Remediation of polluted mining and industrial sites by means of hybrid technologies

Resumen

Esta investigación se centra en el desarrollo de la técnica de nanorremediación, y su combinación con otras tecnologías clásicas, para la recuperación de suelos contaminados. Este enfoque se basa en la aplicación de enmiendas formadas por nanomateriales al suelo, con el objetivo de inmovilizar los contaminantes mediante mecanismos de sorción, precipitación u oxidación/reducción. En este sentido, la nanorremediación de suelos es una técnica prometedora debido a la alta superficie específica y reactividad que confiere la nano escala. En particular, esta tesis tiene como objetivo desarrollar la técnica de nanorremediación de suelos utilizando diferentes nanopartículas de base hierro y óxido de grafeno. Además, la combinación de la nanorremediación con otras técnicas clásicas se ha explorado y evaluado. La memoria se presenta como un compendio de 5 publicaciones científicas, tres relacionadas con la técnica de nanorremediación, y otras dos publicaciones enfocadas a la combinación de esta con otras tecnologías. En lo que respecta a la nanorremediación de suelos, las nanopartículas de hierro cero valente (nZVI) son los nanomateriales más utilizados debido a la estructura núcleo-revestimiento que permite diferentes mecanismos de inmovilización. Por tanto, estas nanopartículas han sido estudiadas en esta tesis, mostrando resultados excelentes, especialmente para la inmovilización de arsénico. Otros nanomateriales, tales como nanopartículas de dos tipos de óxidos de hierro (goethita y magnetita) y nanopartículas de óxido de grafeno, también han mostrado resultados satisfactorios a través de los ensayos de remediación de suelos. Como parámetros más destacables que se han analizado cabe destacar la movilidad de los metal(loid)es en los suelos junto con aspectos ecotoxicológicos, como la fitotoxicidad y la lixiviación del hierro. Aunque la nanorremediación se centra en la inmovilización de los contaminantes, trabajos adicionales se centraron en llevar a cabo la combinación de esta técnica con otras tecnologías de remediación más clásicas, como el lavado de suelos y la estabilización con enmiendas orgánicas. El lavado de suelos realizó mediante la aplicación de una separación magnética con el objetivo de recuperar las nanopartículas de base hierro tras su aplicación en el suelo. En este caso, nanopartículas de Fe-Ni fueron sintetizadas para explotar las propiedades magnéticas de las nanopartículas férricas como una forma de recuperar los nanomateriales, y el níquel fue utilizado como un trazador de la separación. Las propiedades magnéticas del suelo fueron también determinadas para determinar el porcentaje de nanopartículas recuperado. Por otro lado, la combinación de nZVI con compost y biochar, enmiendas orgánicas, fue también objeto de estudio en un suelo contaminado por varios elementos. La sinergia encontrada entre los nanomateriales y las mencionadas enmiendas se plasmó en que las nZVI mitigaron la movilización de arsénico inducida por el compost y el biochar, mientras que las enmiendas orgánicas mejoraron la inmovilización de los otros metales y el crecimiento de las plantas. Esta tesis cubre un amplio rango de posibilidades, abriendo un nuevo escenario para las técnicas de remediación. Dado el enorme potencial de la nanotecnología para diseñar compuestos novedosos, la nanorremediación se presenta como una prometedora y novedosa alternativa para la recuperación de suelos contaminados.