Determinación y evaluación comparativa de la cinética de biodegradación de los tensioactivos lauril éter sulfato de sodio (Aniónico), alcohol etoxilado (No Iónico) y cocoamido propil betaína (Anfótero) en condiciones ambientales

Abstract

Los tensioactivos se encuentran presentes en el uso doméstico e industrial a través de diferentes artículos de higiene y limpieza (detergente de ropa, suavizante, shampoo, jabón de mano, gel de ducha, detergente de lavavajilla, acondicionador, humectante, crema, emulsificante y suavizador de fibra textil, desengrasante de cuero, inhibidores de corrosión, colectores de flotación), todos ellos ofertados en múltiples marcas nacionales e internacionales generándose un nivel alto de competencia y alto consumo por parte de la población y las empresas, afirmándose su presencia en los efluentes ubicados en los ríos y mares. Poca es aún la preocupación de la biodegradación de tensioactivos debido a que sus concentraciones en los efluentes domésticos e industriales son bajas. Sin embargo, es de vital importancia la concientización de la exigencia por parte del sector ambiental referente a la biodegradación completa de los tensioactivos y las consecuencias en caso suceda lo contrario. El método de ensayo aplicado fue aprobado y verificado por la OCDE (Organización Para La Cooperación Y El Desarrollo Económico) como una “Propuesta para la determinación de la biodegradabilidad de los agentes tensioactivos utilizados en los detergentes sintéticos”; este consiste en establecer un sistema de composición química apta para la biodegradación del tensioactivo constituido por una disolución con nutrientes específicos, inóculo con una pequeña cantidad de microorganismos aerobios y población mixta (muestreado de punto representativo de Río Chili: Puente San Martín) [9] y el tensioactivo prueba. Se determina la cinética de biodegradación de tensioactivos de familias diferentes: aniónico (lauril éter sulfonato de sodio), no iónico (alcohol etoxilado) y anfótero (cocoamido propil betaína) con tres concentraciones iniciales diferentes; 0.5 mg/L, 5.0 mg/L y 10.0 mg/L. Se realiza la lectura de concentración del tensioactivo prueba en forma diaria por un transcurso de 15 días través de dos tipos de análisis: método colorímetro yodo-yoduro por espectrofotometría (tensioactivo no iónico) y potenciometría de ion selectivo (tensioactivo aniónico y anfótero). A partir de los datos resultantes se obtienen curvas de cinética de concentración vs tiempo, % Biodegradabilidad vs tiempo y decrecimiento del tensioactivo (a través de la linealización de la ecuación de Monod) determinándose diferentes parámetros cinéticos como tiempo de latencia (tL), tiempo de vida media (tm), velocidad máxima de crecimientos de microorganismos (μ_máx) y constante de saturación de concentración de tensioactivo (K_S). Tras comparar el comportamiento de cada tensioactivo en prueba se obtiene que todos cumplen con él % de biodegradabilidad a alcanzar en el margen de los 15 días (>90%); el tensioactivo aniónico (lauril éter sulfonato de sodio) destaca en su comportamiento por su mayor velocidad de biodegradación (Co: 0.5 mg/L→ 0.4854 día-1, Co: 5 mg/L → 0.4725 día-1, Co: 10 mg/L → 0.413 día-1) ; y el tensioactivo no iónico (alcohol etoxilado) presenta la menor velocidad de biodegradación (Co: 0.5 mg/L → 0.4343 día-1, Co: 5 mg/L → 0.4186 día-1, Co: 10 mg/L → 0.4072 día-1), confirmándose la hipótesis que para una estructura química lineal es más práctica la biodegradación que a una estructura química ramificada. Además, se confirma también la hipótesis que a menor concentración del tensioactivo la cinética de biodegradación tiene mayor rendimiento (Ej. Para el tensioactivo aniónico su tiempo de latencia es 15.00 hr y tiempo de vida media 57.06 hr, los tiempos menores adquiridos en todas las pruebas), ello se debe a que no se genera la inestabilidad del microorganismo al estar en un sistema con alta concentración de tensioactivo y no tener la capacidad suficiente de biodegradarlo por completo. Todas las pruebas realizadas son verificadas a través del diagrama de linealización de Monod indicándose que su R2>0.90. Adicionalmente, al comparar las concentraciones finales (día 15) con el límite máximo permisible de tensioactivo en efluentes (0.5 mg/L); se encuentra que para las concentraciones iniciales de 0.5 mg/L y 5mg/L todos los tensioactivos llegan a concentraciones menores al límite. Sin embargo, y como se planteó en la hipótesis, para la concentración de 10 mg/L sólo el tensioactivo aniónico alcanza un valor menor al límite y los tensioactivos anfótero ácido, básico y el no iónico presentan valores mayores al límite demostrándose que a mayor concentración existe ya mayor inestabilidad para biodegradar; para 5 días posteriores la concentración llegó a ser menor que el límite permisible. Para posteriores investigaciones y teniendo como base los resultados presentes de este trabajo se plantea un ensayo dinámico para ser comparado con el ensayo estático; y la aplicación de los métodos prácticos mencionados.