Manejo y tratamiento de residuos químicos en el Laboratorio de Química General de la Universidad Simón Bolívar. Leonarda Carrillo.

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Manejo y tratamiento de residuos químicos en el Laboratorio de Química General de la Universidad Simón Bolívar Leonarda Carrillo

Resumen En este trabajo se describe la metodología implementada para el manejo, disposición y reciclado de los residuos químicos generados en las prácticas del Laboratorio de Química General de la Universidad Simón Bolívar. Para su desarrollo, se investigó la peligrosidad de todas las sustancias y residuos según los códigos de la National Fire Protection Association (NFPA), la clasificación del Chemical Abstract Service (CAS) y las normas oficiales mexicanas. Con b ase en esta información, se elaboraron los procedimientos de seguridad para los laborato rios, el  almacenamiento de químicos y el manejo y disposición de residuos. Asimismo, se inició la recopilación de las hojas de seguridad de todas las sustancias químicas que se utilizan.

Introducción En la actualidad, el uso de sustancias químicas se ha extendido a prácticamente todas las ramas de actividad y esto ha acrecentado los riesgos de accidentes en numerosos lugares de trabajo de todo el mundo. Las sustancias químicas utilizadas en grandes cantidades se cuentan por millares y cada año se introducen muchos nuevos productos en el mercado. Para un control efectivo de los riesgos inherentes al uso de sustancias químicas, se requiere contar con información sobre su peligrosidad y conocer las medidas de seguridad que deben adoptar los individuos que tienen cualquier tipo de contacto con sustancias químicas (Renfrew, 1981). De conformidad con las decisiones adoptadas por el Consejo de Administración de la Oficina Internacional de Trabajo en su reunión 250 a (mayo-junio de 1991), se convocó a una reunión de expertos en Ginebra, Suiza, para elaborar un repertorio de recomendaciones prácticas para la seguridad en la utilización de productos químicos en el trabajo (International Labour Organization, 2002) . Los agentes químicos son considerados materiales peligrosos, es decir, sustancias que contienen características de explosividad, inflamabilidad, inestabilidad, reactividad, corrosividad, toxicidad o radiactividad, cuyo uso incorrecto puede causar daño al ser humano o al medio ambiente. Diversas agencias nacionales e internacionales, entre las cuales podemos señalar principalmente a la Organización de las Naciones Unidas (ONU), la National Fire Protection Association (NFPA), el Chemical

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Abstract Service (CAS) y la propia legislación mexicana (NOM-002-SCT2 y NOM- 052- ECOL-1993), han clasificado estos materiales según su grado de peligrosidad. La falta de conocimiento y las prácticas tradicionales en el manejo de residuos en los centros industriales y educativos sigue ocasionando graves daños ambientales, lo cual pone en peligro los recursos naturales. A partir de la Ley Ambiental de 1996 y de una serie de disposiciones y normas que surgieron a raíz de ella, se creó el marco legal para crear programas de protección ambiental que exigen, entre otros aspectos, implementar tecnologías compatibles con el medio ambiente que ayuden a minimizar los residuos peligrosos, un mejor manejo y tratamientos especializados. Sin embargo, un gran número de centros de trabajo siguen produciendo residuos peligrosos sin acatar la normatividad o sin tratamientos ambientales adecuados (Committee on Hazardous Substances in Laboratory, 1981). Por otro lado y en otra escala, las instituciones educativas donde se manejan este tipo de sustancias también generan residuos y corren los mismos riesgos en cuanto a manejo de material se refiere. DesD esafortunadamente, se le ha dado poca importancia a esta situación, pero es un hecho que las prácticas de laboratorio generan excedentes y residuos químicos como parte integral de la experimentación. Si un procedimiento existe, por el que el uso de un químico pueda ser limitado, o el residuo generado puede ser reciclado, o neutralizado, este procedimiento debe ser también parte del proceso experimental. El fin último de un experimento debería ser reducir la generación de residuos.

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Objetivo Investigar el grado de peligrosidad de los residuos que se generan en el Laboratorio de Química General de la Universidad Simón Bolívar con el fin de desarrollar e implementar la metodología necesaria para su adecuado manejo y posible recuperación.

