Tcnica De Electroremediacin Para Restaurar Suelos Contaminados

Tcnica De Electroremediacin Para Restaurar Suelos Contaminados

I. PRESENTACIN DEL PROYECTO1.1 Titulo Tcnica De Electroremediacin Para Restaurar Suelos Contaminados1.2 Descripcin general de la situacin El suelo es un recurso muy importante tanto a nivel rural como urbano. En las ltimas dcadas, a nivel global, el suelo se ha ido deteriorando, especialmente en los lugares en que las actividades econmicas se hacen importantes, abusando del medio ambiente y tambin degradando y contaminando este recurso natural con metales pesados.Entre las actividades que son fuentes de contaminacin por metales pesados se encuentran: la minera, la agricultura, uso de combustibles fsiles, la industria electrnica, la industria qumica, lugares de deposicin de basura1.3 Contextualizacin de la Zona de Influencia del proyectoEn pases como Per, donde la actividad econmica minera es fundamental, esta produce un importante impacto ambiental debido a las mltiples fuentes de contaminacin que presenta esta actividad. Algunas de stas son los acopios de mineral estril, botaderos, tranques de relaves. Estos residuos mineros al fragmentarse por el proceso de meteorizacin liberan iones metlicos al medio.En Per, gran parte de las sustancias qumicas que contaminan provienen de las actividades mineras e industriales. Los suelos se contaminan tanto por los RILES que se vierten sin un manejo adecuado desde las industrias, as como tambin por sedimentacin de emisiones atmosfricas de material particulado que contiene metales pesados. De hecho, en un estudio del estado del medio ambiente de Per realizado en 2002 por la CONAMA, se estimaba que la superficie afectada por emisiones derivadas de actividades mineras industriales al ao 1999 superaba las 60.000 hectreas1.4 Justificacin de la necesidad de la intervencin.En las ltimas dos dcadas se ha incrementado el inters por desarrollar tecnologas que ayuden a solucionar el problema de los suelos contaminados, la mayora de estas se han orientado hacia los procesos de remediacin in situ, dentro de los cuales se ha propuesto a la electrorremediacin por su capacidad de remover contaminantes tanto orgnicos como inorgnicos. El presente proyecto ofrece una revisin tcnica sobre la tecnologa de electrorremediacin para la restauracin de suelos contaminados con compuestos orgnicos e inorgnicos, se presenta el fundamento tcnico, los mecanismos para remocin del contaminante, los factores principales que influyen en el proceso, las variantes electrocinticas utilizadas para mejorar su rendimiento, as como una visin sobre su aplicacin en campo.1.5 Estudios que se hayan efectuado en relacin con el proyecto En las ltimas tres dcadas se han desarrollado diversas tecnologas para la remediacin de suelos contaminados que actualmente se aplican exitosamente. Sin embargo, a pesar de la existencia de estas tecnologas, se contina realizando investigacin orientada a mejorar la eficiencia de las ya existentes as como el desarrollo de tcnicas innovadoras, por lo cual muchas de ellas se encuentran en etapa de investigacin para determinar su factibilidad tcnica y econmica. Dentro de la diversidad de tecnologas, figuran las aplicables in situ, las cuales al evitar operaciones de excavacin y transporte, suponen una reduccin de costos y riesgos. Dentro de este grupo de tecnologas destacan algunas como: electrorremediacin, arrastre de fluidos, extraccin forzada con vapores, oxidacin qumica y landfarming.En el caso de la electrorremediacin, esta tcnica ha demostrado su capacidad de remover algunos contaminantes orgnicos como tricloroetileno e hidrocarburos, ya sea en estudios de laboratorio, a nivel piloto y de campo, sin embargo, su principal aplicacin ha sido en suelos contaminados con metales, para remover elementos como Cr, Cd, Hg, Pb, Mn, Zn y As.1.9 Localizacin exacta de la accin. 1.6 Breve descripcin del ProyectoLa electrorremediacin es una tecnologa para restaurar suelos contaminados que se basa en la generacin de un campo elctrico a partir de imponer corriente directa. Para la aplicacin de una diferencia de potencial, o una corriente directa, se requiere el empleo de electrodos (nodo y ctodo), los cuales son colocados en pozos excavados en el suelo, usualmente estos se humectan con un electrolito para mejorar las condiciones de conduccin del campo elctrico.La accin del electrolito permite transportar el contaminante hacia los pozos en donde ser extrado. Al contrario del arrastre de fluidos, esta tcnica permite establecer una migracin dirigida, la cual evita la dispersin del contaminante fuera de la zona de tratamiento.En diversos estudios de investigacin la aplicacin de la electrorremediacin ha permitido alcanzar eficiencias de remocin cercanas al 100 %, principalmente si la contaminacin es causada por un solo metal ([Pb].

