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- Asamblea PT PROTECMA -Jornada “RETOS TECNOLÓGICOS PARA LA

DETECCIÓN Y ELIMINACIÓN DE MICROPLÁSTICOS y CONTAMINANTES EMERGENTES”

Centro Tecnológico del Mar Fundación CETMAR, Vigo, 10 de diciembre de 2019

Cuantificación y tratamiento de

microplásticos en aguas residuales

urbanas. Proyecto MICROPLAST.

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Índice

Introducción• Definición tradicional/ECHA• Tipología• Origen/fuentes• Aproximación a las técnicas de detección disponibles • Eliminación de MP en EDAR

Proyecto AVI MICROPLAST• Presentación de la convocatoria y del consorcio• Introducción y objetivos del proyecto• Resultados parciales:

- Actividad Nº1- Actividad Nº2- Actividad Nº3- Actividad Nº4

• Conclusiones

3

¿Qué es

AIMPLAS?

Centro

Tecnológico (CT)

con 30 años de

experiencia en el

sector del plástico

4

Contamos con un equipo de

más de 160 profesionales altamente cualificados

27 Doctores

26%

Técnicos especializados

74%

Titulados Universitarios

62%mujeres

38%hombres

39 años edad media

5

Más 9.000 m2

de instalaciones

con los últimos

avances tecnológicos

5.000 m2 plantas piloto

4.000 m2 laboratorios

6

Ingresos por Actividad

Servicios tecnológicos 20%

Formación 5%

Cuotas asociados 2%

I+D+I 73%

DATOS 2018

7

Orientados al mercado

Envase y embalaje Construcción Automoción y transporte Reciclado

Industria Gráfica Aeronáutica Agricultura Eléctrico-Electrónico Energía

Medicina MobiliarioNáutica Aeroespacial Ocio y deporte

8

Introducción: definición tradicional vs. ECHA

9

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Con un fin específico, por ejemplo, como partículas exfoliantes en cremas exfoliantes faciales o corporales.

Producidos de forma involuntaria

Fabricados y añadidos deliberadamente a productos

Introducción: tipología

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Introducción: origen/fuente

1. Degradación de Neumáticos (involuntario): El desgaste que sufren los neumáticos por la abrasióndel asfalto origina la emisión de partículas de diferentes tamaños.

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Introducción: origen/fuente

1. Degradación de Neumáticos (involuntario): El desgaste que sufren los neumáticos por la abrasióndel asfalto origina la emisión de partículas de diferentes tamaños.

La cantidad y tamaño por neumático dependerá de varios parámetros como:

- Características de los neumáticos: tamaño (radio/ancho/profundidad), laprofundidad de la banda de rodadura, la presión, la temperatura, lacomposición química, los kilómetros realizados etc;

- Características del vehículo: el peso, ubicación de las ruedas motrices,potencia del motor, sistemas de frenado, el tipo de suspensión, elestado de mantenimiento etc;

- Características de la superficie de la carretera: siendo las mássignificativas la materia (hormigón asfáltico), textura, longitud de onda,la porosidad, la condición, la humedad y el aderezo superficial;

- Funcionamiento del vehículo: tales como velocidad, aceleración lineal,aceleración radial, frecuencia y extensión del frenado y las curvas.

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Introducción: origen/fuente

2. Productos de cosmética (deliberado): desde pasta de dientes hasta esmalte de uñas. En función del tipo de polímero, su composición, tamaño y forma, los microplásticos se emplearán para funciones distintas en los productos de cosmética:

- reguladores de la viscosidad- emulsionantes,- formantes de películas- agentes opacificantes- aglutinantes, exfoliantes- cuidado bucal (pulido dientes)- gelificantes en adhesivos para dentaduras- prolongar la vida del almacenamiento atrapando

ingredientes activos degradables en la matriz departículas porosas (protegiendo el ingrediente activode bacterias que son demasiado grandes para entraren los poros).