Metodología Los datos que se analizan corresponden a los residuos generados en las prácticas del Laboratorio de Química General. Éstos se recolectaron al final de varias prácticas en frascos de color ámbar de 500 y 250 ml, que fueron etiquetados y almacenados durante ocho meses, periodo durante el cual se realizó la investigación. Los residuos se clasificaron según su peligrosidad, tomando como base la clasificación de la NFPA, de la CAS y de la Norma Oficial Mexicana NOM-052-ECOL-93, cuyos datos permiten conocer la lista de los residuos peligrosos, sus características y grado de toxicidad. Posteriormente, se buscó en la bibliografía más datos de la toxicidad de cada uno, así como las hojas de seguridad correspondientes. Finalmente, se estableció una metodología específica para cada residuo, ya fuera recuperación, neutralización o modificación, entre otros. Estos procedimientos se plasmaron en formatos de diagrama de flujo y, junto con las hojas de seguridad, se anexaron al Manual de prácticas de Química General.

Resultados Los residuos se clasificaron en peligrosos y no peligrosos, según las especificaciones de la NFPA, CAS y las normas oficiales mexicanas (Tabla 1). Posteriormente, cada uno de los dos grupos se dividió en sólidos (Tabla 2), soluciones de dos compuestos diferentes (Tabla 3) y reactivos químicos excedentes (Tabla 4). Para la disposición de residuos inorgánicos se usó la clasificación de residuos no peligrosos restringidos (Tabla 5). Los residuos generados se almacenaron en recipientes de 500 y 250 ml, a excepción de CuSO 4 (ac), el cual se recolectó en dos frascos de 500 ml. Los volúmenes teóricos calculados no coincidieron con los volúmenes experimentales medidos con probeta. En algunos casos fueron mayores y en otros menores a lo esperado. De las 14 mezclas diferentes de al menos dos compuestos inorgánicos (Tabla 2), solamente tres fueron identificados como muy dañinos (Palacios, 2000). Los ácidos y bases se neutralizaron de acuerdo con el procedimiento descrito en el apéndice 1 del reporte final de este proyecto. Las sustancias y soluciones puras se guardaron para utilizarlas posteriormente. Se investiga la reutilización de los compuestos de cobre y de zinc como fertilizantes y/o bactericidas, aunque existen más de 3 mil posibles aplicaciones. Tabla 1. Sustancias químicas peligrosas

Nombre

NFPA

CAS

NOM-054-ECOL-1993

H F R

Acetona

1 3 0

67-64-1

G-18 Cetonas

Ácido clorhídrico

3 0 0 m

7647-010

g-1 Ácido mineral no oxidante

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Nombre

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NFPA

CAS

NOM-054-ECOL-1993

H F R

Ácido nítrico**

3 0 0

7697-37-2

G-2 Ácido mineral oxidante

Ácido silfúrico

3 0 2 w

7664-93-9

G-2 Ácido mineral oxidante

Ácido acético (glacial)

2 2 0

64-19-7

G-3 Ácido orgánico

Benceno**

2 3 0 m, c

7-43-2

G-16 Hidrocarburos aromáticos

Etanol

0 3 0 t

64-17-5

G-4 Alcoholes y glicoles

Éter etílico

2 4 1

60-29-7

G-14 Éteres

Hidróxico de sodio*

3 0 1

1310-73-2

G-10 Cáusticos

Metanol

1 3 0 t

67-56-1

G-4 Alcoholes y glicoles

Naftaleno

2 2 0

91-20-3

G-16 Hidrocarburos aromáticos

Sodio (metal)**

3 3 2 w

7440-23-5

G-21 Metales alcalinos

Tetracloruro de carbono

3 0 0 t

56-23-5

G-17 Órgano-halogenados

** sustancias consideradas muy peligrosas * único residuo peligroso W = reacciona con el agua OX= oxidante T =teratogénico C = carcinogénico M = mutagénico H = riesgo a la salud R = riesgo de reactividad F =riesgo al fuego

Tabla 2. Residuos sólidos

Práctica

Residuo

Cantidad (g)

Práctica 3 Operaciones preliminares de laboratorio

NaCl Zn Naftaleno (cristales) CaSO4

0.4 1.5 ------------

Práctica 8 Ley de la Conservación de la Materia

Cu Zn

0.3 – 0.5 0.3

Práctica 9 Reactivo limitante

PbCrO4 Ni (OH)2 Fe4 [Fe (CN)6] Ni2 [Fe (CN)6] Pbl2

0.3 – 0.5 0.3 – 0.5 0.4 0.3 0.3 – 0.5

Práctica

Mezclas

Cantidad (ml)

Práctica 3 Operaciones preliminares de laboratorio

sangre + heparina CuSO 4 (ac)

