degradaciÓn mediante volatilizaciÓn de suelos contaminados por derrames de hidrocarburos
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO
FACULTADAD DE INGENIERÍA DE MINAS
Escuela profesional de ingeniería de minas
“DEGRADACIÓN MEDIANTE VOLATILIZACIÓN DE SUELOS
CONTAMINADOS POR DERRAMES DE HIDROCARBUROS EN
COMASA-RINCONADA”
PROYECTO DE TESIS
PRESENTADO POR: - NINA PAYE KEVIN ROMEL
PUNO - PERU
2013
INDICE
CAPITULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 Descripción de la realidad problemática…………………………………………….…3
1.2 Formulación del problema…………………………………………………………...…4
1.3 Objetivos de la investigación………………………………………………………...…4
1.4 Justificación de la investigación………………………………………………………..5
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes de la investigación……………………………………………...………6
2.2 Bases teóricas…………………………………………………………………..………8
2.2.1 Hidrocarburos y su clasificación………………………………………………………..8
2.2.2 Petróleo y sus características…………………………………………………………..8
2.2.3 Los derrames de petróleo…………………………………………………………..….9
2. 2.4 Calidad del suelo…………………………………………………………………………9
2.2.5 Suelos contaminados por hidrocarburos………………………………………….…10
2.2.6 Hidrocarburos en suelos…………………………………………………………….….10
2.2.7 Recuperación de suelos contaminados………………………………………………12
2.2.8 Tecnologías de remediación de suelos contaminados por hidrocarburos………...12
2.2.8.1 Biopilas de compostaje para recuperar suelos contaminados por hidrocarburos..13
2.2.8.2 Método de remediación Landfarming (Labranza de la tierra)………....…………...13
2.2.8.3Tecnologías ex situ…………………………………………………………….……….14
2.2.8.4Biorremediación en fase de lodos (biorreactores)……………………………….…..14
2.2.8.5 Tecnologías de remediación fisicoquímicas………………………………………....15
2.2.8.6 Remediación electrocinética (RE)………………………………………………….…15
2.2.8.7 Desorción térmica (DT)………………………………………………………………..16
2.2.8.8 Incineración……………………………………………………………………….……..17
2.2.8.9 Extracción de vapores (EV)…………………………………………………………...17
2.3 Definiciones conceptuales…………………….……………………………………….17
2.3.1 Contaminación de suelos por derrame de hidrocarburos…………………………....17
2.3.2 Derrame de hidrocarburos en suelos……………………………………………….….18
2.3.3 Volatilización de hidrocarburos………………………………………………….……..18
2.3.4 Degradación de suelos contaminados………………………………………………..18
2.4 Formulación de hipótesis………………………………………………………………19
CAPÍTULO III: METODOLOGÍA
3.1 Diseño metodológico…………………………………………………………...……..20
3.1.1 Tipo y diseño de investigación………………………………………………….…….20
3.3 Operacionalización de variables……………………………………………………...21
4.1 Recursos…………………………………………………………………………..…...23
4.2 Cronograma………………………………………………………………………..…..25
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………………………….…….25
CAPITULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA
Durante el tiempo de las operaciones de la Mina Rinconada, cuya razón
social es COMASA (Corporación Minera Ananea S.A) de Rinconada, y en
el seno de esta propiedad minera operan los contratistas del Planeamiento
Nuevo Progreso, donde el personal que laboran desconoce de los
manejos ambientales en especial la contaminación de suelos, agua, y aire,
en que se observa una buena cantidad de equipos de acarreo y transporte
como los volquetes de bajo perfil (dumpers) y otros que impactan
negativamente a los seres vivientes del lugar contaminado.
Al realizar el cambio de aceite residual de motor, transmisión, e hidráulico,
puntos de engrase, alimentación de combustible y residuos de limpieza
impregnados con hidrocarburos residuales de 6 volquetes de bajo perfil, 4
scoptrams, 10 perforadoras manuales y compresoras utilizan 7/4 galones
de aceite por volquete, 4 galones de diesel 2 por volquete, grasas, e
hidrolinas, todo ellos son derramados directamente al suelo sin tomar
precauciones de los impactos negativos que se ocasiona al medio
ambiente sabiendo que solo una parte de la capa es de desmonte, el resto
es glaciar de muchos años, entonces estos residuos de hidrocarburos
filtran al suelo y a lo largo del tiempo los glaciares vienen derritiéndose y
como se sabe es la cabecera del rio Ramis que posiblemente puede
alcanzar la filtración hasta la capa del hielo que puede estar contaminando
al agua, además los pequeños almacenes de calamina ( bodegas ) que se
tienen, en los cuales se almacenan combustibles, lubricantes,
herramientas, materiales, explosivos, accesorios de voladura, que se usan
a diario en la operación de mina, están corriendo un alto riesgo de que
estos hidrocarburos puedan generar incendios de gran tamaño y llegar a
estos almacenes rústicos sin medida de seguridad y medio ambiental
provocando consecuencias tal vez hasta fatales.
