Propuestas para mejorar el manejo de sustancias peligrosas en los Laboratorios del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias y Tecnología de la Universidad de Carabobo

Universidad de Carabobo. Valencia, Edo Carabobo. Venezuela.

RESUMEN

El presente trabajo de investigación tiene como finalidad proponer el manejo adecuado de sustancias peligrosas en los laboratorios del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la Universidad de Carabobo, de acuerdo a la norma ambiental vigente. El tipo de investigación que se implementó fue documental y de campo. El tiempo de recolección de datos fue de cuatro meses y las herramientas utilizadas para la recolección de los mismos fueron la entrevista, la aplicación de encuesta y el muestreo; se trabajó con una muestra de 54 estudiantes y un técnico y un profesor para cada laboratorio. Se caracterizaron los efluentes una vez tomadas las muestras y también luego de la aplicación de los tratamientos fisicoquímicos (oxidación química para remover la DBO y la DQO) según el parámetro en estudio. Luego de la recolección de datos y el análisis de los resultados se determinó que los laboratorios no están tomando en cuenta un plan de manejo de las sustancias peligrosas que se deben manipular de acuerdo a lo establecido por la normativa legal vigente (Decreto 2635) y que algunos de los efluentes no cumple con los límites máximos permisibles para las descarga a redes cloacales según el Decreto 883. Finalmente se propone mejorar el plan de manejo de sustancias peligrosas mediante el acondicionamiento del depósito de desechos, la elaboración de hojas de seguridad y etiquetas para todos los reactivos, la señalización adecuada dentro de las instalaciones, la incineración de los desechos almacenados en el deposito destinado para ello y el reúso del formol y etanol.

SUMMARY

The aim of this study was to propose ways to ensure the correct handling of hazardous substances in laboratories at the Department of Biology, Faculty of Science and Technology, Carabobo University. Both documentary and field data were collected. The survey was completed in four months and consisted of interviews, questionnaires and sampling. A total of 54 students, and one technician and one professor for each laboratory were surveyed. Samples were taken of all effluents and these were characterized before and after physiochemical treatments were implemented (chemical oxidation to remove BDO and CDO) when applicable. The laboratories surveyed did not follow pre-set procedures for the handling of hazardous substances, which should be manipulated according to the provisions of the current legislation (Decree No. 2635). In addition, the concentrations of some of the effluents were higher than the maximum permitted limits for discharge into the sewage system according to Decree No 883. The handling of hazardous substances could be greatly improved by: refurbishing the waste reservoir, drawing up safety data sheets, labelling chemical substances, the use of adequate signage within the facilities, incinerating waste materials stored in the designated warehouse and the reuse of formaldehyde and ethanol.

Key Words: handling plan, hazardous substances, characterization, waste materials, treatment.

Recibido el 26/06/2014 Aceptado el 06/11/2014

INTRDUCCIÓN

El empleo de sustancias químicas en los laboratorios de docencia e investigación, así como la fabricación de productos a nivel industrial, ha crecido, ya que la población mundial ha aumentado, y por ende las necesidades de los individuos. Por esta razón, es fundamental que las actividades en las cuales se emplean estas sustancias se realicen generando el menor impacto ambiental posible. Dichas sustancias se clasifican en no peligrosas y peligrosas, siendo estas últimas definidas como "sustancias líquidas, sólidas o gaseosas que presentan características explosivas, inflamables, reactivas, corrosivas, combustibles, radiactivas, biológicas perjudiciales, en cantidades o concentraciones tales que representa un riesgo para la salud y el ambiente" (Ley sobre sustancias, materiales y desechos peligrosos, 2001). Para manipular estas sustancias, así como los desechos peligrosos es necesario implementar un plan de manejo que constituye un conjunto de operaciones dirigidas a darle a las sustancias, materiales y desechos peligrosos el destino más adecuado, de acuerdo con sus características, con la finalidad de prevenir daños a la salud y al ambiente (Decreto 2635, 1998). Con la puesta en marcha de las actividades que implica este plan se logra que la manipulación de las sustancias y los desechos de naturaleza peligrosa se realice de la manera adecuada, permitiendo así que las personas que estén en contacto con las mismas disminuyan el riesgo al manipularlas.