3.5 15.0

Práctica 4 Propiedades de algunos óxidos en familias y periodos

Na2O + fenolftaleina Na2O + rojo de metilo MgO + fenolftaleina MgO + rojo de metilo SO2 + fenolftaleina SO2 + rojo de metilo

30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0

0.3

Tabla 3. Residuos y mezclas de residuos

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Práctica

Mezclas

Cantidad (ml)

Práctica 5 Solubilidad: su relación con el enlace químico

I2 + CCI4 , I2 + benceno I2 + éter , I2 + H2O

2-3 c/u

CCI4 + éter + H2O

2-3 c/u

KI + CCI4 + KI + benceno KI + éter , KI + H2O

2-3 c/u

CuSO4 + CCI4 , CuSO4 + benceno CuSO4 + éter , CuSO 4 + H2O

2-3 c/u

Ki + H2O NaCI + H2O

5.0 3.0

Azúcar + H 2O CH3COOH + H2O

3.0 4.0

NH4CI + H2O CH3OH + H2O

5.0 5.0

Práctica 8 Ley de la Conservación de la Materia

ZnSO4 + H2O

40.0

Práctica 9 Reactivo limitante

KNO3 + H2O Na2SO4 + H2O

3.0 3.5

KCI + H2O K2SO4 + H2O

3.5 3.5

Práctica 10 Óxido-reducción

CuSO 4 + H2O ZnSO4 + H2O

5.0 8.0

Práctica 11 Equilibrio químico

CuSO 4 + H2O

10.0

Práctica 6 Conductividad eléctrica

Tabla 4. Compuestos químicos excedentes

Compuesto químico

Cantidad

NaOH 0.5M

250.0 ml

H2SO4 (1:1)

125.0 ml

H2SO4 (1:6)

55.0 ml

NaOH (sin concentración)

250.0 ml

NaOH 10%

250.0 ml

CH3COOH (sin diluir)*

100.0 ml

K2CrO4 0.2M*

125.0 ml

K4Fe(CN)6 0.2M*

100.0 ml

NaCI (recuperado)*

1.0 g

* compuestos que pueden usarse en el siguiente semestre ** ácidos y bases neutralizados

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Tabla 5. Compuestos químicos excedentes

Nombre químico

Promedio diario (ppm)

Máximo instantáneo (ppm)

Máximo diario (ppm)

Arsénico

1.0

4.0

4.0

Cadmio

0.5

0.6

0.6

Cromo

2.75

5.0

5.0

Cobre

3.0

8.0

8.0

Plomo

2.0

4.0

4.0

Mercurio

0.1

0.2

0.2

Niquel

2.5

5.0

5.0

Plata

1.0

3.0

3.0

Zinc

5.0

10.0

10.0

Cianuro

2.0

3.0

3.0

Discusión Solamente 13 de todos los reactivos usados en las prácticas del Laboratorio de Química General son peligrosos (Tabla 1). De éstos, únicamente el hidróxido de sodio (NaOH) es residuo, los demás se usan como reactivos. El ácido nítrico (HNO 3), el sodio (Na) y el benceno (C 6H6) están clasificados como muy peligrosos y mutagénicos (M), con excepción del sodio; se recomienda que este tipo de compuestos se eliminen o se sustituyan por compuestos menos dañinos. En este caso, sólo el benceno se eliminará de las prácticas. El tetracloruro de carbono (CCl 4), el metanol (CH 3OH) y el etanol (C 2H5OH) son considerados peligrosos y teratogénicos (T), es decir, sustancias que producen defectos en el desarrollo prenatal. No pueden ser eliminados de las prácticas, pero se tratará de disminuir al mínimo los volúmenes que se utilizan. De acuerdo con la normatividad internacional (EPA), los residuos no peligrosos que exhiban cualquiera de las siguientes características no pueden ser descargados al alcantarillado: 1. Residuos que contengan sólidos precipitables > 7.0ml/l. 2. Residuos corrosivos con un pH< 5 o >12. 3. Residuos que contengan grasas o aceites en concentraciones > 100 mg/l. 4. Residuos que contengan metales o cianuro en las concentraciones señaladas en la Tabla 5. 5. Insolubles en agua o residuos gaseosos. La detoxificación se considera una opción viable para reducir el volumen total de residuos inorgánicos peligrosos. La mayoría de los residuos inorgánicos pueden considerarse como compuestos de una parte catiónica (átomos metálicos) y una parte aniónica (a menudo, pero no siempre, átomos no metálicos). En la mayoría de los casos, el catión es la causa por la cual un residuo inorgánico se clasifica como peligroso. La detoxificación de este tipo de residuos supone la precipitación del catión tóxico de un inorgánico, de una solución acuosa. El residuo no debe contener ninguna otra característica que lo convierta en peligroso o no aceptable para el desagüe. Por otra parte, el intervalo de pH para la precipitación de iones metálicos varía ampliamente, por lo tanto, es importante controlar el pH cuidadosamente. El procedimiento más ampliamente aceptado es el de la precipitación como óxido o hidróxido. El sólido debe entonces disponerse a través de un programa de residuos químicos, el cual efectúan generalmente compañías privadas que cobran por este servicio. Por ello, se sugiere desarrollar líneas de investigación que permitan convertir estos residuos en compuestos útiles tales como fertilizantes o bactericidas que puedan usarse en la propia universidad.