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Introducción: origen/fuente

2. Productos de cosmética (deliberado): desde pasta de dientes hasta esmalte de uñas. En función del tipo de polímero, su composición, tamaño y forma, los microplásticos se emplearán para funciones distintas en los productos de cosmética:

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Pérdida de pellets durante los diferentes procesos de

producción, transformación, tránsporte etc.

Introducción: origen/fuente3. Pellets: Las partículas de granza para la pre-producción industrial de artículos de plástico se fabrican directamentecon forma esférica o cilíndrica con un diámetro de unos pocos milímetros (generalmente menores de 10 mm). Sucolor varía de blanco translúcido, blanco grisáceo, blanco amarillento a ámbar y negro. Constituyen la materia primaindustrial transportada por carretera o directamente por transporte marítimo hasta los lugares donde la industriatransformadora produce los diferentes objetos plásticos derritiendo y moldeando estos gránulos.

Degradación de pellets

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Introducción: origen/fuente3. Pellets: Los plásticos actúan como “esponjas” para toxinas que se acumulan en su superficie enconcentraciones muy superiores a las del agua del mar circundante.

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Introducción: origen/fuente

4. Productos textiles: Las fibras liberadas en el lavado de las prendas sintéticas.

Las fibras artificiales proceden de materiales naturales (básicamente celulosa) y las sintéticas se obtienen a partir de polímeros sintéticos derivados del petróleo. Las más comunes son:

- Poliéster- Acrílico- Polipropileno- Poliamidas (Nylon)

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Introducción: origen/fuente

5. Pinturas, barnices y tintas: Existen diferentes tipos de pinturas con diferentes propiedades físicas y químicas en función del uso que se las va a dar. Los fragmentos de pintura son considerados como microplásticos debido al porcentaje de polímeros que contienen.

- Eliminación de viejas capas de pintura (incluyendo lijado y decapado por chorrode arena);- Desgaste de las pinturas durante su vida útil (en gran medida influencia de lascondiciones meteorológicas);- Enjuague en el fregadero de rodillos y pinceles utilizados.

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Introducción: origen/fuente6. Campos artificiales de deporte: El césped artificial es una superficie de fibras sintéticas hechaspara parecerse al césped natural. Con el fin de mantener las fibras sintéticas en una posición vertical yproporcionar la elasticidad deseada del campo, se utilizan granulados como relleno. El material derelleno más común es el caucho de estireno-butadieno (SBR), que se recupera de los neumáticos delos vehículos al final de su vida útil. El relleno de caucho tiene un tamaño de partícula medio deaproximadamente 2 mm.

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Introducción: origen/fuente

7. Productos de limpieza: Los productos de limpieza son esenciales por razones de higiene o seguridad(reducir riesgo por contaminación bacteriana o para evitar que las superficies no se vuelvanresbaladizas, etc). Los limpiadores abrasivos se utilizan en los hogares para limpiar suelos, superficies,equipos y piezas de trabajo, principalmente en cocinas y baños. Los materiales a limpiar pueden sersuperficies de madera, metal, plástico, cerámica, etc.Estos detergentes llevan micropartículas como la calcita para mejorar su capacidad abrasiva, que es unagente barato y eficaz, pero para algunas superficies más delicadas resulta demasiado dura y agresiva,por lo que en estos caso particulares se emplean detergentes con partículas microplásticas comoabrasivos debido a su acción abrasiva suave.

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Introducción: aproximación a las técnicas de detección

disponibles

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Las aguas residuales son cualquier tipo de agua cuya calidad por influencia antropogénica se ha degenerado y provienen del agua usada de carácter doméstica, urbana y/o industrial, así como la mezcla de todas las anteriores.

En la directiva 91/271 CEE, del Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas, se definieron las siguientes tipologías de aguas residuales:

- Aguas residuales domésticas: aquellas procedentes de zonas de vivienda y de servicios generadas principalmente por el metabolismo humano y las actividades domésticas.

- Aguas residuales industriales: Todas las aguas residuales vertidas desde locales utilizados para efectuar cualquier actividad comercial o industrial, que no sean aguas residuales domésticas ni aguas de escorrentía pluvial.