En la actualidad existen altos niveles de contaminación lo que ha generado un gran impacto en la sociedad e inquietudes a nivel mundial, ya que gran parte de esta contaminación es provocada por un manejo inadecuado de los desechos peligrosos, los cuales generan problemas a corto, mediano y largo plazo (Montano, 2006). Venezuela en búsqueda de su desarrollo no solo se ha enfocado en el ámbito jurídico y administrativo, sino también en el ambiental con el desarrollo de organizaciones que tienen como fin la protección del medio ambiente con el buen aprovechamiento de sus recursos naturales (López & Urbina, 2011). Una de las normativas vigentes más relevantes es el Decreto para el Control de la Recuperación de Materiales Peligrosos y el Manejo de los Desechos Peligrosos (Decreto 2635, Gaceta Oficial extraordinaria número 5245) que contempla como debe ser el tratamiento para los diferentes tipos de desechos peligrosos. Existe también la Ley sobre Sustancias, Materiales y Desechos Peligrosos, (Ley 55, Gaceta Oficial número 5554), que tiene por objeto regular la generación, uso, recolección, almacenamiento, transporte, tratamiento y disposición final de las sustancias, materiales y desechos peligrosos, así como cualquier otra operación que los involucre con el fin de proteger la salud de las personas y el ambiente. También es importante destacar la caracterización de los efluentes para así conocer si se encuentran dentro de las especificaciones que establecen la Norma para la Clasificación y el Control de la Calidad de las Aguas de la Cuenca del Lago de Valencia (Decreto 3219, Gaceta oficial extraordinaria número 5305) y las Normas para la Clasificación y el Control de la Calidad de los Cuerpos de Agua y Vertidos o Efluentes Líquidos (Decreto 883, Gaceta oficial extraordinaria número 5021).

La Universidad de Carabobo ubicada en el Municipio Naguanagua del estado Carabobo, inicia sus actividades en el año 1958. Actualmente entre las diversas Facultades que hacen vida en la Universidad, encontramos la Facultad de Ciencias y Tecnología (FACYT), donde funciona el Departamento de Biología, el cual tiene diez años de haberse fundado. Los desechos generados por los laboratorios de dicho Departamento es importante estudiarlos ya que estos pueden ser contaminantes, afectando la salud de las personas que allí laboran y estudian, y producir un mayor impacto en el ambiente. Cabe destacar los laboratorios que forman parte del Departamento de Biología de la FACYT y la disposición final de sus desechos, lo cual se indica a continuación: Los laboratorios de Microbiología y Genética, disponen en la Autoclave. Bioquímica y Biotecnología, llevan sus desechos al Depósito, y los laboratorios restantes: Biodiversidad Animal, Diversidad-Fisiología Vegetal, Ecología Terrestre, Biodiversidad, Fisiología Animal y Ecología Marina, desechan al drenaje. Sin embargo, cabe señalar que los laboratorios de Biodiversidad y Fisiología Animal, solo usan Formol y Etanol para preservar las especies de estudio usadas en sus prácticas, y el de Ecología Marina, utiliza materiales sólidos no peligrosos.

Esta investigación se realiza con la finalidad de plantear la mejor propuesta para tratar los materiales y/o desechos peligrosos de los laboratorios de Biología, de modo que cumplan con lo que establecen las leyes en materia ambiental, para así no dar un uso equivocado a estos desechos, y evitar la contaminación de cuerpos de agua, aire y suelos. Además, se disminuye el riesgo de exposición a este tipo de sustancias, evitándose la posibilidad de contaminación, de cualquier persona que se encuentre en el entorno. Por otro lado, es importante que toda gestión que implique generación o uso de sustancias peligrosas, se realice bajo las condiciones que establecen las leyes, de lo contrario por incurrir en una falta, se pudiera aplicar una sanción pertinente según la gravedad del caso; por lo tanto debido a los motivos expuestos, el alcance de esta investigación es la implementación del plan de manejo de las sustancias peligrosas en los laboratorio del Dpto. de Biología de la FACYT-UC.