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Los residuos no peligrosos (Tablas 2 y 3) pueden ser descargados al sistema de alcantarillado, exceptuando aquellos que contienen cobre (Cu), plomo (Pb), níquel (Ni) y zinc (Zn) pues están restringidos y exceden las concentraciones máximas permitidas (Tabla 5). Las neutralizaciones de ácidos y bases se llevaron a cabo ajustando los valores de pH y siguiendo la metodología descrita en el apéndice 1 del reporte final de proyecto. Estas neutralizaciones formarán parte de la experimentación en el laboratorio. En cuanto a la seguridad biológica –que debe tomarse en cuenta al manipular agentes biológicos tales como medios de cultivo, productos sanguíneos, tejidos y secreciones, entre otros–, debemos aclarar que ésta representa un riesgo potencial de contaminación para todos los que trabajamos en los laboratorios. Las reglas propuestas no se han incorporado todavía a la legislación mexicana, sin embargo, el apego a estas medidas permite minimizar las infecciones y contaminaciones biológicas en los laboratorios. Es tal la amplitud del mundo biológico que ya está en proceso un megaproyecto global para establecer un códice único e inequívoco de nomenclatura biológica denominado BioCode. Este proyecto aún está en etapa de desarrollo y está a cargo de agencias internacionales que administran nomenclaturas específicas, entre ellas, el Códice Internacional de Nomenclatura Botánica (ICBN), el Códice Internacional de Nomenclatura Bacteriológica (BC) y el Códice Internacional para la Clasificación y Nomenclatura de Virus, administrado por el Comité Internacional para la Taxonomía de Virus (ICTV) de la Unión Internacional de Sociedades Microbiológicas (IUMS) (Luiselli, 2002). Cabe señalar que, de acuerdo con sus características, los agentes biológicos se encuentran agrupados en cinco niveles de riesgo biológico: Nivel 1: agentes que presentan un riesgo de infección mínimo, tanto para el trabajador como para la comunidad. No son causa de enfermedad (o al menos no hay registro concreto de ello). Los microorganismos se clasifican como patógenos muy raramente. Nivel 2: agentes que presentan un riesgo moderado para el trabajador (la enfermedad resulta de autoinoculaciones, ingestiones o exposiciones de membranas mucosas, o bien, debido a inmuno-depresión). Su diseminación en el medio ambiente es poco

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probable y existen tratamientos o medidas preventivas contra la infección que generan. Nivel 3: agentes que producen enfermedad seria o potencialmente letal como resultado de su infección. Presentan un riesgo de transmisión elevado para el trabajador, pero bajo para la comunidad. Los agentes son patógenos estrictos. Nivel 4: agentes que representan un riesgo de infección elevado y frecuentemente mortal, tanto para el trabajador como para la comunidad. Se transmiten por vía aérea. No existe tratamiento contra la infección que generan. Nivel 5: agentes que significan un riesgo para el medio ambiente. El peligro es mayor para el medio ambiente que para el hombre. Su entrada en muchos países está prohibida por leyes fitozoosanitarias (Castellanos et al ., 1999). De conformidad con la Norma Oficial Mexicana NOM-087-ECOL-SSA1-2002, para la segregación y envase de residuos peligrosos biológico-infecciosos, la sangre en estado líquido debe envasarse en un recipiente hermético de color rojo y los objetos punzocortantes, en recipientes rígidos de polipropileno también de color rojo, los cuales deben almacenarse durante un cierto periodo y, posteriormente, deben transportarse según los incisos a, b, c y d del numeral 6.4.1 de esta norma. Según la Norma Oficial Mexicana NOM-018-STPS-2000, la heparina no se considera peligrosa. Finalmente, las hojas de seguridad de los materiales deben contener como mínimo las siguientes secciones: Sección I: Datos generales del responsable de la sustancia. Sección II: Datos generales de la sustancia. Sección III: Componentes riesgosos. Sección IV: Propiedades físicas. Sección V: Riesgos de fuego y explosión. Sección VI: Datos de reactividad. Sección VIII: Indicaciones en caso de fuga/derrame.

