Problemática medioambiental de los fenoles sustituidos (I)

Con este artículo se pretende facilitar al lector una idea rápida, en cuanto a que son, donde se producen, emisiones y toxicidad, de los nitrofenoles.

 

[ERNESTO SIMON. Grupo de Fisicoquímica de Procesos Industriales y Medioambientales, FQPIMA. Universidad Complutense de Madrid.]

 

La UE mediante el documento BREF de la IPPC: Mejores Técnicas Disponibles en Sistemas Comunes de Tratamientos/Gestión de Aguas y Gases Residuales en el Sector Químico (2003), señalo los principales grupos de contaminantes a tener en cuenta, y entre ellos, los fenoles. Desde hace décadas el fenol es considerado el contaminante modelo de todo tipo de investigaciones y se sabe todo o casi todo de él, así lo demuestra la literatura científica de este periodo.

Además del universal fenol, en el grupo de fenoles, descritos en la BREF anterior, se agrupan sus derivados más inmediatos, fenoles sustituidos en su mayoría: clorofenoles, metilfenoles, nitrofenoles, etc., que no son tan populares ni han sufrido un estudio tan en  detalle como el fenol; pero que merecen igual de importancia ya que La Industria Química en la Unión Europea genero en el 2004 más de 1.3 millones de toneladas de aguas residuales peligrosas compuestas por fenoles (EPER EU, 2004)

También llamados hidroxinitrobencenos. El empleo del término nitrofenoles incluyen a tres sustancias químicas: el orto– o 2-nitrofenol, el meta– o 3-nitrofenol  y el para– o 4-nitrofenol.  Los nitrofenoles son productos químicos manufacturados que no se dan  naturalmente en el medio ambiente. Durante la producción de uno de ellos casi siempre se produce cierta cantidad del otro, por lo que generalmente se les considera en conjunto cuando se discuten sus propiedades y sus efectos perjudiciales.

Todo el mundo esta expuesto a bajos niveles de nitrofenoles en el aire, agua y suelo.  Se han detectado nitrofenoles en el aire (que se pueden formar como resultado de reacciones fotoquímicas atmosféricas de varios compuestos aromáticos provenientes de fuentes antropogénicas),  aunque la mayor parte se deposita en el agua y en el suelo, identificándose en las aguas de lluvia, en efluentes de aguas residuales de varias industrias y en el agua potable. No se han encontrado en los alimentos.

La mayor parte de los nitrofenoles entran al medio ambiente durante su manufactura o procesamiento.

El 2-nitrofenol se usa principalmente para manufacturar tinturas, pigmentos, productos de caucho y sustancias funguicidas. El 4-nitrofenol es usado principalmente en la manufactura de medicamentos, funguicidas, tinturas y para oscurecer el cuero.

Las diferentes industrias donde se han identificado nitrofenoles en sus aguas residuales se muestran  en la Tabla 1 junto a datos de concentración de nitrofenoles en dichos efluentes (Howard P.,1989).

 

Tabla 1.- Concentración de nitrofenoles en efluentes industriales.

Industrias

Concentración de

2-nitrofenol mg L-1

Concentración de

4-nitrofenol mg L-1

Fabricación de hierro y acero

<21

Fundiciones

20-40

Farmacéutica

<10

Productos químicos orgánicos / plásticos

<130

<190

Procesado del caucho / gomas

<4,9

Textil

<4,1

<10

Carbón

<17

Acabado de metales

72-320

<10

 

En las industrias de fundiciones y  fabricación de hierro y acero el  2-nitrofenol se forma durante el proceso de coquización del carbón. Su  aparición en aguas residuales agrícolas es debida a que el 4-nitrofenol es un  producto de degradación de plaguicidas como el paratión y el fluoridifen. También se forman ambos nitrofenoles en el tubo de escape de los coches como resultado de la reacción térmica del combustible con los óxidos de nitrógeno (NOx).