Esta investigación según la estrategia es de tipo documental y de campo (Zorrilla, 1993), y de acuerdo al nivel de profundidad es proyectiva (Hurtado, 2008). Dicho trabajo se realizó en las siguientes etapas:

1.- Diagnóstico de las condiciones de los laboratorios del Departamento de Biología de la FACYT con relación al manejo de sustancias peligrosas

Esta fase consistió en visitas a cada uno de los laboratorios que forman parte del Departamento de Biología, recolectándose información mediante entrevistas a los técnicos de cada laboratorio; y así conocer las prácticas que se realizan, las sustancias que emplean y sus características (concentración y cantidad), los tipos de desechos que se generan, su almacenamiento, manejo y disposición final. Además, se realizó un recorrido por el depósito de desechos, y se pudo establecer las condiciones de infraestructura del mismo. Adicionalmente, se aplicó una encuesta a técnicos, profesores y alumnos, de modo de conocer si tenían noción del nivel de peligrosidad de las sustancias que manipulan, cómo manejarlas, y el impacto que estas causan en el ambiente. El cuestionario aplicado constó de 15 preguntas con respuestas dicotómicas a los técnicos y profesores, y 8 preguntas a los estudiantes, con 5 posibilidades de respuesta, tomando en cuenta la frecuencia con que realizaban la acción propuesta. Actualmente los laboratorios de la FACYT de Biología tienen un total de doscientos cuarenta y ocho (248) estudiantes, siendo este valor la población (Tamayo & Tamayo, 1997), debemos tomar en cuenta que hay doce (12) profesores y doce (12) técnicos. La muestra fue de 54 personas y se calculó mediante el uso de la siguiente fórmula:

Dónde: n: tamaño de la muestra, N: tamaño de la población, P: variabilidad positiva (0,50), Q: variabilidad negativa (0,50), Z: nivel de confianza (1,64) y E: precisión o error (0,1) (Cadenas, 1974).

2.- Identificación de las sustancias que se utilizan en cada una de las prácticas en todos los laboratorios según los niveles de riesgo de acuerdo a la normativa vigente con la finalidad de seleccionar cuales son las sustancias con las que se va a trabajar según el nivel de peligrosidad

Para los laboratorios de Biodiversidad Animal y Ecología Terrestre, se tomó una sola muestra en cada uno, ya que sólo en una práctica los desechos generados eran descartados en el desagüe; los análisis realizados fueron: DQO, DBO y cloruros para el primero y DBO y DQO para el segundo. Una vez obtenidos los resultados de los parámetros estudiados, se compararon con lo que establece el Decreto 883, "Normas para las Clasificación y el Control de la Calidad de los Cuerpos de Agua y Vertidos o Efluentes Líquidos". Finalmente se estableció cuales parámetros excedían el máximo establecido por el Decreto.

4.- Proponer alternativas de recuperación de los materiales peligrosos, según la normativa ambiental vigente, a fin de seleccionar la que reduce el impacto que estos generan: Para el cumplimiento de este objetivo se procedió a dividir los desechos en tres grupos

El primero que son todos aquellos desechos que se encuentran almacenado en un depósito destinado para ello, el segundo los que son vertidos en el desagüe y el ultimo aquellos que se utilizan para la preservación de la flora y fauna, y son desechados cuando el volumen no es el requerido.

PRIMER GRUPO: Se realizó la inspección al depósito de desechos observándose las condiciones en las que éste se encontraba, para determinar si cumplía con lo que establece el Decreto 2635 en el capítulo II, artículo 40. Luego se procedió a realizar un inventario de las sustancias que se encuentran almacenadas, tomando en cuenta el etiquetado y envasado según lo establecido en el capítulo II, artículo 17 del mencionando Decreto. Una vez identificadas las sustancias y establecidas las condiciones de almacenamiento, se seleccionó la incineración como operación de manejo de desechos líquidos peligrosos (Castel, 2012). Hay ciertas mezclas como cloroformo-fenol, tolueno-agua que pueden ser separadas mediante un proceso de destilación gracias a sus diferencias entre sus puntos de ebullición (Montenegro, 2003). Para los ácidos y bases se puede realizar una neutralización para que estos pierdan su carácter de peligrosidad. Cabe destacar que en el Decreto 2635, se señala la ubicación y las condiciones de operación de los incineradores para los desechos peligrosos que contienen sustancias orgánicas no halogenadas y halogenadas con más de 1% de halógenos presentes en el Anexo C del mencionado Decreto.