Consecuentemente esta problemática es latente, por lo que es prioritario
dar una solución con una remediación y/o degradación, en salvaguarda de
los afectados con estos derrames de hidrocarburos.
1.2 OBJETIVOS DEL INVESTIGACIÓN
1.2.1 OBJETIVO GENERAL
- Desarrollar el proceso de la volatilización para la degradación de los suelos
contaminados por los derrames de hidrocarburos en la operación de
planeamiento Nuevo Progreso de COMASA (Corporación Minera Ananea
S.A.)-Rinconada.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Identificar el grado de contaminación de suelos por derrame de
hidrocarburos en la operación de planeamiento Nuevo Progreso de
COMASA (Corporación Minera Ananea S.A.)-Rinconada.
- Describir el proceso de volatilización de hidrocarburos de los suelos
contaminados en la operación de planeamiento Nuevo Progreso de
COMASA (Corporación Minera Ananea S.A.)-Rinconada.
1.3 FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS
1.3.1 HIPOTESIS GENERAL
La volatilización de hidrocarburos degrada medianamente a los suelos
contaminados por los derrames de lubricantes, aceites residuales, diesel 2
y trapos impregnados con hidrocarburos en la operación de planeamiento
Nuevo Progreso de COMASA (Corporación Minera Ananea S. A.)-
Rinconada
1.3.2 HIPOTESIS ESPECÍFICAS
El grado de contaminación de suelos por derrame de hidrocarburos influye
en la degradación del medio ambiente y de la seguridad personal en la
operación de planeamiento nuevo progreso de COMASA (Corporación
Minera Ananea S.A.)-Rinconada
Es necesario un pertinente proceso de volatilización de hidrocarburos de
los suelos contaminados en la operación de planeamiento Nuevo Progreso
de COMASA (Corporación Minera Ananea S.A.)-Rinconada.
1.4 IDENTIFICACION DE VARIABLES
- Variable Independiente (V.I.)
Suelos contaminados por derrames de hidrocarburos en COMASA
(Corporación Minera Ananea S.A.)-Rinconada
- Variable Dependiente (V.D.)
Proceso de degradación hidrocarburos mediante volatilización de suelos
contaminados COMASA (Corporación Minera Ananea S.A.)-Rinconada.
Cuadro N° 02: Operacionalización de variables
Variables Indicadores
Escala de medición
(índices)
V.I.
- Suelos contaminados por
derrames de hidrocarburos en
COMASA (Corporación Minera
Ananea S.A.)-Rinconada
-Derrame de hidrocarburos:
-Lubricantes residuales
- Combustibles
-Grado de Contaminación:
- Aceites residuales =
Galones
- Grasas =
Libras
-Diesel 2 =
Galones
- Bajo = 0
- Medio = 1
- Alto = 2
V.D.
- Proceso de degradación
hidrocarburos mediante
volatilización de suelos
contaminados COMASA
(Corporación Minera Ananea S.A.)-
Rinconada
- Volatilización:
- Lubricantes residuales
- Combustibles
-Grado de degradación
- Aceites residuales =
Galones
- Grasas =
Libras
-Diesel 2 =
Galones
- Bajo = 0
- Medio = 1
- Alto = 2
Fuente: Elaboración propia
1.5 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
El trabajo de investigación es muy importante, puesto que será necesario la
remediación de los suelos contaminados por derrames incontrolados de los
hidrocarburos en bien de la salud, seguridad y lo más importante a los
impactos ambientales negativos que daña en toda la cuenca del rio Ramis,
así mismo se señala que los pobladores y los trabajadores no calificados
de la Corporación Minera Ananea S.A. de la localidad de Rinconada
desconoce los manejos de desechos de hidrocarburos como trapos
contaminados, aceites residuales, grasas, tierra contaminado, etc., en
consecuencia es de suma importancia y prioritario el presente trabajo de
investigación que permitirá un proceso de la volatilización para la
degradación de los suelos contaminados por los derrames de lubricantes,
combustibles y/o otros hidrocarburos en la operación minera del
planeamiento Nuevo Progreso de la corporación Minera Ananea S.A., y por
ende para el de la sociedad en su conjunto del centro poblado de la Mina
Rinconada.
CAPITULO II
MARCO TEORICO
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION
El presente proyecto de investigación tiene como antecedente los
siguientes:
- Según: TERRA (2005). Latinoamericana VOLUMEN 23 NÚMERO
3. Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y
Portugal. P. 301) [email protected] , en su 1° conclusión indica:
“Los derrames de petróleo incrementaron el contenido de materia orgánica
en los suelos Antrosol, Acrisol y Gleysol1; Na, en los Gleysoles; y la acidez,
en el Acrisol y en el Gleysol1 del Activo Cinco Presidentes, Tabasco.
En la primera cosecha, el petróleo se relacionó negativamente con el
rendimiento de materia seca del pasto en todos los suelos.
En la segunda cosecha, el rendimiento de materia seca fue igual o mayor
respecto a lo observado en la primera, excepto en el pasto Egipto en el
Gleysol2, y se relacionó positivamente con las concentraciones de P y Ca.