II. IDENTIFICACIN DE LA POBLACIN PARTICIPANTE2.1 Estimacin de la Poblacin Total de la ZonaTiene una poblacin de 1,091.619 habitantes en todo el departamento2.2 Breve descripcin de la poblacin.Datos generales del departamento de Junn PerUbicacin de Junn PerEl departamento de Junn se ubica entre la sierra y selva amaznica del Per (zona central de los Andes)Lmites de Junn PerEl departamento de Junn limita con los siguientes departamentos: Por el oeste con Lima Por el sur con Huancavelica y Ayacucho Por el este con Cusco Por el norte con Pasco y UcayaliSuperficie de JunnCuenta con una superficie de 44,409 km2 aproximadamente. Clima de JunnEl clima del departamento de Junn tiene una temperatura promedio de 11C.En general el clima de Junn es templado, vara de acuerdo a la altitud, as como en algunas provincias del departamento, el clima es frgido (fro y lluvioso).Actividades econmicas desarrolladas en el departamento de Junn A inicios de siglo XX la importancia de la actividad agrcola ha sido sumamente beneficiosa para el departamento de Junn.Tambin ha sido objeto de inters por su enorme potencial minero metalrgico.Agricultura de Junn Per. Dentro de las actividades agrcolas se encuentra la produccin de maz, habas, mashua, arverjas, choclo, oca, olluco, papa, quinua, soya, trigo, yuca, pltano, cebolla, cebada, maca, etc.2.3 Criterios de seleccin de la poblacin beneficiaria.Se seleccion el departamento de Junn por dos criterios especficosPor la diversidad de pisos ecolgicos y grados de contaminacin de suelos, como son las actividades de la minera y la agricultura.2.4 Estimacin y caracterizacin de la Poblacin directamente beneficiada. Provincia de YauliLimita al norte con el departamento de Pasco y al este con el departamento de Lima.En la zona occidental se encuentran las lagunas Marcapomacocha y Huacracocha, estas lagunas son orgenes del lago Junn y del ro Mntaro.La capital de la provincia de Yauli es La Oroya que se encuentra a 3,726 msnm de altitud, a orillas del ro Mntaro.Se caracteriza por la presencia del complejo minero-metalrgico, el mismo que se encuentran aproximadamente a 4,000 metros de los baos minero-medicinales de Yauli.Yauli fue descubierta por Juan Fernndez de Hinostroza al encontrar una faja de oro.

Provincia de HuancayoLa provincia de Huancayo es la capital del departamento de Junn.Limita con el departamento de Huancavelica.La provincia de Huancayo se ubica en el extremo sur de Junn y se encuentra a 3,249 msnm.La ciudad se encuentra rodeada de campos de cultivos entre los que destacan el maz, papa, cebada, trigo y hortalizas como la alcachofa.La ganadera constituye una actividad de importancia en este amplio valle de Huancayo.

III. OBJETIVOS y RESULTADOS 3.1 Objetivo General de DesarrolloLograr la remocin del suelo contaminado en una fraccin de tiempo, a condiciones controladas y con una mejor recuperacin de suelos.3.2 Objetivos Especficos Extraer metales pesados del suelo mediante el paso de una corriente directa a travs del suelo, basada en los tres mecanismos descritos. En este caso la realizacin de esta tcnica se enfocar a la remocin de As y Cu. Establecer el grado de contaminacin de suelos existente en el departamento de Junn, para lograr determinar los daos que puede o han producido en la poblacin y encontrar posibles soluciones a la contaminacin de suelos.

3.3 Metas o Resultados EsperadosLa electrorremediacin tiene un gran potencial para descontaminar diversos tipos de suelos contaminados con compuestos orgnicos e inorgnicos en un amplio rango de concentraciones. De esta manera se podrn desarrollar en el futuro mejores tcnicas hbridas que aprovechen las capacidades de la electroremediacin y obtener altas eficiencias de remocin en campo.

IV. EJECUCIN, SEGUIMIENTO Y EVALUACIN4.1 Duracin del proyectoEl proyecto tendr una duracin de 10 das calendarios.4.2 Fecha prevista de inicioEl proyecto tendr como fecha de inicio 01 de diciembre del 2014.4.3 Descripcin detallada de ActividadesRevisin bibliogrfica. Llevar a cabo toda la investigacin necesaria en publicaciones cientficas, libros, internet etc., para desarrollar el estado del experimento.Diseo y Construccin de la unidad Experimental. Proponer el diseo y construir la celda de electroremediacin para da tratamiento al suelo contaminado.Estabilizacin del proceso. Realizar pruebas a la unidad experimental a fin de detectar y corregir problemas de diseo, construccin y operacin.Implementacin de tcnicas analticas. Aprender cuales y como se aplican las tcnicas de anlisis que sern necesarias para obtener los datos experimentales en cada experimento.Fase experimental. Llevar a cabo las corridas experimentales que estn programadas para obtener los datos necesarios de acuerdo a los objetivos planteados.Interpretacin y evaluacin estadstica de los resultados. Evaluar los resultados, producto de las corridas experimentales, para obtener patrones de comportamiento, ver la efectividad de cada proceso y encontrar si existen diferencias significativas entre los mismos con la finalidad de saber a qu proceso atribuir la remediacin del suelo y/o para s formular conclusiones y posteriores recomendaciones.4.4 Cronograma de Ejecucin de Actividades