b) Oxidación química (disminución del DBO): Para las tres muestras restantes el parámetro de interés fue la DBO. El tratamiento más recomendable para la disminución de este parámetro es la adición de peróxido de hidrógeno (Tchobanoglous et al., 2003), pero no se dispone de una relación ppm de peróxido de hidrógeno y ppm de DBO; por lo cual se determinó la cantidad de este oxidante para disminuir aproximadamente 2020 ppm de DBO.

5.- Diseñar un plan para el manejo de las sustancias peligrosas en los laboratorios con la finalidad de cumplir con lo que establecen las leyes a nivel ambiental

a) Almacenamiento temporal: Depósito temporal de los desechos peligrosos bajo condiciones controladas y ambientalmente seguras, sin que se contemple ninguna forma de tratamiento ni transformación inducida de los desechos almacenados. Ningún desecho peligroso puede permanecer más de cinco (5) años en un almacén de carácter temporal. Los desechos con riegos de clase 4 ó 5 no pueden permanecer en condiciones de almacenamiento temporal durante más de un año sin haber sido tratados o tomado las medidas necesarias de manera que se haya minimizado el riesgo ambiental y peligro a la salud (Decreto 2635,1998). En el almacenamiento temporal está contemplado la identificación y recolección de las sustancias peligrosas.

b) Transporte: Traslado de los desechos en vehículos destinados a este fin, desde los lugares de almacenamiento/generación hasta el sitio donde serán dispuestos, con o sin tratamiento (Betancourt y Pichis, 2004).

c) Tratamiento: Operaciones realizadas con la finalidad de reducir o anular algunas de las características peligrosas del desecho a fin de facilitar su manejo (Decreto 2635, 1998).

d) Disposición final: Operación que permite mantener minimizadas las posibilidades de migración de los componentes de un desecho peligroso al ambiente en forma permanente de conformidad con las normas establecidas (Decreto 2635, 1998).

1.- Diagnóstico de las condiciones en los laboratorios con relación al manejo de las sustancias, para conocer cuáles se están tratando de maneras adecuadas y cuáles no

2.- Identificación de las sustancias que se utilizan en cada una de las prácticas en todos los laboratorios según los niveles de riesgo de acuerdo a la normativa vigente con la finalidad de seleccionar cuales son las sustancias con las que se va a trabajar según el nivel de peligrosidad

En esta fase de la investigación se clasificaron todas las sustancias químicas orgánicas e inorgánicas de acuerdo al nivel de peligrosidad y clase, según lo establecido en el Decreto 2635, tal como lo muestran las Tablas I y II de algunas sustancias; de igual forma dichas sustancias se caracterizaron según sus propiedades fisicoquímicas, el numero CAS y su rombo de seguridad, tal como se observa en las Tablas III y IV, de algunas sustancias tanto orgánicas como inorgánicas utilizadas en los laboratorios del Departamento de Biología.

3.- Caracterización de las sustancias peligrosas para determinar si se encuentran dentro del rango de las especificaciones de la normativa ambiental por medio de la caracterización de los vertidos en las diferentes prácticas

En esta etapa se procedió a recolectar las muestras de los laboratorios cuyos vertidos eran descartados directamente al desagüe, siguiendo lo establecido por la Norma COVENIN 2709:02. Dichas muestras fueron analizadas en el CIMA-UC. Una vez obtenidos los resultados, se llevó a cabo una comparación con lo establecido en el Capítulo III, Sección 5 del Decreto 883, donde se establecen los límites máximos permisibles de los parámetros fisicoquímicos de los efluentes descargados a las redes cloacales.