Los HTP del suelo se redujeron en 48% después de cultivar por 3.5 meses
los siguientes pastos: humidícola [Brachiaria humidicola (Rendle) Sch.], en
Antrosoles y Acrisoles; alemán [Echinochloa polystachya (H.B.K.)
Hitchcok], en Gleysoles; y egipto [Brachiaria mutica (Forksskal) Stapf], en
Gleysoles. Los pastos tienen potencial en la fitorremediación por su
adaptación a suelos contaminados con petróleo”.
-Según: Guerrero B., Juan (2009). Porque debemos evitar pasivos
ambientales de las actividades energéticas en el suelo. Dirección general
de asuntos ambientales y energéticos. Lima. P.94-101, indica: “La refinería
la Pampilla inicio en 1999 un proyecto de remediación empleando biopilas
para tratar los suelos
del área de la playa afectados por la deposición de residuos de
hidrocarburos y subproductos de petróleo. En Lobitos en Talara (PIURA) se
ha reportado la remediación de suelos con concentraciones de TPH de
30.5% empleando la técnica de Land Farming. En este proyecto se trataron
1830 m3 de suelo que presentaban concentraciones iniciales de TPH de
30.5%. El proyecto tuvo una duración de 5 meses y se logro reducir las
concentraciones de TPH a 1.7%”
- Marín Paucara., Esteban (2007), en su tesis titulado:
Contaminación del aire por parque automotor en la ciudad de Puno; para
optar el grado de Magister Scientiae en Gestión de Recursos Naturales y
Medio Ambiente, presentada a la Escuela de Post Grado de la Universidad
Nacional del Altiplano- Puno, en su conclusión N° 3, indica: “Los vehículos
automotores a petróleo monitoreados, en su gran mayoría sobre pasa los
Limites Máximos Permisibles, en un promedio total de 90.477% de emisión
de opacidades, que representa un nivel de contaminación significativo”.
-Según: Franco Matamala, Marta. Caracterización y recuperación de
suelos en los aeropuertos de la red de Aena. División de Medio Ambiente y
Normativa de Aena. p.12-13. [email protected]), indica: De los 35
aeropuertos caracterizados hasta el momento, el 63 % se encuentra sin
ningún tipo de contaminación de suelos. En el 37% restante existen índices
de contaminación por encima de los niveles establecidos por la legislación,
correspondiendo más de la mitad a áreas reducidas donde se encuentran
contaminaciones muy concretas, las cuales han sido descontaminadas
mediante sencillas actuaciones. Hasta el momento ya se han
descontaminado 6 de los 13 aeropuertos en los que se han detectado
suelos contaminados. De los 7 restantes, en 5 ya se ha iniciado el proceso
de descontaminación que está previsto finalice a finales de 2008.
-Según: Cole, G.M. (1994). Assessment and remediation of
petroleum contaminated sites. Lewis Publishers. Boca Raton, indica: Se
registra la mayor cantidad de derrames de petróleo de varios años, lo cual
ha contaminado el suelo y reducido el desarrollo del pastizal y la
vegetación natural, en el estado de Tabasco. En el suelo, la fracción de n-
alcanos de bajo (C5-C9) y medio (C10-C18) peso molecular y los
hidrocarburos aromáticos se volatilizan o degradan con cierta facilidad,
pero los de alto peso molecular n-alcanos C20 a C40, los aromáticos
polinucleares (HAP), asfaltenos y resinas se degradan lentamente, debido
a su baja solubilidad. Estos son los que causan mayor preocupación, ya
que son los que impiden, por mayor tiempo, el desarrollo de especies
vegetales.
2.2 MARCO TEORICO Y/O CONCEPTUAL
2.1.1 Hidrocarburos y su clasificación
Son los compuestos orgánicos más simples y pueden ser
considerados como las sustancias principales de las que se derivan todos
los demás compuestos orgánicos. Los hidrocarburos se clasifican en dos
grupos principales, de cadena abierta y cíclica. En los compuestos de
cadena abierta que contienen más de un átomo de carbono, los átomos de
carbono están unidos entre sí formando una cadena lineal que puede tener
una o más ramificaciones. En los compuestos cíclicos, los átomos de
carbono forman uno o más anillos cerrados. Los dos grupos principales se
subdividen según su comportamiento químico en saturados e insaturados. .
(Incaurgarat, María. Hidrocarburos “El Petróleo”. [email protected])
2.2.2 Petróleo y sus características
Es un líquido oleoso bituminoso de origen natural compuesto por
diferentes sustancias orgánicas. Se encuentra en grandes cantidades bajo
la superficie terrestre y se emplea como combustible y materia prima para
la industria química. El petróleo y sus derivados se emplean para fabricar
medicinas, fertilizantes, productos alimenticios, objetos de plástico,
materiales de construcción, pinturas o textiles y para generar electricidad.