Los nitrofenoles son sustancias tóxicas y  están clasificadas como peligrosas. No hay estudios que hayan evaluado los efectos de los nitrofenoles sobre los seres humanos. Toda la información proviene de estudios con animales. Algunos de estos estudios con animales han demostrado que el 4-nitrofenol es más dañino que el 2-nitrofenol y sugieren que el 4-nitrofenol puede producir enfermedades de la sangre. En los estudios con animales se ha visto que las cantidades que produjeron efectos dañinos en ellos son muy superiores a los niveles a los que la población general esta normalmente expuesta. No se ha considerado a los nitrofenoles como posibles cancerigenos. Del  4-nitrofenol se han realizado más estudios de toxicidad que del 2-nitrofenol.

Los fenómenos observados en personas por inhalación del 4-nitrofenol son sensación de quemazón, vértigo y debilidad. La inhalación en altas concentraciones puede originar un aumento del metabolismo. También puede absorberse por la piel. En contacto con los ojos produce enrojecimiento y dolor.

Los valores de toxicidad de estas sustancias obtenidos por diferentes investigadores mediante ensayos normalizados con diferentes algas o bacterias se recogen en la  Tabla 2:

 

 

Tabla 2.- Tabla de toxicidades

Compuesto

Toxicidad

Referencias

2-nitrofenol

LC50= 0.289a

LC50= 0.565b

 

(Yen y col.,2001)

4-nitrofenol

LC50= 0.056a

LC50= 0.092a

 

(Yen y col.,2001)

4-nitrofenol

20 mg L-1 CE (I) 50-48hc

 

(Randall y col.,1980)

4-nitrofenol

EC50 = 64 mg L-1

 

(Concetta Tomei y col.,2003)

a Daphnia.

b Carp.

c Correspondiente a la concentración que mata en 48h el 50% de daphnia magna.

 

Los nitrofenoles además de ser sustancias tóxicas son sustancias muy poco biodegradables. En las Tablas 3 y 4 se muestran datos de biodegradabilidad obtenidos por diferentes investigadores.

 

Tabla 3.- Biodegradabilidad del 4-nitrofenol en función de la relación DBO5/DQO.

Concentración

(mg L-1)

DQO

(mg L-1)

DBO5

(mg L-1)

DBO5/DQO

 

Referencias

139

215

14

0.07

(Hsu y col.,2004)

2000

3400

170

0.05

(Yoon y col.,2001)

 

Tabla 4.- Biodegradabilidad en función de la relación DBO5/TOC.

Compuesto

Concentración

(mg L-1)

TOC

(mg L-1)

DBO5

(mg L-1)

DBO5/TOC

Referencia

2-nitrofenol

200

81

4

0.05

(Takahashi y col.1993)

4-nitrofenol

200

120

4

0.03

 

Dependiendo de su  biodegradabilidad se optará por un tratamiento u otro para su eliminación.

 

REFERENCIAS

ü      P. Howard. “Handbook of environmental fate and exposure data for organic chemical. Volume I Large production and priority pollutants”. (1989). Lewis Publishers, Chelsea, Michigan, USA.

ü      M. Concetta Tomei, M. Cristina Annesini, S. Bussoletti. ‘’4-nitrophenol biodegradation in sequencing batch reactor: kinetic study and effect of filling time’’. (2003).  Water Reseach 38, 375-384.

ü      Y. Hsu, H. Yang, J. Chen. ‘’The enhancement of de biodegradability of phenolic solution using preozonation based on hihg ozone utilization’’. (2004). Chemosphere 56, 149-158.

ü      T. L. Randall, P.V. Knopp. ‘’Detoxification of specific organic substances by wet oxidation’’. (1980). Journal of Water Pollution Control Federation 52, 2117. 

ü      J. Yen, K. Lin and Y. Wang. ‘’Acute Lethal Toxicity of Environmental Pollutants of Acuatic Organisms’’. (2002).  Ecotoxicology and Environmental Safety 52, 113-116. 

ü      C. Yoon, S. Cho, S. Kim and S. Ha. ‘’Catalytic wet air oxidation of p-nitrophenol (PNP) aqueous solution  using multi-component heterogeneous catalysts’’ (2001). Water Science Technology, 43 (2), 229-236.

 

 

 

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