Estudio comparativo entre las tecnologías de oxidación húmeda catalítica, Fenton homogéneo y fotoFenton heterogéneo para el tratamiento in situ de aguas residuales hospitalarias.

Se acaba de publicar un novedoso estudio evaluando varias tecnologías para el tratamiento de aguas residuales generadas en un hospital de la Comunidad de Madrid. Este trabajo surge gracias a la colaboración de los grupos de investigación de tres universidades de Madrid: Universidad Autónoma, Universidad Complutense y la Universidad Rey Juan Carlos. Los investigadores forman parte de la Red Madrileña de Tratamiento de Aguas Residuales (REMTAVARES, 2018/EMT-4341) financiada por la Comunidad de Madrid.

Grupo de Ingeniería Química y Ambiental, Universidad Rey Juan Carlos

Los hospitales utilizan sustancias químicas de naturaleza muy variada para garantizar un correcto diagnóstico, tratamiento, y recuperación del paciente. Tanto en su forma original como en forma de metabolitos, se excretan del cuerpo del paciente a través de la orina y las heces llegando a los colectores metropolitanos, encargados de transportar las aguas residuales a las estaciones depuradoras. Las aguas residuales de los hospitales contienen grandes cantidades de agentes biológicos y químicos, es decir, microorganismos patógenos y concentraciones relevantes (hasta 100 veces más altas que las encontradas en aguas residuales urbanas) de compuestos farmacéuticos, como antibióticos, citostáticos, hormonas, tranquilizantes, etc. Actualmente, no existe ninguna regulación que establezca la gestión y el tratamiento específico de estos efluentes. Por otra parte, los compuestos y metabolitos farmacéuticos son eliminados en baja proporción en las estaciones depuradoras por lo que suponen una amenaza para el medio ambiente. En este sentido, es fundamental tratar adecuadamente los efluentes hospitalarios para minimizar sus impactos adversos sobre el medio ambiente, ya que son focos de una elevada carga.

El riesgo ambiental de las sustancias procedentes de compuestos farmacéuticos en las aguas residuales hospitalarias requiere un manejo y tratamiento específicos. Los tratamientos in situ para reducir la carga de contaminantes y garantizar la desinfección del efluente hospitalario se suelen considerar como la estrategia más prometedora, en general, para los grandes hospitales. La aplicación de una tecnología altamente efectiva y selectiva a pequeña escala puede ser más rentable y respetuosa con el medio ambiente que una tecnología menos específica a gran escala para tratar los efluentes diluidos de los hospitales una vez llegan a las plantas depuradoras. Por todo esto, el desarrollo de procesos para el tratamiento de aguas residuales hospitalarias in situ representa un importante campo de investigación en la actualidad (Verlicchi y col., 2018).

Los procesos de oxidación avanzada (POA), son una prometedora alternativa para el tratamiento de este tipo de efluentes (Kanakaraju y col., 2018). En este trabajo, se ha investigado la viabilidad de tres tecnologías para el tratamiento de aguas residuales de un hospital de la Comunidad de Madrid: oxidación húmeda catalítica (CWAO; mediante oxidación con aire), proceso Fenton homogéneo intensivo (utilizando altas temperaturas de reacción) y el sistema fotoFenton heterogéneo (aplicación de lámpara ultravioleta en condiciones suaves de presión y temperatura). Las muestras de agua a tratar se recopilaron empleando un exhaustivo proceso de muestreo de recogida de efluente (mezcla a su vez de varios efluentes generados en diferentes actividades llevadas a cabo en el hospital) durante una semana.

En los efluentes analizados se detectaron setenta y nueve fármacos diferentes. Entre ellos, destacan familias de fármacos habitualmente prescritos como reguladores de lípidos y estatinas para reducir el colesterol, antagonistas de los receptores de histamina H1 y H2, diuréticos, agentes betabloqueantes, antihipertensivos, antibióticos, analgésicos y compuestos antiinflamatorios (Figura 1). Los resultados obtenidos, publicados en la revista científica Journal of Environmental Management, indican que el proceso de oxidación Fenton intensivo es el proceso más eficaz para la eliminación de todos los fármacos, con una reducción casi completa respecto de la carga inicial (99,8%). Todos los fármacos fueron completamente eliminados en este tratamiento, excepto citalopram, trazodona y losartán, que aparecieron en el efluente final en concentraciones insignificantes (4,0, 7,5 y 8,5 ng L-1, respectivamente). El proceso fotoFenton eliminó el 94,5% de la carga farmacéutica total, donde solo se detectó acetaminofén a una concentración relevante en el efluente. En el caso del proceso CWAO, se logró una eliminación del 90% de la concentración farmacéutica inicial, detentándose acetaminofén, ciprofloxacina y ofloxacina en el efluente en concentraciones relevantes.