4.5 Recursos humanos, materiales y tcnicos Recursos Humanos: 01 Encargado 02 Tcnicos 05 AyudantesRecursos Materiales y Tcnicos: 02 Bombas de Recirculacin (Electrolito) 01 Fuente de Poder 01 nodo 01 Ctodo Suelo Contaminado ( 10kg) Otros

Esquema de los compartimientos que conforman la celda para el estudio de electro remediacin 1) Compartimiento Central 2 y 3) Compartimientos electrolticos, 4 y 5) Elemento filtrante, 6 y 7) Electrodos, 8 y 9) Olivas de tefln para entrada y salida del electrolito, y 10) Puertos de muestreo. Adems una imagen de la celda ensamblada.

V. MARCO TERICOEsta tcnica es del tipo de descontaminacin, generalmente aplicada In Situ y de tratamiento fisicoqumico. La remediacin electrocintica es un mtodo para descontaminar suelos que contienen metales pesados y compuestos polares orgnicos mediante el paso de una corriente directa a travs del suelo (Elsayed-Ali et al., 2011) La remediacin electrocintica se basa en tres principios: la electro migracin, que es el transporte de iones metlicos por la atraccin del electrodo cargado negativamente; la electrosmosis, que es el movimiento de molculas de agua desde el nodo al ctodo durante la electrlisis y la electroforesis, que es el movimiento de partculas cargadas bajo una corriente elctrica (Elsayed-Ali et al., 2011). El mecanismo bsico que envuelve la remediacin electrocintica de suelos contaminados con metales es la oxidacin en el nodo y la reduccin en el ctodo. La oxidacin de agua en el nodo resulta en la formacin de H+, los cuales migran al ctodo:

En el ctodo, la reduccin de agua resulta en la formacin de iones hidrxido, los cuales migran al nodo:

Los iones H+ se mueven mucho ms rpidamente que los iones OH-. Por lo tanto, como los iones OH- creados en el ctodo se mueven hacia el nodo, y encuentran el frente acdico creado por los iones H+, resultando en la precipitacin de xidos metlicos cerca del ctodo.La adicin de un cido al suelo neutraliza algunos de los iones OH- formados en el ctodo. La neutralizacin de los iones OH- podra ayudar en el transporte efectivo de iones metlicos al ctodo minimizando la cantidad del precipitado.Los metales ms comnmente tratados con esta tecnologa son Cd, Cu, Pb, Zn, Co, Cr y As. En general los experimentos pueden tomar 1 y 10 das de tratamiento, y se ha encontrado que en general la direccin y extensin de la migracin de los contaminantes y su remocin depende de la polaridad del contaminante, el tipo de suelo y de la duracin del tratamiento.Las corrientes utilizadas en este mtodo son bajas (del orden de mA/cm2 de seccin transversal) y un bajo gradiente de potencial (del orden de 1,0 V/cm de distancia entre electrodos) en el que los electrodos son introducidos en el suelo. Los contaminantes son extrados por mtodos tales como electroplating, adsorcin sobre el electrodo, precipitacin en el electrodo, bombeando agua cerca del electrodo o con columnas de intercambio inico (Al-Hamdan, A. y Reddy, K, 2008).A. ObjetivosExtraer metales pesados del suelo mediante el paso de una corriente directa a travs del suelo, basada en los tres mecanismos descritos. En este caso la realizacin de esta tcnica se enfocar a la remocin de As y Cu.

B. Fundamento de la tcnicaLa electrorremediacin es una tecnologa para restaurar suelos contaminados que se basa en la generacin de un campo elctrico a partir de imponer corriente directa. Para la aplicacin de una diferencia de potencial, o una corriente directa, se requiere el empleo de electrodos (nodo y ctodo), los cuales son colocados en pozos excavados en el suelo, usualmente estos se humectan con un electrolito para mejorar las condiciones de conduccin del campo elctrico.La accin del electrolito permite transportar el contaminante hacia los pozos en donde ser extrado. Al contrario del arrastre de fluidos, esta tcnica permite establecer una migracin dirigida, la cual evita la dispersin del contaminante fuera de la zona de tratamiento.

