Know-how para procesos de extracción, limpieza y análisis de furanos y dioxinas.

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1 Know-how para procesos de extracción, limpieza y análisis de furanos y dioxinas. 1

2 Oferta de Tecnología Know-how para los procesos de extracción, limpieza y análisis de furanos y dioxinas. Referencia: TO-DIOXIN RESUMEN El departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Alicante posee gran experiencia y capacidad para llevar a cabo análisis de diversos microcontaminantes, incluyendo dioxinas (policlorodibenzo-p-dioxinas o PCDDs), furanos (policlorodibenzofuranos o PCDFs) y policlorobifenilos (PCBs). El know-how permite medir concentraciones muy bajas de dioxinas (valores cercanos a picogramos o femtogramos). La técnica permite también el análisis cuantitativo de la mayoría de compuestos que contienen dioxinas y furanos (más de 130 diferentes) y no sólo los 17 compuestos tóxicos principales. La técnica de análisis comprende tres pasos diferentes: extracción, limpieza o eliminación y análisis instrumental. Los procesos de extracción y limpieza se realizan mediante métodos tradicionales, mientras que el análisis se realiza en un espectrómetro de masas de alta resolución conectado con un cromatógrafo de gases de alta resolución. (HRGC/HRMS). La técnica puede aplicarse a diferentes campos, por ejemplo: emisiones gaseosas en combustiones, caracterización de residuos tóxicos y peligrosos, determinaciones en alimentos y piensos, determinaciones en lodos residuales, determinaciones en otros medios, como tejidos, sangre, aire, emisiones debidas al tráfico, a la fabricación de papel, tintas, materiales higiénicos, humos de tabaco, hollines, polvos, etc. El departamento de Ingeniería Química pretende llevar a cabo estos tipos de análisis y actividades asociadas. ASPECTOS INNOVADORES El know-how permite medir concentraciones muy bajas de dioxinas (valores cercanos a picogramos o femtogramos). La cantidad analizable no depende tanto del equipo utilizado sino de la habilidad en preparar correctamente la muestra con un procedimiento analítico específico y sensible. La técnica permite también el análisis cuantitativo de la mayoría de compuestos que contienen dioxinas y furanos (más de 130 diferentes) y no sólo los 17 compuestos tóxicos principales. Actualmente esta metodología es la única disponible para realizar análisis de dioxinas de manera fiable. DESCRIPCIÓN TÉCNICA Las dioxinas son de los compuestos químicos más tóxicos que se conocen. Según un borrador de la Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos que se publicó en el año 2000, las dioxinas son una seria amenaza para la salud pública. 2

3 De acuerdo con el informe, no sólo no es sana la exposición a las dioxinas, sino que se ha encontrado la presencia de dioxinas y derivados de dioxinas en la población estadounidense en niveles muy cercanos o incluso en los que provocan efectos adversos para la salud. El informe de la EPA confirmó que las dioxinas son cancerígenas, que la exposición a ellas puede causar también problemas reproductivos y en el desarrollo bastante severos y que pueden causar daños en el sistema inmunológico e interferir con hormonas reguladoras. El término dioxina es un término general que describe un grupo de sustancias químicas altamente persistentes en el medio ambiente. La más tóxica es la 2,3,7,8- tetraclorodibenzo-p-dioxina o TCDD. La toxicidad de otras dioxinas y compuestos químicos como los PCBs, que actúan como dioxinas, se miden en relación a la TCDD. Las dioxinas se obtienen como un subproducto de muchos procesos industriales que incluyan al Cloro, como incineraciones de residuos, procesos de manufactura de productos químicos y pesticidas, fabricación de pastas de papel y blanqueos del mismo. Cl O Cl Cl O Cl Molecular structure of 2,3,7,8-TCDD Las dioxinas son compuestos químicos no biodegradables. Debido a esto, se acumulan en los tejidos de los seres vivos, principalmente en materia grasa. De este modo, podemos encontrar mayores concentraciones en la grasa de pescados, carnes o leche (humana o animal). Varias fuentes indican que los procesos térmicos son los que más contribuyen a la presencia de dioxinas en el medio ambiente. Know-how Debido a la baja concentración (valores cercanos a picogramos o femtogramos), los análisis incluyen la concentración previa a la determinación analítica. La Universidad de Alicante posee dos equipos HGRC/HRMS, uno de ellos dedicado exclusivamente al análisis de dioxinas y compuestos relacionados. Las técnicas para la extracción, separación y análisis de dichos componentes han sido puestas en marcha considerando varios elementos como sustrato o matriz. En el departamento de Ingeniería Química se usan los métodos EPA 1613 y EPA 8290 para realizar los análisis. Estos métodos son específicos para medir los 17 compuestos tóxicos listados posteriormente, pero en el Departamento se ha desarrollado una tecnología para analizar los compuestos derivados restantes. 2,3,7,8-Tetraclorodibenzo-p-dioxina (TCDD) 1,2,3,7,8-Pentaclorodibenzo-p-dioxina (PeCDD) 1,2,3,6,7,8-Hexaclorodibenzo-p-dioxina (HxCDD) 1,2,3,4,7,8-Hexaclorodibenzo-p-dioxina (HxCDD) 1,2,3,7,8,9-Hexaclorodibenzo-p-dioxina (HxCDD) 1,2,3,4,6,7,8-Heptaclorodibenzo-p-dioxina (HpCDD) 1,2,3,4,6,7,8,9-Octaclorodibenzo-p-dioxina (OCDD) 2,3,7,8-Tetraclorodibenzofurano (TCDF) 1,2,3,7,8-Pentaclorodibenzofurano (PeCDF) 2,3,4,7,8-Pentaclorodibenzofurano (PeCDF) 1,2,3,6,7,8-Hexaclorodibenzofurano (HxCDF) 3

