Uso de Dispersantes
A veces, resulta apropiado utilizar dispersantes químicos con el objetivo de acelerar el proceso de dispersión natural y biodegradación de un hidrocarburo derramado, especialmente cuando la contención y recuperación no son convenientes. Sin embargo, al igual que todas las medidas de remediación, el uso de dispersantes tiene sus limitaciones y debe ser utilizado bajo un cuidadoso control.
Un dispersante químico tiene dos componentes principales: Un agente de superficie activo o surfactante, y un solvente apropiado.
Surfactante
Cuando el surfactante es aplicado en forma homogénea y se mezcla con el hidrocarburo flotante, las moléculas del surfactante se disponen de manera que rompen la tensión interfacial entre el hidrocarburo y el agua, promoviendo la formación de pequeñas gotas de hidrocarburo finamente dispersado, aumentando así el área superficial del hidrocarburo y facilitando la acción de los demás procesos de curtido.
Cuanto más pequeñas sean las gotas, mayor será la posibilidad de que se mantengan en suspensión en el agua debido a su muy baja velocidad de ascenso. Así las gotas de la mayoría de los crudos rara vez regresan a la superficie, excepto en condiciones de aguas calmas y de gotas con un diámetro promedio de 0,2 mm o menor. En el caso de productos refinados livianos con gravedades específicas bajas, tales como gasoil o diesel, se requieren gotas mucho más pequeñas para contrarrestar su mayor flotabilidad. Cuando a un hidrocarburo negro se le aplica un dispersante químico adecuadamente, se observará una columna de agua color café característica, dispersándose bajo la superficie del agua.
Los dispersantes también evitan la coalescencia de las gotas de hidrocarburo una vez que se han formado ya que el surfactante permanece en la interfase hidrocarburo/agua el tiempo suficiente como para evitar el choque de una gota con otra por azar.
Solvente
* Gráfico modificado de presentación Prefectura Naval Argentina
Tipos de dispersantes
Actualmente se utilizan dos tipos de dispersantes:
1) Dispersantes a base de hidrocarburo o dispersantes convencionales:
Tienen una base de solvente de hidrocarburo y entre un 15% y un 25% de surfactante. Deben ser aplicados directamente en el hidrocarburo, sin diluir con agua de mar ya que los vuelve menos eficaces. Las fórmulas actuales de los dispersantes de este tipo, conocidas como “de segunda generación” tienen un solvente sin compuestos aromáticos tóxicos, como los que usaban los “de primera generación”.
2) Dispersantes concentrados o automezclantes:
Tienen solventes hidroxilados miscibles en agua, como glicol o alcoholes, e hidrocarburos. Por lo general contienen una mayor concentración de componentes surfactantes (> 50%). Estos productos “de tercera generación” se aplican preferentemente puros pero pueden diluirse con agua de mar (5 – 10%) antes de ser rociados. Las tasas de aplicación por lo general varían entre 1:5 y 1:30 (dispersante puro/hidrocarburo).
Tanto los dispersantes concentrados diluidos con agua de mar como los dispersantes de base de hidrocarburo, necesitan ser mezclados a fondo con el hidrocarburo después de la aplicación para producir una dispersión satisfactoria. Si los concentrados son aplicados directamente al hidrocarburo sin diluir, la acción de las olas es suficiente para generar la mezcla. Por esto y por sus tasas de aplicación menores requeridas, los concentrados han desplazado grandemente a los dispersantes de base de hidrocarburo para su aplicación en el mar.
Efectividad de los dispersantes:
En general, los dispersantes pueden dispersar la mayoría de los hidrocarburos líquidos y las emulsiones líquidas de agua en hidrocarburo con viscosidades menores de 2000 centistokes (cSt), equivalente a combustible mediano a 10-20ºC. Por encima de los 2000 cSt los dispersantes pierden efectividad y dejan de ser efectivos si la viscosidad alcanza los 5000-10000 cSt. Esto se debe a que los dispersantes tienden a deslizarse entre el hidrocarburo hacia el agua antes de que el solvente pueda penetrarlo. Los dispersantes tampoco son apropiados para emulsiones viscosas o hidrocarburos con un punto de fluidez cercano o por encima de la temperatura ambiente. Aún aquellos hidrocarburos que pueden ser dispersados al ser derramados, se vuelven resistentes debido al aumento de la viscosidad durante el proceso de curtido por la intemperie, que en la mayoría de los casos es poco probable que tome más de un día o dos. Esto implica necesariamente una reacción rápida de parte de los equipos de limpieza. Los dispersantes a veces, son más efectivos con hidrocarburos viscosos atrapados en las costas porque el tiempo de contacto puede ser mayor para permitir la penetración del químico en la capa del hidrocarburo.
Razones principales para el uso de dispersantes:
- El tratamiento en el mar es mucho más rápido que la limpieza de la costa, y menos impactante para el ambiente.
- Es prácticamente la opción más considerada para grandes derrames. La tasa de tratamiento con dispersantes es de 10 – 40 veces más rápida que la limpieza mecánica.
- El uso de dispersantes favorece la degradación natural de los hidrocarburos, por lo tanto no se necesita disponibilidad para la disposición final.
Considerar el uso de dispersantes:
- Como una opción primaria aun cuando se utilicen medios de remoción mecánica.
- Cuando la mancha de hidrocarburo se dirige hacia la costa y se hace necesario utilizar todos los métodos disponibles para minimizar el impacto ambiental.