Figura 1. Condiciones y tratamientos de las tecnologías CWAO, Fenton y fotoFenton empleadas para el tratamiento de un agua residual hospitalaria.

Se evaluó, además, el riesgo ambiental de los compuestos y metabolitos farmacéuticos de las muestras de aguas hospitalarias tratadas. Esta evaluación es muy interesante porque considera la ecotoxicidad de cada producto farmacéutico para estimar su efecto potencial individual sobre el medio ambiente. El proceso Fenton intensivo fue el más eficaz, con un ∑HQ final menor, correspondiente a 5,4. Los sistemas de oxidación húmeda catalítica (CWAO) y fotoFenton que alcanzan valores similares en cuanto a la reducción de carga orgánica del agua residual, mostraron valores de ∑HQ totales muy diferentes, de 895 y 88, respectivamente. Las reducciones de HQ obtenidas después de estos dos tratamientos (∑HQCWPO 895 y ∑HQFOTO-FENTON 88) indican que, aunque los procesos de CWAO y fotoFenton lograron eliminaciones de la carga inicial de fármacos similares, el impacto ambiental de los efluentes finales depende no solo de la concentración de los compuestos farmacéuticos, sino principalmente de qué compuestos se eliminen y de cuáles de los aún presentes, tengan mayores riesgos para el medio ambiente. El proceso de CWAO no alcanzó la eliminación total de compuestos de mayor riesgo ambiental (como el caso de los antibióticos) haciendo que su vertido a un cauce natural pueda provocar un mayor impacto ambiental.

Además, se realizó una estimación de costes simplificada para los tres procesos de tratamiento de aguas residuales hospitalarias. Aunque no se han incluido los costes relativos a la inversión del equipamiento, personal y mantenimiento, se pudo concluir que los procesos CWAO y Fenton ofrecen costes razonables, siendo fotoFenton el tratamiento más costoso, debido principalmente a los requerimientos energéticos de la radiación UV requerida en este estudio.

Referencias

Kanakaraju, D., Glass, B.D., Oelgemöller, M., 2018. Advanced oxidation process-mediated removal of pharmaceuticals from water: A review. J. Environ. Manage. 219: 189–207. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.04.103

Segura, Y., Cruz del Álamo, A., Munoz, M., Álvarez-Torrellas, S., García, J., Casas, J.A., De Pedro, Z.M., Martínez, F., 2021, J. Environ. Manage. 2021, 290, 112624. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.112624

Verlicchi, P., Barceló D., Kostianoy, A.G., 2018. Hospital Wastewaters: Characteristics, Management, Treatment and Environmental Risks. Volumen 60, Springer International Publishing, ISBN: 978-3-319-62177-7

Etiquetas:

Si te gustó esta entrada anímate a escribir un comentario o suscribirte al feed y obtener los artículos futuros en tu lector de feeds.

Comentarios

Aún no hay comentarios.

(requerido)

(requerido)


*

Responsable del tratamiento: FUNDACIÓN PARA EL CONOCIMIENTO MADRIMASD con domicilio en C/ Maestro Ángel Llorca 6, 3ª planta 28003 Madrid. Puede contactar con el delegado de protección de datos en dpd@madrimasd.org. Finalidad: Contestar a su solicitud. Por qué puede hacerlo: Por el interés legítimo de la Fundación por contestarle al haberse dirigido a nosotros. Comunicación de datos: Sus datos no se facilitan a terceros. Derechos: Acceso, rectificación, supresión, oposición y limitación del tratamiento. Puede presentar una reclamación ante la Agencia Española de Protección de datos (AEPD). Más información: En el enlace Política de Privacidad..