Entre las características más conocidas son en que todos los tipos
de petróleo se componen de hidrocarburos, aunque también suelen
contener unos pocos compuestos de azufre y de oxígeno. El petróleo
contiene elementos gaseosos, líquidos y sólidos. La consistencia varía
desde un líquido tan poco viscoso como la gasolina hasta un líquido tan
espeso que apenas fluye. . (Incaurgarat, María. Hidrocarburos “El
Petróleo”. [email protected] )
Los hidrocarburos son compuestos formados por átomos de carbono
e hidrógeno, de gran abundancia en la naturaleza, presentes
principalmente en el petróleo (Chappin, 1988 y PEMEX, 1988). Se
considera a los hidrocarburos de petróleo como una mezcla líquida
compleja de gases, líquidos y sólidos, existiendo pequeñas cantidades de
mezclas de nitrógeno, oxígeno y azufre, además de contener compuestos
de hierro, níquel, vanadio y otros metales (PEMEX, 1988; Wood, 1974). De
manera general, el petróleo tiene una proporción de 76 a 86% de carbono,
e hidrógeno de 10 a 14%. (Ortiz Salinas, Rutilio. Aspectos en la
contaminación del suelo por hidrocarburos en México.
2.2.3 Los derrames de petróleo
Una de las mayores causas de la contaminación oceánica son los
derrames de petróleo. El 46% del petróleo y sus derivados industriales que
se vierten en el mar son residuos que vuelcan las ciudades costeras. El
mar es empleado como un muy accesible y barato depósito de sustancias
contaminantes, y la situación no cambiará mientras no existan controles
estrictos, con severas sanciones para los infractores.
El 13% de los derrames se debe a accidentes que sufren los grandes
barcos contenedores de petróleo, que por negligencia de las autoridades y
desinterés de las empresas petroleras transportan el combustible en
condiciones inadecuadas. Tanto los derrames de petróleo como los
incendios forestales afectan gravemente las cadenas tróficas de los
ecosistemas. Los derrames ocasionan gran mortandad de aves acuáticas,
peces y otros seres vivos de los océanos. Esto altera el equilibrio del
ecosistema y modifica la cadena trófica. (Incaurgarat, María. Hidrocarburos
“El Petróleo”. [email protected])
2.2.4 Calidad del suelo
La calidad del suelo se define como la capacidad natural del suelo
de cumplir diferentes funciones: ecológicas, agronómicas, económicas,
culturales, arqueológicas y recreacionales. (Guerrero B., Juan (2009).
Porque debemos evitar pasivos ambientales de las actividades energéticas
en el suelo. Dirección general de asuntos ambientales y energéticos. Lima.
P.4)
2.2.5 Suelos contaminados por hidrocarburos
La suelos son contaminación por hidrocarburos aromáticos
policíclicos con la presencia del HAP (Naftaleno) es decir en las muestras
de suelo se puede indicar que de las 30 muestras para suelos “
contaminados” analizadas solamente se han obtenido valores en 6, siendo
la Refinería de Talara donde se encontró la mayor concentración (1.18
mg/kg), que está bastante por debajo del LMP considerado en la norma
Boliviana (40 mg/kg para suelo de uso industrial y 4.6 para suelos de uso
agrícola, por lo cual se pude indicar que los suelos evaluados no se
encuentran contaminados por naftaleno”.( Guerrero B., Juan (2009).
Porque debemos evitar pasivos ambientales de las actividades energéticas
en el suelo. Dirección general de asuntos ambientales y energéticos. Lima.
P.51)
2.2.6 Hidrocarburos en Suelos
El comportamiento de los contaminantes orgánicos está en función
de sus características físicas y químicas (densidad, solubilidad, polaridad,
entre otras.), además de las características del medio como son la unidad
de suelo, permeabilidad, estructura, tamaño de las partículas, contenido de
humedad y de materia orgánica, así como la profundidad del manto
freático. Factores climatológicos como la temperatura y la precipitación
pluvial también tienen una gran influencia. Todas las variables en su
conjunto definen el tamaño y la distribución tridimensional del frente de
contaminación en una zona específica (Cuadro 01).
Los compuestos orgánicos ligeros como las gasolinas, aceites y
petróleo crudo tienden a formar una capa en forma de nata en el nivel
freático y se mueven horizontalmente en dirección al flujo del agua
subterránea. Los compuestos orgánicos densos, migran hacia la base del
acuífero creando una columna a partir de la cual pueden moverse en
dirección al flujo de agua subterránea, contaminando así el acuífero en
toda su profundidad. (Ortiz Salinas, Rutilio. Aspectos en la contaminación
del suelo por hidrocarburos en México. [email protected])
Cuadro N° 01: Parámetros del compuesto químico, suelo y ambiente
que influyen en el transporte a través del suelo
Parámetros del
Contaminante
Parámetros del Suelo Parámetros
Ambientales
Solubilidad Contenido y retención
de agua
Temperatura
Presión de vapor Porosidad, densidad y
permeabilidad
Precipitación
Número y tipo de grupos
funcionales
Contenido de arcilla Evapotranspiración
Polaridad Contenido de materia
orgánica
Profundidad de agua
subterránea
Fuente: Ortiz Salinas, Rutilio. [email protected] de Jury, 1989.