C. Mecanismos de remocinLos mecanismos principales por los cuales el campo elctrico conduce los contaminantes hacia los electrodos son: electromigracin, electrosmosis y electroforesis. Siendo los dos primeros los que ejercen la mayor influencia en el transporte del contaminante. A continuacin se describe cada uno.Electromigracin. Es un fenmeno en el cual los iones en solucin y los coloides que tienen carga elctrica se mueven a travs del campo elctrico con una velocidad que es proporcional al producto de la fuerza del campo elctrico y la movilidad del in o partcula, un esquema se presenta en la figura 1. La ecuacin bsica que describe la electromigracin de iones a travs de un capilar es:um =vEDondeum = la velocidad de un in [m s-1]v = movilidad inica [m2 s-1 V-1]E = fuerza del campo elctrico (negativo de la diferencia de potencial), V m-1

Tpicamente, los valores de movilidad en suelos se encuentran alrededor de 3x10-8 m2s-1V-1 (excepto para H+ OH-, que tienen movilidad con un orden de magnitud de 10-7).Si el contaminante es un compuesto inorgnico y la fuerza inica es grande, entonces el potencial z () es pequeo y por lo tanto los fenmenos de transporte son conducidos principalmente por electromigracin (Yeung 1990, Baraud et al. 1997).Electrosmosis. Es un fenmeno de transporte en el cual el lquido saturante junto con las sustancias que se suspenden en l (coloides con y sin carga elctrica), fluyen hacia uno de los electrodos (normalmente hacia el ctodo) (Virkutyte et al. 2002), un esquema se muestra en la figura 2. La tasa de este flujo es proporcional al producto de la fuerza del campo elctrico aplicado y al potencial de la interfase slido-lquido. El valor del potencial es funcin de las propiedades del suelo, as como de la fuerza inica y el pH del electrolito (Yeung 1990).Por ejemplo, con un gradiente de potencial elctrico de 100 V m-1, los valores tpicos de potencial estn entre -10 y -100 mV, lo cual causa que el agua fluya hacia el ctodo a una velocidad que puede alcanzar 10 cmda-1; bajo estas condiciones algunas pruebas de laboratorio han demostrado una eficiente remocin de compuestos orgnicos insolubles, los cuales tienen cargas inicas parciales, por lo que las cargas inicas totales resultan ser muy dbiles y no lograran moverse solo por electromigracin (Yeung 1990, Martnez 2001).

Electroforesis. Este mecanismo se observa cuando hay partculas o coloides con carga elctrica, de forma que los contaminantes ligados a este material particulado pueden ser transportados por el campo elctrico (Virkutyte et al. 2002).En principio se espera que la aplicacin de la electrorremediacin en un sitio contaminado con metales sea sencilla debido al rpido transporte por electromigracin y a que no es afectada por las variaciones de potencial . En suelos contaminados con metales, la electromigracin tiene un mayor impacto que la electrosmosis, para que un metal sea transportado por el fenmeno de electromigracin debe de estar en solucin y tener una carga elctrica, la cual no debe de cambiar mientras migra hacia uno de los electrodos.

Fig. 1. Esquema bsico del proceso de electrorremediacin, las especies inicas migran por la accin del campo elctrico. El frente cido se forma en el nodo y migra hacia el ctodo.

D. Factores Que Influyen En El Proceso De ElectrorremediacinDe los prrafos anteriores se podra asumir que la electrorremediacin es una tcnica que aparenta ser sencilla, sin embargo existen varios factores fisicoqumicos que influyen en el transporte de los contaminantes, y por ende en una efectiva remediacin del suelo contaminado; los factores de mayor importancia se explican a continuacin.

pH. Los cambios de pH promueven reacciones de los metales con otras sustancias que se encuentran en el suelo de forma natural, este factor regula la movilidad de los contaminantes en el proceso de electrorremediacin (Acar y Alshawabken 1993, Hicks y Tondorf 1994, Virkutyte et al. 2002). La hidrlisis del agua produce una disociacin que genera iones hidrgeno (H+) en el nodo e iones hidroxilo (-OH) en el ctodo, liberando oxgeno e hidrgeno respectivamente (Ec. 1 y 2).

H2O 2H+ + O2 +2e- E= +1.23 V.... (1)

Reaccin de hidrlisis que genera iones de hidrgeno en al nodo

2H2O + 2e- 2OH- + H2 E = -0.83 V.... (2)

Reaccin de hidrlisis que genera iones hidroxilo en el ctodo

E = diferencia de potencial en el electrodo.