En el Laboratorio de Ecología Terrestre los parámetros que se determinaron fueron DBO y DQO (Tabla V), los cuales se encuentran dentro de los límites máximos permisibles. La Tabla VI, muestra los valores de DBO obtenidos en las siete prácticas del Laboratorio de Diversidad y Fisiología Vegetal, observándose que en tres prácticas éste excedió el límite establecido; el estudio de los demás parámetros se realizó de la muestra global, por lo que fue necesario el cálculo del DBO promedio, debido a que los demás parámetros se determinaron a la mezcla de las siete prácticas. De manera general, en los laboratorios de Diversidad-Fisiología Vegetal y Biodiversidad Animal, algunos de los parámetros fisicoquímicos determinados se encuentran fuera de las especificaciones que indica el Decreto 883, es por ello que de acuerdo a la naturaleza de las sustancias se plantearon una serie de alternativas de modo que ayuden a la disminución de dichos parámetros, eligiendo la más pertinente según la factibilidad que estas presentan.

4.- Alternativas de recuperación de los materiales peligrosos, según la normativa ambiental vigente a fin de seleccionar la que reduce el impacto que estos generan

A continuación se presenta la aplicación de la oxidación química a los vertidos de los laboratorios de Diversidad-Fisiología Vegetal y Biodiversidad Animal, donde los parámetros de DBO y DQO determinados a través de la caracterización, superaron el límite estipulado en la normativa ambiental correspondiente. Por otra parte, para los laboratorios de Biodiversidad y Fisiología Animal, que emplean Formol y Etanol para la preservación de la flora y fauna, se plantea la alternativa del reúso de dichas sustancias; para lo cual se dispone de una curva de calibración de Índice de Refracción Vs Concentración para ambos compuestos, y así conocer la concentración de los mismos una vez que el animal o la planta haya absorbido una parte de formol o etanol (según sea el caso), disminuyendo la concentración de la solución patrón, con este último parámetro y conociendo el volumen de la muestra, se determina qué volumen de formol o etanol es necesario agregar de la solución patrón para llegar a la concentración requerida.

En la Tabla VII, se puede observar que el tratamiento más influyente para la disminución de la DBO es con peróxido de hidrógeno, ya que el valor obtenido fue de 1620 ppm teniendo en cuenta que el valor de la muestra inicial es de 3640 ppm, esto se debe a que éste es un oxidante más fuerte con respecto al hipoclorito de sodio (Brown et al., 2004). Es importante evitar el exceso de peróxido de hidrogeno, ya que las altas concentraciones de radicales OH• origina reacciones competitivas que producen efectos inhibidores en la degradación de los compuestos. Cuando el peróxido de hidrógeno esta en exceso, captura los radicales hidroxilos, tal como se muestra en las reacciones:

OH + H₂O₂ → HO₂ + H₂O (I)

HO₂ + OH → H₂O + O₂ (II)

formando un radical menos reactivo, el HO2; se verifica que en las reacciones (I y II) hay consumo del radical hidroxilo, lo que conduce a una disminución del poder oxidativo del proceso; por tal razón debe tenerse en cuenta la necesidad de determinar correctamente las dosis óptimas aplicadas de reactivo para que no se presenten efectos negativos en la eficiencia de degradación de los contaminantes (Rodríguez et al., 2008). La Tabla VIII, muestra los volúmenes de peróxido de hidrogeno a utilizar para cada una de las prácticas en el Laboratorio de Diversidad y Fisiología Vegetal que estaban fuera del límite de DBO permitido por la normativa.

En la Tabla VII, también se observa que el tratamiento más eficaz para disminuir la DQO es la adición del peróxido de hidrógeno, pero es importante mencionar que ambos tratamientos disminuyeron la DQO de forma que el valor estuviera dentro de lo establecido en el Decreto 883. Se seleccionó como tratamiento a aplicar la adición de peróxido de hidrógeno ya que es menos cantidad de reactivo y mucho más eficiente que el hipoclorito de sodio, puesto que este permite oxidar materia orgánica biodegradable y no biodegradable. La cantidad sugerida para adicionar a de 3mL de peróxido de hidrógeno.

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