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Sección IX: Protección especial.

Referencias

Sección X: Información sobre la transportación.

Castellanos, C., López, L. M., Rosales, R., Ladrón, O., Herión, P, Osorio, A. V. y Garduño, G. (1999). Seguridad para laboratorios biomédicos. Lineamientos, prevención y   protección. México: Instituto de Investigaciones Biomédicas

Sección XI: Información sobre ecología.

de la UNAM.

Sección XII: Precauciones especiales. Estas hojas de seguridad debe proporcionarlas la compañía que suministra el reactivo; sin embargo, si no se les pide explícitamente rara vez las envían, por este motivo falta mucha información al respecto. Estas hojas de seguridad deben estar incluidas en el manual de prácticas de cada laboratorio (Palacios, 1999).

Committee on Hazardous Substances in Laboratory, National Research Council (1981). Prudent Practices for Handling Hazardous Chemicals in Laboratories. Washington, D. C.: N. A. Dychter, A. (1994). NOM-018-SCT2-1994: Disposiciones de compatibilidad y segregación, para el almacenamiento y transporte de sustancias, materiales y residuos peligrosos. Diario Oficial. Secretaría de Comunicaciones y Transporte. Dirección General de Transporte Terrestre.

Graham, J., Green, L. y Roberts, M. (1988). Search of Safety  Chemicals and Cancer Risk. USA: Harvard University.

Conclusiones Se recolectaron todos los residuos de las prácticas del Laboratorio de Química General, sin tirar nada al desagüe. El estudio cuidadoso de los residuos generados permitirá disminuirlos al mínimo y hacer de las neutralizaciones una práctica común. Para desechar los residuos inorgánicos es necesario eliminar los metales, sobre todo los que están clasificados como restringidos. Éstos se transformarán en compuestos útiles. Se elaboraron tres procedimientos para la seguridad, el almacén y el manejo y disposición de los residuos que estarán disponibles para todos los laboratorios de la Universidad Simón Bolívar previa autorización.

Intrnational Labour Organization (Julio 2002): http://ilo.org/  public/english/ protection//safework/cis/oshworld/chemcode/  index.htm Luiselli, C. (2002). NOM-087-ECOL-SSAI-2002: Protección ambiental/ Salud ambiental/ Residuos peligrosos biológicoinfecciosos/ Clasificación y especificación de manejo. Diario Oficial. Secretaría de Medioambiente y Recursos Naturales.

Palacios, M. (2000). NOM-018-STPS-2000: Sistema para la identificación y comunicación de peligros y riesgos por sustancias químicas peligrosas en los centros de trabajo. Diario Oficial. Secretaría del Trabajo y Previsión Social.

Palacios, M. (1999). NOM-010-STPS-1999: Condiciones de seguridad e higiene en los centros de trabajo donde se manejen, transporten, procesen o almacenen sustancias química capaces de generar contaminación en el medio ambiente laboral. Diario Oficial. Secretaría del Trabajo y  Previsión Social.

Renfrew, M. (1981). Safety in the Chemical Laboratory. Journal of  Chemical Education (vol. 4), 1: A11-A14.

La metodología implementada para la detoxificación de residuos, así como las hojas de seguridad se anexarán al Manual de Prácticas de Química General.

Por último, es importante mencionar que un tema de investigación primordial en el siglo XXI es el mejoramiento de nuestra capacidad para evaluar los riesgos de exposición a sustancias potencialmente peligrosas: “a medida que los investigadores descubran más acerca de los mecanismos causales de los efectos de las sustancias químicas sobre la salud, podrán hacer evaluaciones cuantitativas de riesgo, con la fiabilidad que el sistema legal y político crea que es posible alcanzar hoy” (Graham, Green y Roberts, 1988).*

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* Este trabajo recibió el apoyo de la División de Investigación de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la Universidad Simón Bolívar. Agradezco también el apoyo de los Laboratorios de Química de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la Universidad Simón Bolívar para la realización de las pruebas experimentales.

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