- Especialmente cuando las condiciones hidrometeorológicas no permiten el uso de equipos mecánicos de contención y recolección.
Cuando no usar dispersantes:
- En áreas con baja tasa de renovación de aguas, tales como bahías, puertos, rías, etc.
- En áreas donde se encuentran tomas de agua para consumo humano.
- En áreas con recursos pesqueros.
- Con hidrocarburos intemperizados.
- Aguas arriba de granjas piscícolas, maricultura, praderas de algas.
Métodos de aplicación en el mar
El método de aplicación en el mar depende del tipo de dispersante, el tamaño y ubicación del derrame y la disponibilidad de embarcaciones o aeronaves para el rociado de dispersante. Ver cuadro.
Las embarcaciones utilizadas en el rociado de dispersante pueden variar mucho en tamaño. Las que son pequeñas no tienen suficiente capacidad de almacenar grandes cantidades de dispersantes en casos de derrames extensos. El uso de dispersantes concentrados permite una mejor utilización de este tipo de embarcaciones y el tratamiento de volúmenes mayores de hidrocarburo que la misma cantidad de dispersante a base de hidrocarburo.
Rociado de dispersantes sobre las costas
El uso de dispersantes en algunas costas puede resultar útil en las etapas finales de la limpieza. Si la contaminación es alta es importante recoger primero el grueso del hidrocarburo derramado mediante otra técnica de limpieza. La fuerte acción del oleaje puede limpiar naturalmente algunas playas sin necesidad de remover inmediatamente el hidrocarburo.
En la limpieza de costas pueden utilizarse tanto dispersantes de base de hidrocarburo como concentrados, aunque el primer tipo puede tener una mayor penetración en hidrocarburos viscosos gracias al solvente de hidrocarburo. Las tasas de aplicación del dispersantes deben estar en el mismo rango que las utilizadas en el mar. En caso de una contaminación aguda, muchas veces es preferible limpiar las superficies contaminadas con dos o más tratamientos separados, y no tratar de remover todo el hidrocarburo de una sola aplicación.
Es importante en la aplicación contemplar que la playa se lave con agua de mar unos 30 minutos después de la aplicación, minimizando así la penetración del dispersante en el material de playa. En el caso de las playas de cascajos o rodados se recomienda un período aun más costo. En zonas con mareas lo mejor es realizar el rociado del hidrocarburo justo antes del avance de la marea alta. En costas sin diferencias de marea se puede lavar con agua de mar a baja presión teniendo cuidado de no empujar el hidrocarburo hacia el sustrato.
El equipo más apropiado para la aplicación depende del tipo de material de playa que será limpiado, la factibilidad de acceso y la dimensión de la operación.
Los dispersantes pueden ser utilizados también para limpiar rocas, rompeolas y otras estructuras construidas por el hombre. Es necesario utilizar cepillos de mano para facilitar el mezclado y el lavado con chorros de agua a alta presión para limpiar el hidrocarburo de las superficies verticales. La mezcla de agentes gelificantes con el dispersante puede evitar este se escurra por las paredes verticales aumentando así el tiempo de contacto entre el hidrocarburo y el dispersante.
Los hidrocarburos pesados con alta viscosidad pueden desprenderse de las rocas y paredes funcionando el dispersante como un agente liberador. De esta manera muy poca parte del hidrocarburo lavado de dispersará, debiendo ser recogido con medios mecánicos (solventes o recolectores).
Es importante asegurar que el hidrocarburo tratado permanezca dispersado y no reaparezca en la superficie formando una mancha que podría contaminar otras áreas.
Es fundamental también que las personas que trabajen en las operaciones de rociado utilicen ropa adecuada de protección, que incluya guantes, botas, anteojos protectores y barbijos. Las áreas donde se desarrollan las distintas tareas de limpieza de playa debe restringirse el acceso del público.
Consideraciones ambientales
El uso de dispersantes genera mucha controversia debido no sólo a que representa una introducción deliberada al mar de un contaminante adicional, sino que ocasiona el aumento local de la concentración de hidrocarburo en la columna de agua, pudiendo provocar un daño biológico.
Si bien hay gran cantidad de datos de laboratorio, es poca la información que existe acerca de la toxicidad de los dispersantes y mezclas de hidrocarburo/dispersante y sus efectos en organismos marinos en derrames reales, donde la dilución puede reducir significativamente las concentraciones y tiempos de exposición.
Un dato muy útil para decidir si los dispersantes pueden ser utilizados para proteger ciertos recursos sin poner en riesgo a otros, resulta del tipo de dispersante que se decida utilizar y de conocer su potencial de dilución. Los factores que influyen en él son la distancia entre los puntos de aplicación de dispersante y las áreas susceptibles así como la dirección de las corrientes y la profundidad de mezclado de las aguas superficiales. Frecuentemente es posible aproximar tanto la concentración máxima probable de hidrocarburo/dispersante y el tiempo de exposición para un lugar determinado. En áreas donde el potencial de dilución es alto, como en el mar abierto, probablemente las concentraciones altas no persistan más de unas pocas horas y por lo tanto sus efectos biológicos sean poco significativos. En cambio, en áreas costeras de baja profundidad, donde el intercambio de agua es bajo, las concentraciones elevadas pueden persistir por períodos más largos y posiblemente alcancen valores cercanos a los que se sabe causan efectos observables en las pruebas de laboratorio.