Toxicidad y biodegradabilidad de detergentes comerciales y de su tensoactivo base

Abstract

El objetivo del presente estudio fue evaluar la toxicidad y la biodegradabilidad de tres diferentes detergentes comerciales que tienen amplio uso en el mercado y que indican un contenido de detergente activo de sulfonato aniónico lineal (LAS) y de dodecilbencen sulfonato de sodio (DBSS). La toxicidad se evalúo mediante pruebas de fitotoxicidad en semillas de lechuga var. Butter crunch y mediante pruebas de inhibición del consumo de oxígeno de lodos activados. La biodegradabilidad se determina mediante la relación DBO5/DQO y con pruebas de DBO por el método de respirometría en períodos de 10 días. Se emplearon estándares de LAS y DBSS grado reactivo y se incluyeron dos muestras de DBSS grado industrial, además de las tres muestras comerciales. Se separa el detergente activo de los aditivos en las muestras comerciales y también se analizaron en cuanto a su toxicidad y biodegradabilidad. En total se analizaron 15 muestras. Las pruebas con los tensoactivos grado reactivo LAS y DBSS, muestran una mayor toxicidad por parte del DBSS, tanto en las semillas de lechuga como en los microorganismos de los lodos activados. Además, el LAS resultó tener una constante de biodegradabilidad más alta, 0,22 d-1 con respecto a 0,15 d-1 del DBSS, estos resultados fueron posteriores a un período de adaptación de 4 días. Considerando el criterio de biodegradabilidad en función DBO5/DQO las muestras de detergentes comerciales resultaron muy poco degradables con valores de 0,03 a 0,10 estos resultados se explican con las pruebas de respirometría que indican la necesidad de un período de 3 a 4 días para la adaptación de los microorganismos, por lo que hasta el 5 día se inicia la biodegradación de los detergentes. En cuanto a la toxicidad de los detergentes comerciales, identificados como D3, D4 y D5 se encontró que las muestras D5 y D4 a bajas concentraciones de 2,7 mg/L a 7,5 mg/L respectivamente, inhiben en un 50% el consumo de oxígeno en los lodos activados. Las pruebas de fitotoxicidad mostraron que la concentración de inhibición media IC50 en el crecimiento de la radícula varió de 1,8 mg/L, 6,1 mg/L y 10,4 mg/L para el D5, D3 y D4 respectivamente. Asimismo, los valores de IC50 para los tensoactivos y aditivos de los detergentes (T3, T4, T5, A3, A4 y A5) dieron concentraciones entre 1,6 y 6,5 mg/L, estas muestras resultaron ser más tóxicas a las semillas que los detergentes grado reactivo. Como conclusión general se confirma que los tres detergentes comerciales con tensoactivos aniónicos resultan tóxicos a las semillas de lechuga var. Butter crunch y a los microorganimos de los lodos activados, y se consideran poco biodegradables, con la necesidad de adaptación de microorganismos.

The aim of this study was to evaluate the toxicity and biodegradability of three different commercial detergents, which are widely used in the market. The main active ingredients in many of these commercial detergents are Linear alkylbenzene sulfonate (LAS) and Sodium dodecylbenzene sulfonate (DBSS). Phytotoxicity tests using lettuce seeds (Lactuca sativa L., cv. Buttercrunch) and Activated Sludge Respiration Inhibition tests were carried out to evaluate the toxicity of these detergents. Meanwhile, biodegradability was measured using BOD5/COD ratio and manometric respirometry test (BOD10). Fifteen samples were analyzed including LAS standards, reagent grade DBSS sample, two industrial grade DBSS samples, and three commercial samples. The active detergent was separated from the other additives in the commercial samples, when toxicity and biodegradability tests were performed. The toxicity test results showed that the DBSS samples were more toxic than the reagent grade LAS samples, toward the lettuce seeds and the microorganisms in activated sludge. Moreover, after a four days adaptation period, the LAS sample had a higher biodegradability constant, 0.22 d-1 than the DBSS sample (0.15 d-1). According to the biodegradability criteria using BOD5/COD ratio, all the studied comercial detergents were considered not readily biodegradable with BOD5/COD values ranging from 0.03 to 0.10. However, the respirometry tests results indicated that microorganisms needed 3 to 4 days to acclimatize to the detergent, as only after this adaptation period (5th day onwards) was biodegradation observed with detergent samples. The toxicity test results of the commercial detergents, identified as D3, D4, and D5, showed that samples D5 and D4 at low concentrations of 2.7 mg/L to 7.5 mg /L, respectively, caused inhibition of 50% of the oxygen consumption of activated sludge organisms (IC50). The phytotoxicity tests results showed varied mean inhibition concentration (IC50) in the radicle growth of 1.8 mg/L, 6.1 mg/L and 10.4 mg/L for D5, D3 and D4 respectively. Additionally, IC50 values of surfactants and detergents additives (T3, T4, T5, A3, A4 and A5) were between 1.6 and 6.5 mg/L, these samples were more toxic to the lettuce seeds than the reagent grade detergents. In conclusion, the three commercial detergents with anionic surfactants resulted toxic to the lettuce seeds (Lactuca sativa L., cv. Buttercrunch) and the microorganisms of the activated sludge, and are not considered readily biodegradable, since microorganisms needed to be pre-adapted to samples.