La disociacin genera un pH cido cerca del nodo y alcalino cerca del ctodo. Debido a la mayor

Fig. 2. Esquema bsico del fenmeno de electrosmosis, las especies inicas migran por la accin del campo elctrico, las partculas en suspensin migran junto con el electrolito hacia uno de los polos elctricos.

Movilidad del in H+ sobre el in OH, el frente cido viaja con mayor velocidad y por lo tanto el flujo electroosmtico se dirige preferencialmente hacia el ctodo. En el caso de existir metales adsorbidos, estos son solubilizados por el frente cido y trasportados hacia el ctodo (Acar et al. 1991). Cuando no se aplica lavado en los pozos, el frente alcalino penetrar a una velocidad menor a la del frente cido y cuando ambos frentes se encuentran se genera una zona en donde el pH cambia bruscamente (zona de transicin), dando como resultado una frontera con un marcado cambio de pH (de 2 a 13 en menos de 0.5 cm), en esta zona los contaminantes se acumulan debido a que frecuentemente precipitan como hidrxidos metlicos (Hamed et al. 1991, Acar et al. 1994, Eykholt y Daniel 1994, Hicks y Tondorf 1994). Despus de un tiempo, se observa que el suelo se acidifica, excepto en la regin cercana al ctodo. Existiendo algunas excepciones cuando: (i) el suelo es muy alcalino, (ii) cuando existen sustancias amortiguadoras como fosfatos y carbonatos (Reddy et al. 1997), y (iii) cuando los electrodos estn hechos de materiales reactivos (electrodos de hierro) (Haran et al. 1996). Una remocin exitosa depender de mantener el contaminante inorgnico en solucin evitando los cambios sbitos de pH; en el caso de algunos contaminantes orgnicos (como cidos y fenoles, entre otros) las condiciones ptimas de remocin sern aquellas en las que el pH logra desplazar el equilibrio de disociacin de la sustancia hacia la forma disociada (Shapiro y Probstein 1993).

Contenido de agua. El movimiento del electrolito por electrosmosis es funcin del contenido de agua; por lo tanto, el grado de saturacin del suelo es un factor indispensable para llevar a cabo el proceso electrocintico. Una distribucin irregular de humedad en el suelo contaminado puede observarse durante la electrorremediacin, ya que el electrolito se mueve hacia uno de los electrodos, incrementando la humedad en este y disminuyndola en el electrodo contrario. Esta disminucin est asociada con el desarrollo de poros de presin negativos, variaciones en el pH y por lo tanto en la fuerza del campo elctrico, lo cual resulta en tasas de flujo electroosmtico irregulares (Lindgren et al. 1994, Laursen, 1997). Por tanto es necesario mantener una humedad adecuada agregando electrolito a la misma tasa electroosmtica a la que es drenado del sistema. Por otro lado, un contenido bajo de agua puede generar la sequedad del suelo, debido a efectos de calentamiento o al desarrollo de algunas reacciones qumicas exotrmicas (Shapiro y Probstein 1993).

Conductividad elctrica. La conductividad elctrica es diferente para cada tipo de suelo, est definida como la capacidad de un medio o espacio fsico de permitir el paso de la corriente elctrica. Para conocer la conductividad elctrica de un suelo, es necesario ponerlo en suspensin acuosa y medirla con un conductmetro. La medida obtenida (siemens) es el inverso de la resistencia a la conduccin por centmetro de material, la cual tiene una relacin emprica con la concentracin de iones capaces de conducir la electricidad en solucin acuosa (1S/cm 0.52 a 0.64 ppm de sales, ASTM 1994). En electrorremediacin, los cambios de pH del suelo modifican la conductividad global del medio por lo que se formanvperfiles de voltaje. En algunos experimentos con suelos industriales contaminados, la conductividad del suelo se incrementa con el tiempo, debido a la penetracin de los frentes cido y alcalino, as como por la solubilizacin de las especies inicas ya sea como resultado de los cambios de pH (Acar y Alshawabken 1996) o por un aumento de temperatura (Lageman et al. 1989, Ho et al. 1997).

Potencial zeta (). Es la medida que determina la carga de un coloide (volts), en funcin de la superficie cargada y la naturaleza y composicin del medio en el que est suspendido; las sales inicas que pueden solubilizarse totalmente en medios acuosos no pueden ser clasificadas como coloides ya que se encuentran en la fase continua y por lo tanto su es muy pequeo. En la mayora de los suelos el potencial es negativo debido a que la superficie del suelo generalmente tiene carga negativa. Con el incremento de la acidez disminuye su negatividad y, en algunos casos, pueda alcanzar valores positivos (Lorenz 1969). Estos cambios afectan la velocidad del flujo electroosmtico, ya que se ha observado que la tasa de flujo decrece cuando el pH del electrolito se acerca a la neutralidad o se incrementa la alcalinidad (Shapiro y Probstein 1993, Hamed y Bharda 1997).En proyectos donde se incluye una descripcin del efecto del pH sobre el potencial se utiliz kaolinita contaminada artificialmente; sin embargo no todas las arcillas se comportan igual, por ejemplo los suelos ilticos y bentnicos no muestran efectos derivados de los cambios en las concentraciones inicas del fluido saturante (Gray y Mitchel 1967).

