la existencia de sustancias contaminantes relacionadas con la propia actividad productiva o con aquella actividad vecina que, por proximidad, pueda estar contaminando el terreno aguas arriba de la primera.

Con objeto de garantizar la calidad técnica de los informes de caracterización del suelo y ACR, las empresas encargadas de su realización deben disponer de acreditación ENAC, según norma UNE-EN ISO/IEC 17020.

Probada y delimitada la extensión de la contaminación en los suelos y/o aguas subterráneas asociadas, debe acometerse la realización de una evaluación cuantitativa de los riesgos para la salud humana y/o los ecosistemas, que determine la existencia o no de riesgo y defina las concentraciones máximas admisibles para cada contaminante, conviertiéndose éstas en los futuros objetivos de limpieza de aplicación en el emplazamiento.

Verificada la existencia de riesgo inadmisible, deberá acometerse un estudio de alternativas de remediación o limpieza, que concluya sobre la técnica o conjunto combinado de técnicas a aplicar en el emplazamiento, para alcanzar los objetivos fijados en tiempo y coste mínimo.

Tras la elección de la técnica o conjunto de técnicas de limpieza óptimas para el emplazamiento deberá redactarse un Proyecto de Recuperación, que describa detalladamente la técnica de limpieza (o conjunto de ellas) a desarrollar, los rendimientos previstos de recuperación, resultados de ensayos piloto, cronograma, plan de control y seguimiento durante los trabajos de recuperación y post-remediación, etc.

Existe una gran variedad de técnicas de remediación o limpieza de suelos y aguas subterráneas, de probada efectividad que se aplican habitualmente en España.

Las técnicas de remediación pueden clasificarse en:

• Técnicas in situ: aquellas que se aplican en el propio emplazamiento sin realizar una excavación previa de los suelos afectados.
• Técnicas ex situ: aquellas que se realizan en el propio emplazamiento o fuera de él, pero que requieren de la excavación previa de los suelos.

En la medida de lo posible debe priorizarse el tratamiento de remediación in situ, siguiendo el espíritu del R.D. 9/2005.

Además según los procesos que tengan lugar durante la recuperación, otra forma de clasificarlas sería:

1. Tecnologías biológicas.
2. Tecnologías fisico-químicas.
3. Tecnologías térmicas.
4. Técnologías de contección.

Tecnologías biológicas

Como su nombre indica, son aquellas técnicas en donde la componente biológica prima sobre el resto de procesos y todas ellas están enfocadas a favorecer la biodegradación de los contaminantes, mediante la potenciación de los microorganismos existentes en el suelo.

Entre ellas cabe citar:

• Bioventing: técnica in situ que consiste en extraer y/o inyectar aire en la zona no saturada del terreno para potenciar la biodegradación aeróbica. Aplicable a COV’s (compuesto orgánicos volátiles) no halogenados, gasolinas y gasóleos.
• Biosparging: técnica in situ que consiste en inyectar aire a bajo caudal en la zona saturada del terreno (bajo el nivel freático) para potenciar la proliferación de microorganismos degradadores. Aplicable a COV’s (Compuestos Orgánicos Volátiles) no haloganados y halogenados, gasolinas y gasóleos.
• Biopilas: técnica ex situ que consiste en apilar suelos excavados (imagen 3) en unas condiciones favorables para el desarrollo de microorganismos biodegradadores de contaminantes. Los suelos deben acondicionarse en cuanto al contenido de nutrientes y favorecer la aireación de los mismos mediante la inyección y/o extracción de aire. Aplicable a COV’s (Compuestos Orgánicos Volátiles) halogenados y no halogenados, gasolinas y gasóleos.
• Landfarming: técnica ex situ que consiste en disponer los suelos excavados en eras para posteriormente proceder a su arado y/o volteo (imagen 4) con el objetivo de potenciar la acción microbiana. Aplicable a COV’s (Compuestos Orgánicos Volátiles) halogenados y no halogenados, gasolinas y gasóleos.

Tecnologías fisico-químicas

Son aquellas técnicas de descontaminación, donde los procesos de índole física, química o fisico-química tienen lugar predominantemente durante el transcurso de la remediación de los suelos y/o aguas subterráneas.

Entre ellas cabe citar:

• Lavado de suelos: técnica in situ o ex situ, que consiste en infiltrar aditivos en la zona no saturada del terreno (in situ) o proceder al lavado de los suelos excavados en solución acuosa mezclada con agentes (ex situ). El lavado de los suelos se realiza mediante agentes quelantes, surfactantes, ajustadores de pH, disolventes, etc. Aplicable a un amplio abanico de sustancias contaminantes, incluidos los metales pesados.

• SVE: técnica in situ que consiste en extraer los vapores atrapados en la porosidad del suelo de la zona no saturada del terreno (Extracción de vapores o Soil Vapor Extraction), mediante una bomba de vacío conectada a una red de piezómetros (imagen 6), provocando un gradiente de presión/concentración. Aplicable a COV’s (compuesto orgánicos volátiles) halogenados y no halogenados, gasolinas y en menor medida a gasóleos.
• ByT: técnica in situ que consiste en la extracción mediante bombeo (imagen 6) de las aguas subterráneas contaminadas para posteriormente proceder a su tratamiento (Bombeo y Tratamiento o Pump & Treat). La tipología de bombas a utilizar puede ser muy diversa (eléctricas, neumáticas, etc.), así como los sistemas de tratamiento posterior (separación de fases mediante separadores de hidrocarburos, torres de aireación, filtros de carbón activo, etc.). Aplicable a un amplio abanico de sustancias contaminantes.