“Al inicio del experimento, de acuerdo con el Cuadro 1, en los suelos
muestreados en las zonas denominadas C y O, excepto en la O del suelo
GL2, el contenido de HTP varió entre 7782 y 15 324 mg kg-, en las otras
zonas muestreadas, se observaron de bajas a muy bajas (≤ limite
detección 550 mg kg-1) cantidades de HTP, excepto en el GL1 y el HS, en
los cuales se detectaron valores de contaminación por petróleo mayores
que 1000 mg kg-1, propuesto por Li et al. (1997). El contenido de HTP,
encontrado al final, indica que únicamente en la zona N del AT hubo
disminución significativa, con respecto al inicio del experimento (Cuadro 1),
pero las pérdidas variaron entre 23 y 100% en las zonas del derrame de los
otros suelos, excepto en el C y O del GL1 y C del HS. En los suelos bien
drenados (RG y LU), la contaminación por petróleo no rebasa la orilla del
derrame, pero en los suelos GL y HS, sujetos a inundación, el petróleo
hidrofóbico flota y, mediante las corrientes de agua, se extiende desde el
derrame hasta 70 y 110 m de distancia y se impregna en el horizonte
superficial del suelo, al descender el nivel del agua”. (TERRA (2005).
Latinoamericana VOLUMEN 23 NÚMERO 3. Red de Revistas Científicas
de América Latina, el Caribe, España y Portugal p. 295-299)
2.2.7 Recuperación de suelos contaminados
La descontaminación de suelos constituye la etapa final dentro del
proceso de estudio de los suelos, que puede ser promovida directamente
por la empresa o ser consecuencia de una Declaración Administrativa por
el órgano ambiental de la Comunidad Autónoma. En el caso de Aena, la
recuperación de terrenos se están realizando en aquellos aeropuertos en
los que una vez elaborados los estudios de caracterización, los resultados
de los análisis efectuados, son superiores a lo permitido por la legislación o
bien porque, una vez realizada la Valoración de Riesgos Ambientales, ésta
indique que existe riesgo para la salud humana o para el medio ambiente.
En cuanto al tipo de contaminación detectada, el caso mayoritario en
los aeropuertos proviene normalmente de hidrocarburos, por lo que las
actuaciones de recuperación de los terrenos están orientadas a la
eliminación in situ de estos compuestos orgánicos, empleándose técnicas
de descontaminación como: biorremediación por biopilas, landfarming,
bioventing, extracción con barreras pasivas, etc. Ejemplo: Aeropuertos de
Zaragoza y Lanzarote. ( Franco Matamala, Marta. Caracterización y
recuperación de suelos en los aeropuertos de la red de Aena. División de
Medio Ambiente y Normativa de Aena. [email protected])
2.2.8 Tecnologías de remediación de suelos contaminados por
hidrocarburos
Las tecnologías de remediación representan una alternativa a la
disposición en la tierra de desechos peligrosos que no han sido tratados, y
sus capacidades o posibilidades de éxito, bajo las condiciones específicas
de un sitio, pueden variar ampliamente. Entre ellas se menciona:
2.2.8.1Biopilas de compostaje para recuperar suelos contaminados por
hidrocarburos
• Biopilas, se refiere a la formación de montículos del material a ser
biotratado mediante la adición de nutrientes y aire en pilas.
• Composteo, adición de material orgánico a las biopilas.
Ventajas
• Los contaminantes son destruidos, reduciendo la toxicidad del sistema.
• Relativamente fáciles de diseñar y construir
• Requiere de menor inversión
• No requiere de un confinamiento posterior
Limitaciones
• HPAs de 5 ó 6 anillos presentan resistencia a la degradación.
• No se aplica a concentraciones >50,000 mg de TPH/Kg suelo
• Presencia de metales pesados (>2,500 mg/Kg suelo) (Guerrero B., Juan
(2009). Porque debemos evitar pasivos ambientales de las actividades
energéticas en el suelo. Dirección general de asuntos ambientales y
energéticos. Lima. p.88-89)
2.2.8.2 Método de Remediación Landfarming ( Labranza de la tierra)
El suelo superficial contaminado es tratado en lugar labrándose para
alcanzar la aireación requerida, y si es necesario, por la adición de
enmiendas. La labranza periódica, permite airear los desechos realzando la
actividad biológica.
• Costo
Costo del tratamiento de la tierra: $30 a $70 por el metro cúbico Mas
los costos de los estudios previos en laboratorio. (Ocampo Pomareda José
L. y otros (2002). El compostaje como método de remediación de suelos
contaminados con hidrocarburos. Trabajo de investigación. U.N.A.La
Molina. Lima).
2.2.8.3Tecnologías ex situ
Los procesos de biorremediación ex situ, incluyen:
- procesos de biodegradación en fase de lodos, en donde el suelo se mezcla
con agua (para formar un lodo), microorganismos y nutrientes; y
- De biodegradación en fase sólida, en donde los suelos colocan en una
celda de tratamiento (composteo) o sobre membranas impermeables
(biolabranza), en donde se agrega agua y nutrientes (EPA 2001).
