3C Tecnología. Glosas de innovación aplicadas a la pyme. ISSN: 2254 – 4143 Ed. 37 Vol. 10 N.º 1 Marzo - Junio 2021
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DECLORINACIÓN DE BIFENILOS POLICLORADOS (PCB) EN
ACEITES DIELÉCTRICOS CON HIDRÓXIDO DE CALCIO
DECHOLORINATION OF POLYCHLORATED BIPHENYLS (PCB) IN
DIELECTRIC OILS BY CALCIUM HYDROXIDE
María Eugenia Martínez Herrera
Ingeniería Ambiental, Universidad Agraria del Ecuador, (Ecuador).
E-mail: ma.eugenia97@gmail.com ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3728-3556
Sergio Andrés Llorenty Macías
Ingeniería Ambiental, Universidad Agraria del Ecuador, (Ecuador).
E-mail: sergiollorenty@gmail.com ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9867-4251
Shurguen Gustavo Pazos Galeas
Medicina Familiar, Sociedad Ecuatoriana de Medicina Familiar – F.L., (Ecuador).
E-mail: mdbpazos.cs5@gmail.com ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7360-0937
Diego Iván Muñoz Naranjo
Docente, Universidad Agraria del Ecuador, (Ecuador).
E-mail: dmunoz@uagraria.edu.ec ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2203-0588
Recepción:
02/09/2020
Aceptación:
21/12/2020
Publicación:
15/03/2021
Citación sugerida:
Martínez, M. E., Llorenty, S. A., Pazos, S. G., y Muñoz, D. I. (2021). Declorinación de Bifenilos Policlorados (PCB) en
aceites dieléctricos con hidróxido de calcio. 3C Tecnología. Glosas de innovación aplicadas a la pyme, 10(1), 33-47. https://
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RESUMEN
El estudio demuestra la eciencia del tratamiento de declorinación para reducir los niveles de Bifenilos
Policlorados (PCB) en los aceites dieléctricos utilizados en los transformadores más antiguos de una
subestación eléctrica ubicada en la provincia de Los Ríos. El proceso abarca la gestión del muestreo,
análisis de laboratorio, experimentación y análisis de eciencia del tratamiento. En el muestro, se
obtuvieron 10 muestras de aceites dieléctricos. En la fase de análisis, las muestras fueron enviadas
a un laboratorio acreditado para que se realice una cromatografía de gases en la que se corroboró
que solo 3 muestras tenían cantidades superiores a 50 ppm de PCB. Para la parte experimental, se
tomó en consideración siguientes tratamientos T
1
: , T
2
: y T
3
: para la reducción de
concentración de PCB junto al etanol, el cual actúa como catalizador en la reacción. Para cada ensayo,
se realizaron 5 repeticiones para validar el proceso. Con lo cual se demostró que los 3 tratamientos
redujeron concentraciones signicativas del PCB, catalogando al tratamiento con mayor eciencia al #2
obteniendo una efectividad del 78,74%.
PALABRAS CLAVE
Aceites Dieléctricos, Bifenilos Policlorados, Declorinación, Hidróxido de Calcio, Reducción.
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ABSTRACT
The study demonstrates the eciency of the dechlorination treatment to reduce the levels of Polychlorinated Biphenyls
(PCBs) in dielectric oils used in the oldest transformers of an electrical substation located in the province of Los Ríos,
Ecuador. The process includes sampling, laboratory analysis, experimentation, and analysis. Through a sampling, 10
dielectric oil samples were obtained from the electrical substation. In the quantitative characterization, the samples were sent
to an accredited laboratory for gas chromatography to be carried out, which conrmed that only 3 samples had amounts
greater than 50 ppm of PCBs. For the experimental part, the following treatments were taken into consideration: T
1
:
, T
2
: and T
3
: for concentration reduction of PCB together with ethanol, which acts as a catalyst in the
reaction. For each test, 5 repetitions were performed to validate the process. The 3 proposed treatments reduced signicant
concentrations of PCB, claiming that the treatment with greater eciency was #2, obtaining an eectiveness of 78.74%.