• ISCO: técnica basada en procesos de oxidación (in situ chemical oxidation) que consiste en inyectar agentes oxidantes en el subsuelo (imagen 5) para provocar la oxidación de las sustancias contaminantes, reduciendo su concentración y/o transformandolas en otras menos tóxicas o nocivas. Los agentes oxidantes comúnmente utilizados son: permanganato sódico y potásico, persulfato, ozono, nanopartículas de hierro de valencia cero (nZVI), peróxido de hidrógeno (reacción de Fenton), etc. Es aplicable para la reducción de las concetraciones de solventes clorados (TCE) y componentes de las gasolinas (BTEX, MTBE).

Tecnologías térmicas

Son técnicas que requieren del aporte de calor externo (elevación de la temperatura) para provocar la volatilización, estabilización u oxidación de las sustancias contaminantes presentes en los suelos.

Entre ellas cabe citar:

• Vitrificación: técnica in situ o ex situ que consiste en estabilizar los contaminantes presentes en los suelos mediante la aplicación de altas temperaturas. Aplicable a una amplia gama de compuestos contaminantes.
• Desorción térmica: técnica ex situ que consiste en calentar los suelos en un horno a temperaturas bajas a medias (90º-590°C) para volatilizar los contaminantes orgánicos y mercurio que se incorporan a una corriente de gas a tratar (oxidación catalítica) antes de su emisión a la atmósfera.
• Incineración: técnica ex situ que consiste en someter a los suelos a altas temperaturas (870º-1.370°C) para oxidar y volatilizar los contaminantes orgánicos.

Tecnologías de contención

Son técnicas de tratamiento ex situ, que no reducen las concentraciones de los contaminantes presentes en el suelo como todas las anteriores, sino que consisten en aislar o contener los suelos contaminados de forma que no representen un riesgo para el medioambiente.

Entre ellas cabe citar:

• Pasiva: consiste en la instalación de dispositivos físicos basados en diferentes técnicas aplicadas en obra civil (membranas de polietileno de alta densidad, barreras de arcillas, etc.) con la finalidad de aislar total o parcialmente el suelo para evitar la dispersión espacial de la contaminación.
• Vertido controlado: consiste en depositar los suelos en un vertedero, construido con las medidas de seguridad ambientales que aseguran la estanqueidad del mismo, evitando así la fuga de vapores o de lixiviados.

Para la remediación de suelos y aguas subterráneas contaminadas por hidrocarburos ligeros (gasolinas y gasóleos), la división de suelos de TÜV SÜD (Geotecnia 2000) viene utilizando desde el año 2000, Unidades de Tratamiento Medioambiental (UTM) diseñadas, construidas y operadas integramente con medios propios.

La UTM (imagen 7) realiza un tratamiento simultáneo sobre las aguas subterráneas (línea de aguas) e indirectamente sobre los suelos a través de la aspiración de vapores e inyección de aire desde la zona no saturada del terreno (línea de vapores).

Cuando un hidrocarburo entra en contacto con el terreno debido a un derrame accidental, se diferencian 4 fases:

1. Fase libre: hidrocarburo ligero (LNAPL, Light Non-Aqueous Phase Liquid) o pesado (DNAPL, dense non-aqueous phase liquid) que no se disuelve en las aguas subterráneas y que forma una fase no miscible en agua.
2. Fase vapor: los hidrocarburos tienden a emitir vapores que se concentran en los poros del suelo dentro de la zona no saturada.
3. Fase disuelta: los hidrocarburos aunque son poco miscibles en agua, se disuelven en la misma, contaminándolas.
4. Fase absorbida: los hidrocarburos presentan una mayor afinidad por los suelos que por las aguas, con lo que tienden a quedar absorbidos en los mismos. Cuanto más arcillosos y más contenido en materia orgánica mayor absorción.

Estas 4 fases en las que puede aparecer los hidrocarburos derramados en el suelo, se encuentran en equilibrio, por lo que si se actúa únicamente sobre una de ellas, con el tiempo se reequilibrarán, provocando el llamado efecto “rebote”.

Por este motivo, cada UTM dispone de los equipos necesarios para actuar directa o indirectamente sobre cada una de estas fases, mediante la aplicación de las siguientes técnicas de limpieza:

• Bombeo y tratamiento (pump&treat): actúa simultáneamente sobre la fase libre y la disuelta.
• Extracción de vapores (SVE, soil vapor extraction): actúa sobre la fase vapor.
• Inyección de aire (bioventing): actúa sobre la fase vapor y favorece los procesos de biodegradación.

Adicionalmente pueden completarse las actuaciones con lavados in situ de los suelos, mediante la inyección de agentes surfactantes que facilitan la desorción del hidrocarburo atrapado en el suelo, poniéndolo en disolución en las aguas subterráneas, desde donde es bombeado posteriormente a la UTM.

La división de suelos de TÜV SÜD (Geotecnia 2000) presta los siguientes servicios dentro del campo de los suelos contaminados:

• Investigación exploratoria y detallada de emplazamientos potencialmente contaminados.
• Informe Base de suelos.
• Análisis de riesgos (ACR).
• Informes preliminares de la situación del suelo (IPSS) según R.D. 9/2005.
• “Due diligence” ambiental.
• Informes de control y seguimiento ambiental.
• Proyectos de remediación “llave en mano”.
• Remediación de suelos y aguas subterráneas contaminadas.
• Informes de alternativas de recuperación según las MTD (mejores técnicas disponibles).
• Diseño y construcción de Unidades de Tratamiento Medioambiental (UTM).
• Ensayos de caracterización hidrogeológica y pruebas de vacío en piezómetros
• Campañas de ‘Soil Gas Survey’ y pruebas piloto previas a trabajos de descontaminación.
• Ensayos de biotratabilidad.