El composteo es un proceso biológico controlado, por el cual pueden
tratarse suelos y sedimentos contaminados con compuestos orgánicos
biodegradables, para obtener subproductos inocuos estables. El material
contaminado se mezcla con agentes de volumen (paja, aserrín, estiércol,
desechos agrícolas), que son sustancias orgánicas sólidas biodegradables,
adicionadas para mejorar el balance de nutrientes, así como para asegurar
una mejor aireación y la generación del calor durante el proceso. Los
sistemas de composteo incluyen tambores rotatorios, anques circulares,
recipientes abiertos y biopilas (Alexander M. (1994). Biodegradation and
Bioremediation. Academic Press, San Diego).
Las pilas estáticas (biopilas) son una forma de composteo en el cual,
además de agentes de volumen, el sistema se adiciona con agua y
nutrientes, y se coloca en áreas de tratamiento (que incluyen alguna forma
de aireación y sistemas para colectar lixiviados). Las pilas de suelo
generalmente se cubren con plástico para controlar los lixiviados, la
evaporación y la volatilización de contaminantes, además de favorecer su
calentamiento (Eweis, J.B., y otros (1998). Bioremediation Principles.
McGraw-Hill International Editions).
2.2.8.4Biorremediación en fase de lodos (biorreactores)
Los biorreactores pueden usarse para tratar suelos heterogéneos y
poco ermeables, o cuando es necesario disminuir el tiempo de tratamiento,
ya que es posible combinar controlada y eficientemente, procesos
químicos, físicos y biológicos, que mejoren y aceleren la biodegradación
(Riser y Roberts, E. (1998). Remediation of petroleum contaminated soils.
Lewis Publishers. 542 p.).
Es la tecnología más adecuada cuando existen peligros potenciales
de descargas y emisiones. Uno de los reactores más utilizados para
biorremediar suelos es el biorreactor de lodos, en el cual el suelo
contaminado se mezcla constantemente con un líquido, y la degradación se
lleva a cabo en la fase acuosa por microorganismos en suspensión o
inmovilizados en la fase sólida. El tratamiento puede realizarse también en
lagunas construidas para este fin o bien en reactores sofisticados con
control automático de mezclado (Alexander 1994).
2.2.8.5 Tecnologías de remediación fisicoquímicas
Los tratamientos fisicoquímicos aprovechan las propiedades físicas
y/o químicas de los contaminantes o del medio contaminado para destruir,
separar o contener la contaminación. Este tipo de tecnologías
generalmente son efectivas en cuanto a costos y pueden concluirse en
periodos cortos, en comparación con las tecnologías de biorremediación.
Sin embargo, los costos pueden incrementarse cuando se utilizan
técnicas de separación en las que los contaminantes pueden requerir de
tratamiento o disposición (Van Deuren, J., y otros (1997). Remediation
Technologies Screening Matrix and Reference Guide. 3ª Ed. Technology
Innovation Office, EPA. http://www.epa.gov/tio/remed.htm)
2.2.8.6 Remediación electrocinética (RE)
La remediación electrocinética es una tecnología en desarrollo que
aprovecha las propiedades conductivas del suelo, cuyo objetivo es separar
y extraer contaminantes orgánicos e inorgánicos (metales) de suelos, lodos
y sedimentos, con el uso de un campo eléctrico que permite remover las
especies cargadas (iones). Implica la aplicación de una corriente directa de
baja intensidad entre un electrodo positivo y uno negativo (Van
Cauwenberghe, L. 1997. Electrokinetics. Technology Evaluation Reports
TO-97-03. GWRTAC E Series. USA. http://www.gwrtac.org)
Los iones metálicos, iones amonio y compuestos orgánicos con
carga positiva, migran hacia el cátodo; mientras que los aniones como el
cloruro, cianuro, fluoruro, nitratos y compuestos orgánicos cargados
negativamente se mueven hacia el ánodo (EPA 2001). (Volke Sepúlveda,
Tania y Velasco Trejo, Juan Antonio (2002). Jiménez Editores e
Impresores, S.A. de C.V., Callejón de la Luz 33-20. Col. Anáhuac, México).
2.2.8.7Desorción térmica (DT)
Los derrames de hidrocarburos también son tratados los sólidos y
cortes contaminados con: gasolina, diesel, lubricantes, aceite, petróleo, así
como los lodos de perforación base aceite, posteriormente, el material es
analizado y transportado hasta el sitio de disposición. (Osorio Rodríguez,
Beatriz T. (2004). U.N.A. La Molina, Lima).
Los procesos de DT consisten en calentar (90 a 540 °C) el suelo
contaminado con contaminantes orgánicos, con el fin de vaporizarlos y por
consiguiente separarlos del suelo. El calor acelera la liberación y el
transporte de contaminantes a través del suelo, para posteriormente ser
dirigidos hasta un sistema de tratamiento de gases con el uso de un gas
acarreador o un sistema de vacío. Es un proceso de separación física no
destructivo. Con base en la temperatura de operación, la DT puede
clasificarse en dos grupos (EPA 2001):
- Desorción térmica de alta temperatura (DTAT). Es una tecnología a gran
escala en la cual los desechos son calentados a temperaturas que varían
entre los 320 y los 560 °C. Frecuentemente se utiliza en combinación con
la incineración o S/E, dependiendo de las condiciones específicas.