- Aguas residuales urbanas: Las aguas residuales domésticas o la mezcla de estas con aguas residuales industriales y/o aguas de escorrentía pluvial. Todas ellas habitualmente se recogen en un sistema colector y son enviadas mediante un emisario terrestre a una planta EDAR (Estación Depuradora de Aguas Residuales). Las industrias que realicen el vertido de sus aguas residuales en esta red colectora habrán de acondicionar previamente sus aguas.

Introducción: Eliminación de Microplásticos en EDAR

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Introducción: Eliminación de Microplásticos en EDAR

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PROYECTO MICRPLAST

Presentación de la convocatoria y del consorcio

AGUAS DE VALENCIA S.A.1. AIMPLAS 2. 3.

UNIVERSITAT DE VALENCIA

Proyectos estratégicos en cooperación

Nexe

Convocatoria 2019

GENERALITAT VALENICANA – AGENCIA VALENCIANA DE LA INNOVACIÓ

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Introducción y objetivos generales

El objetivo principal de este proyecto es la prevención de contaminantes emergentes, como son los microplásticos, en el medio

evitando así un problema ambiental y económico que actualmente va en incremento.

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Objetivos específicos .• Metodología estandarizada para la medición cuantitativa de Microplásticos.

• Evaluación de la situación actual en las EDAR.

• Evaluación de la generación de microplásticos durante los procesos de reciclaje de plásticos.

• Desarrollo y evaluación de dos tecnologías de tratamiento diferentes a escala piloto, lecho de filtro y reactoresde membrana.

• Protocolos de operación para la captación de microplásticos en cada tecnología.

• Evaluación de las limitaciones de cada tecnología para su aplicación en EDAR urbanas e industriales.

• Desarrollo del conocimiento básico para futuras regulaciones.

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Propuesta y discusión del plan de trabajo

Entidad nº Actividad

1 Desarrollar una metodología estandarizada para la medición tanto cuantitativa como

cualitativa de Microplásticos

1,3 Diseñar y evaluar un sistema de filtración utilizando membranas comerciales

1,2,3 Determinar la eficiencia de recuperación de microplásticos de medios filtrantes

seleccionados

1,2,3 Evaluar la eficiencia de recuperación de microplásticos mediante la tecnología de filtración

seleccionada en una empresa de reciclaje de plásticos

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Actividad nº 1

Objetivos:El objetivo de esta actividad es el desarrollo de un método para la determinación de microplásticos en aguas y lodos residuales tanto urbanos como industriales. En el caso de los industriales el proyecto se

centrará en los efluentes provenientes de un proceso de reciclaje de plástico.

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Actividad nº 1

Diseño y desarrollo de patrones de microplásticos

- Cantidad - Distribución de tamaños- Tipología y naturaleza química- Flexibilidad

Equipamiento relacionado:

- Molino micronizador- Tamizadora

Medios:- Simulación carga orgánica procedente de aguas EDAR: Influente; Tratamiento primario, secundario y terciario;

Efluente- Simulación aguas planta de reciclado (uso de detergentes, tensoactivos, productos químicos, etc.)

DEFINICIÓN DEL CASO DE ESTUDIO

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Actividad nº 1

Definición y desarrollo de la metodología de análisis.

Medios:

- Agua EDAR: Influente; Tratamiento primario, secundario y terciario; Efluente

- agua planta de reciclado

Desarrollo de protocolos:

1) Muestreo (toma de muestras in-situ y muestreo para representatividad muestra en laboratorio)

2) Metodología analítica

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Actividad nº 1 Definición y desarrollo de la metodología de análisis.