4 1,2,3,7,8,9-Hexaclorodibenzofurano (HxCDF) 1,2,3,4,7,8-Hexaclorodibenzofurano (HxCDF) 2,3,4,6,7,8-Hexaclorodibenzofurano (HxCDF) 1,2,3,4,6,7,8-Heptaclorodibenzofurano (HpCDF) 1,2,3,4,7,8,9-Heptaclorodibenzofurano (HpCDF) 1,2,3,4,6,7,8,9-Octaclorodibenzofurano (OCDF) Extracción La extracción se realiza en un equipo Soxhlet con el disolvente adecuado. Eliminación / Limpieza El proceso puede ser diferente dependiendo de la muestra, pero se presenta a continuación un esquema del mismo. 4

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6 Condiciones de la cromatografía Columna DB-5 60 m. Temperatura Inyector 270 ºC Línea Transferencia 290 ºC Tiempo purga (min) 1 Flujo purga (ml/min) 15 Programa de temperaturas: T (ºC) Tiempo total del análisis (GC) Time (min) 47 min Condiciones del detector MS Voltaje de Ionización 35 ev Masas detectadas Analisis de Tiempo retenc. Ventana 1 Ventana 2 Ventana 3 Ventana lock lock lock calib calib calib Tetra-furanos Tetra-dioxinas Penta-furanos Penta-dioxinas Hexa-furanos Hexa-dioxinas Hepta-furanos Hepta-dioxinas lock calib Octa-furanos Octa-dioxinas 19 to 36.5 min 36.5 to 41.5 min 41.5 to 45.5 min 45.5 to 49 min 6

7 Límite de detección El límite de detección depende de la matriz o sustrato en el que el análisis ha de ser realizado. En nuestro laboratorio se obtienen bunas señales espectrométricas incluso para 0.1 pg inyectados en el cromatógrafo de gas. El rango de calibración para el método para una muestra de un litro de agua es de 10 a 2000 ppq para TCDD/TCDF y PeCDD/PeCDF, y de 1,0 a 200 ppt para una muestra de 10 gramos de tierra, cenizas volantes, o tejidos de muestra para los mismos analitos. Types of Matrices, Sample Sizes and 2,3,7,8-TCDD-Based MCLs (Method Calibration Limits) (Parts per Trillion) Water Soil Sediment Paper Pulp Fly ash Fish tissue Human Adipose Tissue Sludges, Fuel Oil Still- Bottom Lower MCL Upper MCL Weight (g) Final Extr. Vol. (µl) ESTADO ACTUAL DE LA TÉCNOLOGÍA El método ha sido probado en nuestro laboratorio para la determinación de todos los compuestos de dioxinas y furanos en agua, tierra, sedimentos, lodos, pescados, leche, gases de combustión, cenizas y aceites usados, aunque el proceso puede ser aplicando a otro tipo de muestras. PROPIEDAD INTELECTUAL El departamento de Ingeniería Química posee el know-how para llevar a cabo la extracción, eliminación y análisis de furanos y dioxinas. La protección por patente no es aplicable. SECTORES DE APLICACIÓN Se puede usar esta técnica en diferentes sectores: Control de emisiones gaseosas provenientes de la combustión de residuos urbanos o industriales. Siguiendo la Directiva Europea 94/67/CE, relacionada con la incineración de residuos peligrosos. El límite de emisión es de 0.1 ng/nm 3. Caracterización de residuos tóxicos y peligrosos. La Directiva Europea establece un contenido de dioxinas menor del 0.01 % en los residuos para ser considerados tóxicos y peligrosos. Determinación en alimentos y piensos (leche, derivados, carnes, pescados,...). Se estima que más de un 90% de la exposición a dioxinas y furanos es a través de los alimentos, especialmente aquellos de origen animal. En los países industrializados la media diaria de ingesta de PCDD/Fs es pg/día persona. 7

8 Determinación en lodos de aguas residuales y otros fertilizantes orgánicos (plantas de compostaje). Existe un borrador de normativa que limita las dioxinas y furanos a 100 ng/kg sólido seco. Determinación en otros sustratos o matrices, como tejidos, sangre, aire, emisiones debidas al tráfico, a la fabricación de papel, de tintas, de materiales higiénicos, al humo del tabaco, a hollines de chimeneas, polvos, etc. COLABORACIÓN BUSCADA Dos tipos de colaboración se pretenden desde el departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Alicante: Realización del proceso de extracción, eliminación y análisis de dioxinas y compuestos relacionados a las compañías interesadas en ello. Formación de personal involucrado en tareas de análisis de dioxinas, incluyendo cursos diseñados específicamente para cada situación. DATOS DE CONTACTO Departamento de Ingeniería Química. Universidad de Alicante Apdo de correos (Alicante) ESPAÑA Persona de contacto: D. Juan A. Conesa (Ph.D.) Tel: xt Fax: ja.conesa@ua.es dioxinas@iq.ua.es Equipo de Investigación El equipo de investigación responsable de este laboratorio está formado por Dr. Juan A. Conesa, Dr. Rafael Font y Dr. Andrés Fullana. Uno de sus principales objetivos científicos es el estudio de contaminantes presentes en la pirólisis y combustión de diferentes residuos, así como la cinética de estos procesos. En este sentido, se han publicado diversos artículos. El Departamento de Ingeniería Química participa asiduamente en programas de intercalibrado internacional con otros laboratorios de todo el mundo, obteniendo hasta el momento buenísimos resultados en todas las muestras analizadas. 8