- Desorción térmica de baja temperatura (DTBT). Los desechos se
calientan a temperaturas entre 90 y 320 °C. Es una tecnología a gran
escala que se ha probado con éxito en el tratamiento de varios tipos de
suelos contaminados con HTP. (Volke Sepúlveda Tania y Velasco
TrejoJuan A. (2002)).
2.2.8.8 Incineración
En los procesos de incineración tanto in situ como ex situ, se utilizan
altas temperaturas de operación que van desde los 870 a los 1,200 °C, con
la finalidad de volatilizar y quemar compuestos orgánicos y halogenados en
presencia de oxígeno. Generalmente se utilizan combustibles para iniciar el
proceso de combustión. Las eficiencias de remoción y destrucción de los
incineradores operados adecuadamente exceden el 99.99%. Sin embargo,
los gases de combustión generalmente requieren de tratamiento. Existen
diferentes tipos de incineradores (Van Deuren, J., Z. Wang, Z. y J.
Ledbetter (1997).
2.2.8.9Extracción de vapores (EV)
La EV, también conocida como ventilación del suelo, vaporización y
volatilización, es una tecnología en la que se aplica un vacío al suelo, para
inducir un flujo controlado y continuo de aire, y remover así contaminantes
volátiles y semivolátiles del suelo. La EV usualmente se lleva a cabo in situ.
Sin embargo, en algunos casos, puede usarse como una tecnología ex situ
(Riser-Roberts 1998, EPA 2001). La efectividad del sistema de EV depende
principalmente de la volatilidad de los contaminantes y de la permeabilidad
y homogeneidad del suelo. La EV a menudo es usada para remediar sitios
contaminados por derrames o fugas de COV y algunas gasolinas; puede
aplicarse en zonas insaturadas. Además, la EV puede facilitar e inducir
otros procesos de remediación como la biodegradación de contaminantes
poco volátiles. (Sellers, K. (1999). Fundamentals of hazardous waste site
remediation. Lewis Publishers. 326 p.)
2.3 Definiciones conceptuales
2.3.1 Contaminación de suelos por derrame de hidrocarburos
La contaminación de suelos por el derrame de hidrocarburos, se
conceptualiza a la al conjunto de: combustibles (diesel 2), aceite de: motor,
diferencial, hidráulico, grasas, envases, y trapos con impregnación de
hidrocarburo, los cuales son vertidos o derramados directamente al suelo y
en el lugar donde se realiza el mantenimiento de los equipos de transporte
como son los volquetes de bajo perfil, equipos LHD, compresoras ,
perforadoras manuales y otros equipos livianos de los contratistas de
COMASA-Rinconada, entones estos contaminan al suelo, como también
filtran al subsuelo y podrían llegar hasta la napa freática y/o a la
percolación de o al drenaje subterráneo, ya que el ámbito de estudio se
encuentran los glaciares.
2.3.2 Derrame de hidrocarburos en suelos
El derrame de hidrocarburos en suelos es conceptualizado como el
vertido en forma accidental y/o en forma directa y voluntaria por el
personal que labora en esta área, esto tal vez por el desconocimiento de
los efectos o consecuencias que producen estos derivados de petróleo, y
en forma particular es el caso de CO MASA-Rinconada.
2.3.3 Volatilización de hidrocarburos
Las tecnologías de remediación o el tratamiento de compuestos
orgánicos volátiles (COV) no halogenados en suelos, sedimentos y lodos
se encuentran la biorremediación, incineración, la EV (extracción de
vapores) y la DT (Desorción Térmica) a bajas temperaturas. La incineración
generalmente se emplea cuando, además de los combustibles, se
encuentran presentes COV halogenados. En general estas técnicas
pueden emplearse también para tratar sitios contaminados con BTX
(benceno, tulueno y xilenos) y combustibles. (Volke Sepúlveda Tania y
Velasco TrejoJuan A. (2002). Jiménez Editores e Impresores, S.A. de C.V.,
Callejón de la Luz 33-20. Col. Anáhuac, México)
2.3.4 Degradación de suelos contaminados
Se conceptualiza como la disminución de los hidrocarburos que se
encuentran en el suelo producto del derrame que se realiza después de
hacer el mantenimiento de los equipos de carga, transporte y otros; esta
degradación se obtiene mediante diferentes tipos de tecnologías que se
tiene para la remediación de suelos contaminados por derrame de
hidrocarburos.
CAPITULO III
METODOLOGIA
3.1 METODOLÓGIA DE LA INVESTIGACION
El trabajo de investigación, que me propongo realizar es de tipo de
estudio descriptivo-explicativo, en razón al objetivo que persigue y la
hipótesis planteada establece conocer el nivel de degradación de suelos
contaminados por derrame de hidrocarburos en COMASA-Rinconada.
El tipo de estudio tendrá previo carácter descriptivo de las
características de los elementos, componentes, y su interrelación, ya que
este tipo de estudio requiere una fase previa de descripción. (Méndez A.,
Carlos E. (2002). Diseño y desarrollo del proceso de investigación.