KEYWORDS
Calcium Hydroxide, Dechlorination, Dielectric Oils, Polychlorinated Biphenyls, Reduction.
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1. INTRODUCCIÓN
Los Bifenilos Policlorados (PCB) son compuestos sintéticos que se encuentran entre los contaminantes
más tóxicos. En 1881, fueron sintetizados por Schmitt-Schulz, de nacionalidad alemana. Desde 1920, los
PCB fueron usados con nes industriales, como uidos de aislamiento e intercambio de calor en el sector
eléctrico. La producción de los PCB a nivel industrial despego por parte de la compañía Monsanto en
1929. La producción mundial de PCB en el período de 1930-1993 fue de 1,324 millones de toneladas.
En 1965, iniciaron las preocupaciones cuando se detectaron trazas de PCB en la vida silvestre en Suecia.
Más tarde, en 1979, tras la identicación de PCB en muestras ambientales, la Agencia de Protección
Ambiental de los Estados Unidos (EPA) prohibió la fabricación de PCB y comenzó a regular estrictamente
el uso de PCB en la industria (Tanabe, 1988).
Sin embargo, varios países europeos y asiáticos continuaron con su producción hasta principios de 1980.
Actualmente, la elaboración de PCB se limita a pequeñas cantidades para nes de investigación. A
pesar de que el producto ya no se es fabricado, sigue presente en muchos equipos como capacitadores y
transformadores eléctricos antiguos (Erickson y Kaley, 2011).
En 1982, de la producción total, 48 mil toneladas fueron destruidas y 780 mil toneladas seguían en uso,
almacenados o en rellenos. Se estima que 10E7 kg de PCB están dispersos en la atmósfera, biosfera e
hidrósfera, incluso en los componentes lipoidales de plantas y animales, lo que representa una amenaza
para todas las criaturas vivientes (Robinson y Lenn, 1994; Tapia et al., 2015).
Varios países de Latinoamérica cuentan con un inventario de aceites contaminados con PCB. Brasil
tiene 80.000 toneladas de aceites contaminados. Seguido por Colombia, el cual estima valores
aproximados de 10.073 a 13.199 toneladas de PCB. Después, Perú con un aproximado de 10.083 de
toneladas potencialmente contaminadas. Luego, Venezuela que posee 6.500 a 10.000 toneladas de PCB.
Por último, Uruguay reporta existencias de apenas 4.150 toneladas de PCB (Ministerio de Ambiente,
Vivienda y Desarrollo Territorial, 2007; Tapia et al., 2015).
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En Ecuador se realizó un informe en el año 2003, denominado “Inventario Preliminar de Bifenilos
Policlorados (PCB)”, en el cual se determinó 5’472,805 litros de aceites dieléctricos contaminados con
PCB (>50 ppm) catalogados como pasivos ambientales por las empresas eléctricas. Ecuador es parte del
Convenio de Estocolmo desde Junio del 2004. Dicho convenio concede a los países suscritos un plazo
hasta el 2025 para tratar y eliminar los PCB (Salgado, 2017; Tapia et al., 2015).
2. METODOLOGÍA
En el proyecto se plantea el procedimiento para la disminución de la concentración de PCB en los aceites
dieléctricos. Al aceite de transformador que contiene PCB se le agregaron distintas dosis de hidróxido de
calcio, junto al etanol, mientras se agita a temperatura ambiente. El tiempo que dura la reacción es de
24 horas. Se realizaron 3 tratamientos con variaciones de dosis de hidróxido de calcio, como se muestra
en la Tabla 1.
Tabla 1. Tratamientos para la remoción de PCB.
TRATAMIENTO
AGENTE
DECLORANTE
DOSIS (g) CATALIZADOR DOSIS (mL)
1
Hidróxido de calcio
Agente declorante
Etanol 96%
10:3
2 Agente declorante 10:3
3 Agente declorante 10:3
Fuente: elaboración propia.
La dosis del hidróxido de calcio (g) y etanol (ml) señaladas están en relación con el volumen de aceite
dieléctrico (ml) utilizado para tratar.
3. RESULTADOS
Para la caracterización de datos, se muestrearon aleatoriamente 10 transformadores para la obtención
de la mayor cantidad de aceites contaminados.