Naturaleza y qumica del suelo. La electrorremediacin se ha probado exitosamente en ensayos de laboratorio con suelos de granulometra muy fina (limos y arcillas) y baja permeabilidad. Tambin puede ser aplicada en suelos arenosos, siempre y cuando exista un horizonte impermeable debajo del suelo contaminado, el cual impedir que el electrolito drene a estratos ms profundos (Virkutyte et al. 2002). En la cintica de remocin del contaminante influyen las siguientes caractersticas del suelo: la capacidad de adsorcin, intercambio inico y de amortiguamiento del pH; en el caso de suelos arcillosos y limosos, estos ofrecen mayor superficie de contacto, por lo que los metales y sustancias inicas (sulfato, nitrato, amonio) pueden ser adsorbidos con mayor facilidad en sus superficies, lo cual dificulta su remocin (Ravera et al. 2006). Por otro lado, la mayora de las arcillas exhiben carga superficial negativa y retienen por atraccin inica la mayora de los contaminantes metlicos (Sposito 1989). En otros proyectos se ha considerado la cantidad de materia orgnica (Cox et al. 1996) y la concentracin de xidos de hierro (Reddy et al. 1997). Un suelo tratado por electrorremediacin puede exhibir cambios en su granulometra, contenido de materia orgnica, cantidad de sales solubles, conductividad elctrica. Un suelo electrorremediado generalmente tiende a acidificarse y a disminuir o perder su contenido de sales inorgnicas como nitrato, fosfato y sulfato, por lo que se pudiera reducir o nulificar su fertilidad. Por esta razn, y dependiendo del uso de suelo, se puede recomendar su regeneracin ya sea por fertilizacin o mejoramiento con materia orgnica o composta.

Naturaleza del contaminante. La especie qumica de los contaminantes es un factor que influye fuertemente sobre la eficiencia de la tcnica. Los contaminantes pueden existir como slidos precipitados, solutos disueltos, adsorbidos a partculas del suelo o sorbidas en materia orgnica. En la actualidad las especias qumicas son evaluadas por extraccin secuencial o lixiviacin selectiva y se ha demostrado que las formas intercambiables migran con mayor rapidez que las absorbidas en la materia orgnica o en la fraccin residual (Suer et al. 2003, Kim y Kim 2001, Reddy et al. 2001, Turer y Genc 2005).

Naturaleza y arreglo de los electrodos. Con la finalidad de evitar introducir contaminantes en el sistema, para la fabricacin de los electrodos generalmente se eligen materiales inertes como titanio con cubierta electrocataltica de varios xidos; sin embargo, tambin pueden elegirse materiales reactivos como el hierro o el grafito (Haran et al. 1996, Ho et al. 1999). La estructura de los electrodos debe ser porosa para establecer un buen contacto con los electrolitos y para poder liberar los gases producidos por la electrlisis del agua. El tamao, forma y arreglo de los electrodos as como la distancia entre ellos afectan las tasas de remocin de contaminantes, Alshawabken et al. (1999a, 1999b) han modelado arreglos monodimensionales (un par de electrodos) y arreglos bidimensionales (varios electrodos); sin embargo, al ser la electrorremediacin un sistema multivariable, no se han encontrado estrategias universales para aplicarse a gran escala. La principal limitacin en la eleccin del tipo de electrodos es el costo, seguido de la facilidad de fabricacin y su robustez, sin embargo los estudios previos a la remediacin a gran escala son determinantes en la seleccin y viabilidad del tipo de material a utilizar.

E. Mejoramiento De La Tcnica

Como se mencion anteriormente las eficiencias alcanzadas en sistemas monodimensionales, probados con suelos contaminados intencionalmente con un solo elemento, son cercanas al 100 %. Sin embargo de manera general las pruebas monodimensionales realizadas con muestras de campo, en las cuales existe una gran diversidad de elementos, presentan problemas para alcanzar eficiencias superiores al 30 % (Ravera et al. 2006, Pazos et al. 2006). Con la finalidad de poder controlar y mejorar la remocin de los contaminantes orgnicos e inorgnicos, se han propuesto algunas variantes a la tcnica:

Inversin peridica de la polaridad de los electrodos. Esta variante incrementa la uniformidad de condiciones del suelo (pH, conductividad, etc.) y evita que los contaminantes se acumulen tanto en la periferia de los electrodos, como en la zona de transicin, en donde los metales tienden a precipitarse. Esta variante no incrementa de manera significativa el tiempo del tratamiento, sin embargo ayuda a mejorar la eficiencia de remocin hasta porcentajes superiores al 90 % (Wan y Mitchel 1976, Pazos et al. 2006).Remocin mejorada. Esta tcnica implica mantener soluble el contaminante mediante aditivos y la seleccin del agente qumico debe considerar el tipo de contaminante y las condiciones del suelo. Se pueden adicionar cidos para desorber metales, sin embargo no es recomendable utilizar cidos fuertes porque se modificara la composicin original del suelo (principalmente el contenido de materia orgnica). Para despolarizar la reaccin en el ctodo y evitar el cambio sbito de pH se ha probado con xito el uso de cido actico (Acar y Alshawab en 1993, Puppala et al. 1997). Cuando el suelo presenta carbonatos, fosfatos, hidrxidos y sulfuros, ya sea en depsitos o en concentraciones elevadas, se requieren mayores tiempos de remediacin o la adicin de grandes cantidades de agentes mejoradores. Algunos estudios han adicionado cido etilen diaminotetra actico (EDTA) al compartimiento del ctodo para mejorar la remocin de metales, la eficiencia de remocin con esta variante es cercana al 100 % (Reed et al. 1995, Wong et al. 1997, Amrate y Akretche 2005).Procesos hbridos. Los procesos hbridos combinan la tcnica de electrorremediacin con alguna otra variante tecnolgica buscando mejorar o complementar la capacidad de remocin.i.Tratamiento acstico: se puede aplicar tanto un campo elctrico de corriente directa, como un campo acstico de ultra sonido. Esta variante se ha probado para remover zinc y cadmio de suelos arcillosos (Muralidhara et al. 1990). En este caso el ultrasonido ayuda a desorber los contaminantes de las partculas del suelo a travs de la vibracin provocada por las ondas sonoras. ii. Biorremediacin: a esta tcnica se le ha llamado bioelectrocintica. Se combina la aplicacin de la corriente elctrica directa con alguna de las tcnicas de biorremediacin. Se busca estimular la biodegradacin de contaminantes orgnicos al introducir nutrientes y bacterias dentro del suelo, de manera que el campo elctrico desorbe los contaminantes incrementando su disponibilidad para que los microorganismos los incorporen a su metabolismo, o bien sean estabilizados como resultado de reacciones qumicas entre el contaminante y productos metablicos como el sulfuro y metales divalentes (Maini y Sharman 1999, Gent y Bricka 2001). Esta modificacin ha sido probada con molculas orgnicas sintticas como TNT, BPC y pesticidas, entre algunos otros (Marks et al. 1994) y metales pesados como cobre (Maini y Sharman 1999). En este grupo se encuentran los procesos de lasagna, en los cuales se intercalan estratos de materia orgnica para absorber los contaminantes que se liberaron del suelo y que migran por accin del campo elctrico. Una vez que los contaminantes (generalmente orgnicos) se encuentran en la zona de materia orgnica, se inicia la biodegradacin de los mismos en esta zona.iii.Electrodilisis: esta tcnica remueve parcialmente contaminantes inorgnicos. Consiste en utilizar membranas selectivas en los pozos electrolticos, de forma que los metales no puedan dispersarse en el suelo nuevamente si existieran interrupciones en la energa que genera el campo elctrico. Hansen et al. 1997 utilizaron esta tcnica en suelos contaminados con cobre empleando membranas selectivas de iones en el ctodo para prevenir la migracin del metales recuperados (Cu2+).iv.Fitorremediacin: el campo elctrico hace migrar los contaminantes a travs de una zona cultivada con especies vegetales capaces de transformar o integrar el contaminante a su fisiologa (Huang et al. 1997, OConnor et al. 2003). En este caso la eficiencia de la tcnica no mejora significativamente y se incrementa el tiempo del tratamiento al buscar la especie adecuada, realizar la siembra y esperar a que la planta transforme e incorpore el contaminante.

F. Aplicacin En CampoDesde 1987 en los Estados Unidos de Norteamrica (EUA) se han aplicado tcnicas de electrorremediacin a nivel comercial para restaurar suelos contaminados con compuestos orgnicos e inorgnicos (residuos peligrosos y radioactivos, metales, solventes, entre otros), as mismo se han realizado demostraciones a nivel piloto y de campo para determinar la efectividad de la tcnica (USEPA 1995, 1997). Actualmente, en los EUA y en Europa existen compaas que ofrecen la remediacin electrocintica dentro de su portafolio de tecnologas. Dentro de estas compaas de servicio de remediacin de suelos contaminados se encuentran Electrokinetics Inc, Geokinetics International Inc. y Battelle Memorial Institute, entre otros. De estas compaas Geokinetics Internacional reporta (USEPA 1997) que ha efectuado proyectos de remediacin de sitios contaminados utilizando la electrorremediacin como base tecnolgica, la totalidad de los proyectos est orientada a la remediacin de sitios contaminados con metales.