McGrawHill. Colombia. p. 136 y 138).
El diseño de investigación es factorial explicativo, por que el
planteamiento de problema indica desarrollar el proceso volatilización de
suelos contaminados por hidrocarburos en COMASA-Rinconada, y
describir la variable independiente (causa) que es el derrame de
hidrocarburos en el suelo, así como la variable dependiente (efecto) que es
la degradación mediante volatilización de suelos contaminados con
hidrocarburos, y luego analizar, describir y explicar la interrelación de la
variables. Esta relación de variables se expresa de la siguiente forma:
X Y
Donde: X = Variable independiente (causa).
Y = Variable dependiente (efecto)
= Relación existente (causa – efecto)
(Hernández Sampiere, Roberto y otros (1996). Metodología de la
investigación. McGraw-Hill. Colombia. p 162).
3.2 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
Cuadro N° 02: Cronograma de actividades
Tiempo
Actividades
2013 2014
A S O N D E F M A
1. Planteamiento de problema
2. Revisión bibliográfica
4. Muestreo de derrame de
hidrocarburos en suelos
5. Cálculos, Análisis e interpretación
de datos.
6. Presentación y sustentación de
Informe final.
xx
xx
xx
xx
xx
xx
Fuente: Elaboración propia
3.3 RECURSOS A SER UTILIZADOS
a) Se cuenta con recursos humanos calificados.
b) El estudio requiere del siguiente material.
- Bibliografía necesaria.
- Instrumentos de de toma de medición.
- Registros de datos.
- Material de escritorio y otros.
c) Para realizar el desarrollo y la conclusión del proyecto de investigación
se solicitara apoyo a las siguientes instituciones y/o dependencias:
- Facultad de Ingeniería de Minas U.N.A.-Puno.
- Municipio del Centro Poblado de la Rinconada.
- Contratistas de planeamiento Nuevo Progreso de COMASA-Rinconada
d) El presupuesto aproximado será:
- 01 Br. Ingeniería de Minas......................................................S/. 1500.00
-01Ayudante............................................................................. S/. 750.00
-Material de información y Bibliográfica……………………..… S/. 250.00
- Material de escritorio e impresión........................................... S/. 100.00
- Instrumentos de medición y análisis de muestras…………… S/. 150.00
- Otros imprevistos (10%)………………………………………… S/. 50.00
Total: S/. 2800.00
3.4 REFRENCIAS BIBLIOGRAFICAS
1 Alexander M. (1994). Biodegradation and Bioremediation. Academic Press,
San Diego. 302 p.
2 Cole, G.M. (1994). Assessment and remediation of petroleum
contaminated sites. Lewis Publishers. Boca Raton
3 Eweis, J.B., y otros (1998). Bioremediation Principles. McGraw-Hill
International Editions. 296 p
4 Franco Matamala, Marta. Caracterización y recuperación de suelos en los
aeropuertos de la red de Aena. División de Medio Ambiente y Normativa
de Aena. [email protected]
5 Guerrero B., Juan (2009). Porque debemos evitar pasivos ambientales de
las actividades energéticas en el suelo. Dirección general de asuntos
ambientales y energéticos. Lima.
6 Hernández Sampiere, Roberto y otros (1996). Metodología de la
investigación. McGraw-Hill. Colombia.
7 (Incaurgarat, María. Hidrocarburos “El Petróleo”. [email protected])
8 Marín Paucara., Esteban (2007). Contaminación del aire por parque
automotor en la ciudad de Puno; Tesis de grado de Magister Scientiae en
Gestión de Recursos Naturales y Medio Ambiente. Escuela de Post Grado.
UNA. Puno.
9 Méndez A., Carlos E. (2002). Diseño y desarrollo del proceso de
investigación. McGrawHill. Colombia.
10 Ministerio de Energía y Minas (1997). Compendio de normas ambientales
para las actividades minero energéticos. Dirección general de asuntos
ambientales. Lima, Perú. 325 p.).
11 Ocampo Pomareda, José L. y otros (2002). El compostaje como método
de remediación de suelos contaminados con hidrocarburos. Trabajo de
investigación. U.N.A.La Molina, Lima.
12 Osorio Rodríguez, Beatriz T. (2004). Evaluación del crecimiento de maíz y
girasol como indicadores como recuperación agronómica de suelos
contaminados con hidrocarburos y remediados con técnica de
Landfarming. Trabajo de investigación. UNA La Molina, Lima.
13 Sellers, K. (1999). Fundamentals of hazardous waste site remediation.
Lewis Publishers. 326 p.)
14 TERRA (2005). Latinoamericana VOLUMEN 23 NÚMERO 3. Red de
Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal.
15 Van Deuren, J., y otros (1997). Remediation Technologies Screening
Matrix and Reference Guide. 3ª Ed. Technology Innovation Office, EPA.
http://www.epa.gov/tio/remed.htm
16 Volke Sepúlveda, Tania y Velasco Trejo, Juan Antonio (2002). Jiménez
Editores e Impresores, S.A. de C.V., Callejón de la Luz 33-20. Col.
Anáhuac, México.