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Sin embargo, de los 10 muestreos solo 3 contaban con las características para la continuación del
proyecto (ver Tabla 2).
Tabla 2. Resultados de análisis de muestras.
MUESTRA
CONCENTRACIÓN
(PPM)
OBSERVACIÓN
1 19,45 No aplicable
2 14,72 No aplicable
3 195,71 Aplicable
4 207,86 Aplicable
5 38,07 No aplicable
6 27,18 No aplicable
7 28,16 No aplicable
8 10 No aplicable
9 16,69 No aplicable
10 190,22 Aplicable
Fuente: elaboración propia.
Por medio de este muestreo no se pudo conocer el estado general de la subestación eléctrica con respecto
al contenido de PCB en sus transformadores, ya que los análisis mediante cromatografía de gases suponen
gastos elevados y se estableció que el límite máximo de selección de muestras como 10.
Debido a que el análisis del Kit Clor-n-Oil es colorimétrico, se realizó una clasicación otorgándole
un valor a cada color para la obtención de datos cuantitativos y facilitar la interpretación de datos.
Tomando en consideración la teoría de que mientras más oscuro sea el color, menor cantidad de PCBs
existen en la muestra se denieron los siguientes valores (ver Figura 1).
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Figura 1. Clasicación colorimétrica de kit Clor-n-Oil.
Fuente: elaboración propia.
En la experimentación se trabajó con 3 valores constantes para los tratamientos, los cuales son la cantidad
de etanol equivalente a 10 ml, el cual sirve como catalizador y su única función es disminuir los tiempos
de duración de los tratamientos, la cantidad del aceite dieléctrico contaminado a remediar establecida
como 3 ml y el tiempo de reacción se determinó como 24 horas.
En el primer tratamiento se utilizó una cantidad de 0,5 gramos de hidróxido de calcio, consiguiendo los
siguientes resultados (ver Figura 2).
Figura 2. Resultados del tratamiento #1.
Fuente: elaboración propia.
less than 50 ppm over 50 ppm
40 42 44 46 48 50
TRATAMIENTO #1
Réplica 1 Réplica 2 Réplica 4Réplica 3 Réplica 5
46 42 43 41 40
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Para el segundo tratamiento, se usó una dosicación de 1 gramo de hidróxido de calcio, en el cual se
obtuvieron las reacciones que se pueden apreciar posteriormente (ver Figura 3).
Figura 3. Resultados del tratamiento #2.
Fuente: elaboración propia.
Finalmente, en el tercer tratamiento la cantidad de hidróxido de calcio aumentó a 3 gramos y su efecto
en 24 horas se aprecia a continuación (ver Figura 4).
Figura 4. Resultados del tratamiento #3.
Fuente: elaboración propia.
TRATAMIENTO #2
Réplica 1 Réplica 2 Réplica 4Réplica 3 Réplica 5
45 46 43 44 43
TRATAMIENTO #3
Réplica 1 Réplica 2 Réplica 4Réplica 3 Réplica 5
50 49 48 47 48
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3.1. ANÁLISIS ESTADÍSTICO
Una vez obtenidos los datos de la experimentación de los tres tratamientos, estos son analizados para
denir si provienen de una distribución normal.
Deniendo de esta manera las hipótesis:
H0: P ˃ 0.05: Los datos presentan una distribución normal.
HA: P ˂ 0.05: Los datos no presentan una distribución normal.
Figura 5. Prueba de Normalidad.
Fuente: elaboración propia.
A través de un análisis realizado por el software SPSS, se determinó que en el primer, segundo y tercer
tratamiento se comprueba que P ˃ 0.05, por lo que se acepta la hipótesis nula que establece que los datos
presentan una distribución normal.
Debido a la normalidad de los datos, se procede a la ejecución de la prueba T de Student (ver Figura 6).
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Figura 6. Prueba T de Student.
Fuente: elaboración propia.
Para analizar las hipótesis planteadas, se comprobó que P ˂ 0.05, para los tres tratamientos. Por lo que,
por medio de este análisis aceptamos la hipótesis alternativa que indica lo siguiente:
El hidróxido de calcio remueve PCB de los aceites dieléctricos.