2) Metodología analítica

- Filtración in-situ- Preparación muestra retenida en el medio filtrante del mecanismo in-situ (dilución)- Digestión - Separación por densidad- Filtración con filtro de fibra de vidrio- Presencia o no de Microplásticos en filtro (tinción con rosa de bengala de partículas no MP y detección):

- Microscopio óptico (LEICA Modelo LEITZ DM RX2)- Espectrofotómetro de Infrarrojos por Transformada de Fourier (FTIR NICOLET 6700 S/N AHR071021).- Microscopio + FTIR adaptado- RAMAN

- Por tipología. Mediante otras técnicas para la “semi-cuantificación” (DSC (picos de fusión), TGA (temperaturas de descomposición), etc.)

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1) Muestreo (toma de muestras in-situ)

Actividad nº 1

Definición y desarrollo de la metodología de análisis.

- Desarrollo de sistema de filtración 500, 200, 150 y 25 micras.

- Uso de diferentes métodos de muestreo en los estudios:

- Recogida en recipiente- Bombeo y recogida en recipiente junto con filtración- Recogida a través de Superficie de Filtración

Sistema de muestreo apilado con 4 tamaños de malladiferentes

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Sistema de muestreo apilado con 4 tamaños de malladiferentes (Ziajahromi et al. 2017)

Montaje de superficie de filtrado (Carr et al. 2016)

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Actividad nº 1 Definición y desarrollo de la metodología de análisis.

2) Metodología analítica

- Separación por densidad- Solución Saturada de cloruro de sodio ClNa 120 g/L

- Precio económico y características no tóxicas - Durante la separación, se crea suspensión (agitación vigorosa y seguido de incubación) y se forman

dos fases claras:- Capa inferior de agua: partículas de alta densidad (Pe. arcillas)- Capa superior de agua: partículas de baja densidad como microplásticos

- Digestión- Necesaria para eliminar los materiales de origen biológico- Incubación de las muestras que contienen microplásticos

en 30% (v/v) en H2O2

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Actividad nº 1 Definición y desarrollo de la metodología de análisis.

2) Metodología analítica

- Filtración en filtro fibra de vidrio (tamaño de poro inferior a 25 micras)

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Caracterización para minimizar el error

- Espectrofotometría con rayos infrarojos (FTIR) y Espectroscopía Raman

- FTIR: principio de funcionamiento se basa en el momento dipolar de los enlaces químicos produce un espectro de infrarojos en el análisis.

- µ-FTIR: muestras de microplásticos de pequeño tamaño (<20 µm)

- Pros y contras: tecnología no destructiva y reproducible. Tecnología lenta y necesita entrenamiento de un técnico.

- Espectrocospía Raman: ofrece un espectro de huella molecular de acuerdo con las polarizabilidades de enlaces químicos (Strungaru et al. 2019)

- Sólo aplicable a la detección de enlaces aromáticos

- Detección hasta 1-2 µm y no se ve limitada por las formas irregulares, y detecta los que no se pueden con FTIR. (Imhof et al. 2016)

- Inconvenientes: tiempo de procesamiento largo, calefacción del polímero y degradación y fluorescencia de inferencia.

Caracterización por tipología (no es el objetivo principal)

Mediante otras técnicas para la “semi-cuantificación” (DSC (picos de fusión), TGA (temperaturas de descomposición), etc.)

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39

Actividad nº 1

Validación de la metodología de análisis

IDENTIFICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DE CUANTIFICACIÓN

DISPONIBLES

IMPLEMENTACIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS EN PATRONES

EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA Y

DETERMINACIÓN DE LA SENSIBILIDAD DEL MÉTODO

VALIDACIÓN DEL MÉTODO

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Actividad nº 2

Objetivos:El objetivo de esta actividad es la evaluación y diseño una planta a escala

demostrativa de membranas de uso comercial seleccionando la que tenga la tecnología más rentable para la retención de microplásticos en términos

cuantitativos, esto se realizará tomando en cuenta los patrones desarrollados en la actividad 1.

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Actividad nº 2

Diseño una planta a escala demostrativa de membranas de uso comercial para la retención de microplásticos

Montaje y puesta a punto de la planta a escala demostrativa de membranas de uso comercial para la retención de microplásticos

Evaluación de la rentabilidad de la retención de microplásticos en términos cuantitativos

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Actividad nº 3

Objetivos:El objetivo de esta actividad es la determinación de la eficiencia de recuperación de microplásticos de los medios filtrantes seleccionados, esto se realizará a partir

de los resultados obtenidos en la planta piloto de membranas diseñada en la Actividad 2.

