El
Dr. Ernesto Martínez (*) dirige un grupo de investigación
y transferencia de tecnologías para tratamiento químico
de efluentes industriales en el Instituto de Desarrollo y Diseño
(INGAR) (**),
de nuestra ciudad. Aquí nos cuenta detalles sobre un novedoso método
para la eliminación de bifenilos policlorados (PCBs) -que son contaminantes
persistentes y peligrosos para el ambiente- realizado con el apoyo financiero
de la Empresa
Provincial de la Energía de Santa Fe.
- En términos
tan sencillos como sea posible, ¿qué son los PCBs?
- Son compuestos químicos formados por cloro, carbono e hidrógeno.
Se trata de moléculas muy estables que tienen baja conductividad
eléctrica; son insolubles en agua, altamente aislantes y no inflamables.
Éstas y otras características los han hecho ideales para
la elaboración de una amplia gama de aplicaciones tales como aditivos
en refrigerantes y lubricantes de transformadores, capacitores y sistemas
hidráulicos. Pero son estas mismas cualidades las que hacen que
los PCBs sean peligrosos para el ambiente, en especial su resistencia
extrema a la degradación biológica a través de procesos
naturales. Estos compuestos pueden ingresar en el cuerpo a través
del contacto con la piel, por la inhalación de vapores o por la
ingestión de alimentos que contengan residuos de los mismos. Durante
decenios los PCBs se usaron de manera rutinaria en la fabricación
de plásticos, adhesivos, pinturas y barnices, pesticidas, tintas
de imprenta, entre otros productos. Por todo lo anterior, el PCB es considerado
un contaminante orgánico persistente, es decir que permanece y
se acumula en el medio ambiente durante largo tiempo. Y con relación
a la energía eléctrica, el principal riesgo ocurriría
en el caso de que los transformadores que contienen PCBs como aditivo
del aceite refrigerante explotaran o se incendiaran. En esa circunstancia,
la presencia del cloro en la molécula podría generar dioxinas,
que son altamente tóxicas. Es ésta la principal razón
por la que no pueden incinerarse con métodos convencionales. En
cuanto al ambiente, la evidencia científica actual indica que los
PCBs son cancerígenos y tóxicos para los animales bajo condiciones
de exposición crónica. Es fácil de comprender la
necesidad de eliminar estos compuestos químicos de forma segura.
Y en ello hemos trabajado con éxito.
- ¿Qué
desventajas o dificultades de las tecnologías localmente disponibles
motivaron este desarrollo tecnológico?
- A nivel local existen tecnologías para la eliminación
de PCBs en aceites refrigerantes usando metales líquidos tales
como sodio o potasio, los que realizan la hidrogenación reductiva
de la molécula de PCB. En otras palabras, se produce el reemplazo
de un átomo de cloro por uno de hidrógeno para transformar
el compuesto contaminante en bifenilos, de los que se puede disponer con
relativa facilidad. Estos métodos son efectivos pero tienen importantes
limitaciones. Uno de los inconvenientes es la formación de productos
secundarios (barros), lo que demanda una muy precisa dosificación
del reactivo. Por otra parte, el empleo de sodio o potasio líquido
requiere instalaciones y cuidados especiales por la extrema reactividad
de este tipo de metales. Otra limitante es la imposibilidad de tratar
fluidos con elevada concentración de PCBs o puros. Un requisito
adicional para la tecnología que se aspiraba a desarrollar era
la posibilidad de aplicarla en la remediación de suelos y sedimentos
donde la presencia de agua impide el empleo de los metales antes mencionados.
Finalmente, la EPE
esperaba que la tecnología pudiera servir también para la
eliminación de fluidos concentrados de otros compuestos orgánicos
persistentes tales como el DDT, o plaguicidas caducados similares cuyo
empleo está prohibido. Sin dudas, el almacenamiento indefinido
de estos compuestos organoclorados genera una preocupación social
que justifica el desarrollo de tecnologías que posibiliten su eliminación
segura.
- El método
desarrollado por ustedes, ¿cómo resuelve estos inconvenientes?
- Nuestra hipótesis de trabajo se centró en el empleo de
un agente reductor con una menor reactividad, lo que permitiría
el empleo de un exceso del reactivo para garantizar una condición
de "cero PCBs" en un tiempo de exposición de entre 24
y 100 horas, a temperatura ambiente. Después de ensayar distintas
alternativas resultó evidente que lo mejor era el uso de nanopartículas
(1 nanómetro = una millonésima parte de 1 mm) con un núcleo
de hierro nativo y una corona de metal noble, como paladio o platino.
El hierro es un reductor débil, pero la presencia del metal noble
como catalizador (acelerador de la reacción de reducción)
permite una selectividad ideal para el reemplazo del átomo de cloro
en la molécula de PCB por un átomo de hidrógeno.
La reactividad de las partículas bimetálicas puede graduarse
a través del tamaño de las mismas. Lo ideal es usar nanopartículas
de hierro-paladio con un tamaño de entre 10 y 100 nanómetros,
lo que permite una completa eliminación de los PCBs en un plazo
máximo de 24 horas. A medida que el tamaño de las partículas
aumenta hacia el micrón (es decir, una milésima parte de
1 mm) la reactividad se reduce de manera significativa por lo que el tratamiento
puede demandar algunos días o aun semanas, y se requieren mayores
cantidades de las mismas.
- Las nanopartículas
bimetálicas que menciona, ¿están disponibles en el
mercado local?
- No, y éste es el problema al que estamos abocados en el presente.
Producir a escala industrial este tipo de nanopartículas a un costo
competitivo es el último eslabón para estar en condiciones
de transferir la tecnología desarrollada. Con este fin estamos
abordando el diseño de un proceso continuo de producción
a escala piloto con una capacidad de producción suficiente para
poder llevar adelante un exhaustivo programa de pruebas industriales.
Para tener un costo comparable con los tratamientos que utilizan sodio
o potasio es imprescindible lograr reproductibilidad y consistencia en
la velocidad de descloración de las partículas bimetálicas
que se utilizarán en estas pruebas.
- Este desarrollo
ha sido financiado y promovido por la EPE. ¿Cómo se materializó
la sinergia entre el sector científico y la Empresa?
- Es un hecho bien conocido que la EPE
ha patrocinado muchos proyectos educativos y de desarrollo social. En
este caso, la empresa se mostró interesada en promover un programa
de investigación orientado a obtener una solución más
universal que los tratamientos conocidos y en uso en la actualidad, los
que, además, son desarrollos tecnológicos a los cuales se
les deben pagar patentes y licencias. Tan pronto me reuní, a mediados
de 2004, con los máximos directivos de la EPE
comprendí la importancia y complejidad del desafío que el
desarrollo nos planteaba, pero todos en mi grupo de trabajo éramos
conscientes de que los avances que pudieran lograrse tendrían un
valor social significativamente alto y, sin dudarlo, aceptamos la propuesta.
(*) Doctor en Ingeniería
Química, es investigador independiente del CONICET
y profesor titular en la Facultad
Regional Santa Fe de la Universidad
Tecnológica Nacional.
(**) Dependiente del CONICET
y de la UTN, sito en Avellaneda 3657.
Entrevistó: Lic. Enrique A. Rabe (ACS/Conicet Santa Fe).