Una vez aceptada la validez de los tres tratamientos planteados, se procede a la selección de la dosis
más eciente. Esta selección se hace por medio de la selección del tratamiento con mayor porcentaje de
reducción en la concentración de PCB. Se utilizó la siguiente fórmula:
%r = * 100
Donde:
%r= Porcentaje de reducción
Ci= Concentración inicial
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Cf= Concentración nal
Para esta ecuación se utilizaron los datos de la Tabla 3.
Tabla 3. Porcentaje de reducción de tratamientos.
# TRATAMIENTO
PORCENTAJE DE
REDUCCIÓN
1 78,34%
2 78,74%
3 74,56%
Fuente: elaboración propia.
Los tratamientos planteados redujeron más del 70% de contaminantes en los aceites dieléctricos. El
proceso #1 y #2 tuvieron un resultado similar, sin embargo, el tratamiento #2 se considera más eciente.
De esta manera, se determina que la dosis de los tratamientos propuestos de hidróxido de calcio para
la remoción de PCB en 3 ml de aceites dieléctricos mediante el método de deshalogenación química es
de 1 gramo.
4. CONCLUSIONES
Los transformadores y condensadores son los mayores reservorios de PCB que aún están en uso hoy
en día. Los aceites dieléctricos obtenidos del muestreo indican una presencia de bifenilos policlorados
(PCB) en todos los transformadores elegidos. Sin embargo, sólo 3 se encontraban con concentraciones
superiores a 50 ppm (ver Figura 3). Este análisis se realizó a través del método ASTM D4059-00-2010,
autores como Lopera y Aguirre (2006) concuerdan con que es una técnica precisa en sus resultados.
Así mismo Corbella, Rodríguez-Delgado y García (1998) señalan que la precisión de la determinación
de PCB es crítica para evaluar contaminación por compuestos de Aroclor. Desafortunadamente, la
determinación rigurosa de todos los componentes es extremadamente costosa y consume mucho tiempo.
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La deshalogenación química realizada alcanzó porcentajes de reducción de PCB superiores al 70% (ver
Tabla 3), tomando en cuenta la clasicación cuantitativa que se efectuó con respecto al kit Clor-n-Oil
(ver Figura 4). A pesar de que no se cuenta con datos cuantitativos exactos, se supone la efectividad de
los tratamientos propuestos.
La reducción signicativa de PCB en aceites dieléctricos cumple con lo establecido por Hawari (1990)
cuando realizó un proceso para la deshalogenación con 2 gramos de calcio en un alcohol inferior y
obteniendo así que cerca del 99% de PCB había desaparecido. De esta misma manera, estos datos
concuerdan con la remoción realizada por Mitoma en dos estudios utilizando una dosis de 0.8
gramos de calcio metálico como reactivo y etanol como catalizador en un período de 24 horas. En
su primer estudio, Mitoma (2001) usó calcio metálico en etanol obteniendo un residuo de PCB en la
mezcla de reacción inferior al 0,04%. Mientras que en su segunda publicación sobre la decloración de
policlorodibenzodioxinas (PCDD), policlorodibenzofuranos (PCDF) y PCB (2004), la eciencia de la
alcanzó más del 99%.
Para la remoción de PCB en aceites dieléctricos se emplearon tres tratamientos para reducir la mayor
proporción de concentración de estos compuestos, es así como en el presente trabajo se utilizaron las
dosis de 0.5, 1 y 3 gramos de hidróxido de calcio. La efectividad de los tratamientos planteados se ve
relacionada con la duración de estos, ya que en 24 horas se alcanzó la eliminación de más del 50% de
PCB.
Sin embargo, al igual que Jones et al. (2003), existen factores fundamentales que impiden la remoción
de estos contaminantes. En primer lugar, los costos de eliminación son muy elevados por los diferentes
costos de reactivos y energía que se necesitan para remover estos componentes. En segundo lugar, a
pesar de que existen requisitos reglamentarios, no se ofrecen incentivos para la eliminación de PCB para
agilizar el proceso.
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