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Actividad nº 3

Campaña de muestro en EDAR

Ensayos en prototipos a escala de laboratorio

Diseño y construcción de prototipos y ensayos a escala demostrativa

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Actividad nº 4

Objetivos:El objetivo de esta actividad es la evaluación de la eficiencia de

recuperación de microplásticos mediante la tecnología de filtración seleccionada en una planta piloto de reciclaje de plásticos que será

transferible a una empresa de reciclaje.

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Actividad nº 4

Tarea 4.1. Determinación y caracterización de microplásticos en la planta piloto de reciclado

Tratamiento de una cantidad mínima de residuos plásticos (definición del origen y del proceso de reciclado) en la planta para asegurar la generación de

microplásticos

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Actividad nº 4

Tarea 4.1. Determinación y caracterización de microplásticos en la planta piloto de reciclado

Factores a tener en cuenta:

- Escala piloto-escala industrial- Implementación de los protocolos de muestreo y análisis SITUACIÓN

INICIAL PREVIA A LA ELIMINACIÓN DE MICROPLÁSTICOS

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Actividad nº 4 Tarea 4.2. Acondicionamiento de los prototipos de demostración de filtro de arena y residuo de

carbón activado y formación a AIMPLAS sobre su funcionamiento

Se lleva a cabo el acondicionamiento de los prototipos de filtro de arena y carbón activo para la instalación en AIMPLAS.

¡OJO! Adaptación a caudales del equipamiento de AIMPLAS (escala piloto).

AGUAS DE VALENCIA

Labores de formación sobre su funcionamiento mediante un curso práctico indicado al personal técnico encargada de la planta piloto.

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Actividad nº 4 Ensayos a escala demostrativa

ÁDAMPATCIÓN FILTROS EN EQUIPAMIENTO

AIMPLAS

IMPLEMENTACIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS EN

LAVADERO DE AIMPLAS

EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA DE ELIMINACIÓN

(IDENTIFICACIÓN ANTES Y DESPUÉS)

VALIDACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE ELIMINACIÓN

ESCALADO INDUSTRIAL TEÓRICO

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Conclusiones

50

- De cuidado personal y productos cosméticos- La mayoría de los microplásticos aportados a las aguas residuales procedentes de los productos cosméticos y de

cuidado personal se pueden eliminar por tratamientos de aguas residuales convencionales. - CARACTERIZACIÓN:

- Procedencia: limpiadores faciales, gel de baño,..- Tamaño: entre 60 y 800 µm de diámetro- Forma y color: uniforme, irregular, granular, elipse, varilla,esférico, blanco, opaco,…

- FIBRAS SINTÉTICAS- Más del 35 % de los microplásticos identificados en el medio acuático podrían ser liberados a través de las

fibras sintéticas a durante el lavado (Prata 2018)

- CARACTERIZACIÓN:- Procedencia: tela de poliester, poliamida, poliacrílico, mezcla de poliester-algodón, …- Tamaño variable de la longitud de fibra

MICROPLASTICOS SECUNDARIOS CAUSADOS POR FRAGMENTACIÓN DE GRANDES PLÁSTICOS A TRAVÉS DE FOTOOXIDACIÓN, MECÁNICA, QUÍMICA O INTERACCIONES BIOLÓGICAS

MICROPLASTICOS PRIMARIOS PROCEDENTES DE USO DIARIO

¿Qué se está observando…y qué se espera?

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¿Alguna pregunta?

Proyectos estratégicos en cooperación

Nexe

Convocatoria 2019

GENERALITAT VALENICANA – AGENCIA VALENCIANA DE LA INNOVACIÓ

edominguez@aimplas.es

jpena@aimplas.es

MICROPLAST

Reunión de lanzamiento