En los siguientes ejemplos se muestra el potencial de la tecnologa de electrorremediacin para remover diversos tipos de contaminantes:

En 1995 Geokinetics International Inc. Report la remediacin de un sitio de 213 m2 y 1 m de profundidad, contaminado con Cd, Cu, Ni, Pb, y Zn, en 18 meses de electrorremediacin, obteniendo eficiencias diferenciadas para cada elemento (desde 75 % para el cobre hasta 99 % para el plomo) con un costo desde 300 hasta 500 dlares por yarda cbica (USEPA 1995).En 1996 se realiz una demostracin de extraccin de plomo de un campo de pruebas balsticas de la armada norteamericana. Los resultados mostraron una disminucin del nivel de contaminacin de 4500 mg/Kg a menos de 300 mg/Kg de plomo en 30 semanas de operacin (USAEC 1997).En 1997 la empresa Environmental & Technology Services report la remediacin de un sitio de 3700 m2 y 21 m de profundidad, contaminado con compuestos orgnicos voltiles, BTEX e hidrocarburos totales derivados del petrleo, en 12 meses. Se obtuvieron eficiencias mayores al 90 % con un costo entre 17 y 50 dlares por tonelada de suelo (Loo y Chilingar 1997).

Los costos asociados a la aplicacin en campo de la electrorremediacin dependen de factores como la cantidad de suelo a remediar, la conductividad del suelo, el tipo de contaminante, el tipo y construccin de los electrodos, la distancia entre electrodos y el diseo utilizado; sin embargo el factor que tiene un mayor impacto es el consumo de energa elctrica.Al aplicarse corriente directa de baja intensidad, es posible utilizar acumuladores recargables por celdas fotoelctricas para disminuir los costos de la energa utilizada (Rodrguez y Vzquez 2003). Con base en informacin reportada por el United States Army Environmental Center en Estados Unidos se estima que de manera general la tecnologa de electrorremediacin para extraer metales del suelo tiene un costo de tratamiento, de 50 dlares por metro cbico con un consumo y costo de energa de 500 kWh/m3, considerando un costo de kilowat por hora de 0.03 dlares y una separacin de electrodos entre 1 y 1.5 m (USAEC 1997).De forma general la electrorremediacin ha demostrado su aplicacin exitosa en campo, aunque de manera restringida debido a que cada caso representa un reto tecnolgico nico, el cual deber de ser evaluado para seleccionar las tecnologas ms adecuadas para su remediacin.

VI. PRESUPUESTO6.1 Plan de Financiacin: Costo total: 230.00 Nuevos Soles.6.2 Presupuesto Detallado:

VII. EVALUACIN Para la evaluacin de las muestras recolectadas, es importante medir las concentraciones de los metales presentes.Las mediciones se realizaron a travs del mtodo ICP-OES (Mtodo EPA).done verificaresmos la disminucin del grado de contaminacin del suelo, hasta llegar a los estndares normales.Concentraciones geoqumicas normales y anmalas en algunos elementos traza y valores obtenidos en nuestro muestreo para suelos agrcolas

Es importante mencionar que para tener una mayor remocin de los EPTs (en este caso el Pb) en un suelo real contaminado por residuos mineros se recomendara un mayor tiempo de macroelectrlisis para que se obtenga una remocin ms significativa, ya que a las 24 horas de tratamiento, un tiempo corto para este tipo de procesos, si se observa disminucin de la concentracin del Pb.VIII. CONCLUSIONES La celda de electrorremediacin no se alteran las propiedades fsicas del suelo. Es posible caracterizar por medio de electrodos de pasta de carbono las fracciones de suelo electrorremediado. El modelo matemtico indica la migracin del frente acido a lo largo de la celda, el incremento del pH cerca de la regin catdica y el comportamiento de este a travs del tiempo. Los resultados del modelo pueden servir de base para un futuro escalamiento del proceso de electrorremediacin. Se determin que los suelos de tipo arenosos presentan intercambio inico, esto debido a la diferencia entre la conductividad media al inicio y final de los experimentos. El presente proyecto demuestra que es posible la remocin de varios contaminantes metlicos presentes en una muestra de un suelo real, a pesar de las interacciones presentes.Tcnica De Electroremediacin Para Restaurar Suelos Contaminadosupla