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˜ OFICINA ESPANOLA DE PATENTES Y MARCAS

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k ES 2 050 909 kInt. Cl. : C02F 9/00

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˜ ESPANA

C02F 1/20 C02F 3/04 A01G 9/24

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TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA

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kN´umero de solicitud europea: 90120919.7 kFecha de presentaci´on : 31.10.90 kN´umero de publicaci´on de la solicitud: 0 426 160 kFecha de publicaci´on de la solicitud: 08.05.91

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54 T´ıtulo: Sistema de descontaminaci´ on.

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73 Titular/es: Space Biospheres Venture

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72 Inventor/es: Augustine, Margret;

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74 Agente: Ungr´ıa Goiburu, Bernardo

30 Prioridad: 02.11.89 US 430801

Biosphere 2 Conference Center, Highway 77, 96.5 Mile Marker, P. O. Box 689 Oracle, Arizona 85623, US

45 Fecha de la publicaci´ on de la menci´on BOPI:

01.06.94

45 Fecha de la publicaci´ on del folleto de patente:

01.06.94

Aviso:

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Leigh, Linda S. y Hodges, Carl N.

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En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicaci´on en el Bolet´ın europeo de patentes, de la menci´on de concesi´on de la patente europea, cualquier persona podr´a oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposici´on deber´a formularse por escrito y estar motivada; s´olo se considerar´a como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposici´ on (art◦ 99.1 del Convenio sobre concesi´on de Patentes Europeas). Venta de fasc´ ıculos: Oficina Espa˜ nola de Patentes y Marcas. C/Panam´ a, 1 – 28036 Madrid

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DESCRIPCION Campo de la invenci´ on Esta invenci´on se refiere a la desintoxicaci´on de soluciones diluidas y aire que pueden contener substancias t´oxicas, tales como residuos de pesticias o similares. En particular, es apropiada para uso en la descontaminaci´on de agua de aclarar y aire de un invernadero que ha sido fumigado o tratado con pesticidas. Antecedentes de la invenci´ on Se ha desarrollado una gran preocupaci´ on en torno a la liberaci´ on de substancias t´ oxicas tales como pesticidas al medio ambiente. Los pesticidas son de gran importancia para la agricultura, pero son peligrosos y con frecuencia deben eliminarse de manera que sea aceptable para el medio ambiente. Un ejemplo son los invernaderos. Una variedad de especies de plantas crecen en los invernaderos, donde la temperatura y la humedad se pueden controlar y las plantas se pueden proteger frente a influencias ambientales. Se pueden requerir una variedad de pesticidas para mantener la salud y el vigor de las plantas y evitar su destrucci´ on a causa de una amplia variedad de organismos que pueden ser nocivos para las especies que se est´an cultivando. Por lo tanto, no es infrecuente introducir pesticidas en un invernadero pulverizando el suelo o el follaje, o en forma gaseosa como fumigante. Puesto que un invernadero puede permanecer relativamente cerrado, los pesticidas pueden persistir y convertirse en un peligro para los trabajadores del invernadero. Por consiguiente, puede ser deseable aclarar suelos, plantas y otras superficies del invernadero no s´olo para eliminar pesticidas, sino tambi´en para hacer la limpieza general de las hojas, ramas peque˜ nas y similares que se acumulan en un invernadero. El agua empleada para aclarar puede contener con frecuencia cantidades apreciables de material t´ oxico, que no deber´ıa ser descargado al medio ambiente exterior o a sistemas de eliminaci´on de residuos ordinarios. Tales aguas de aclarar forman soluciones diluidas de pesticidas que son engorrosas de eliminar. A veces es f´acil reducir substancialmente la concentraci´on de agentes t´oxicos de una soluci´ on fuerte, en comparaci´on con la dificultad de eliminar cantidades relativamente peque˜ nas de t´ oxicos contaminantes de vol´ umenes grandes de soluci´ on diluida. Adem´ as, cuando se fumiga un invernadero, es eventualmente necesario aspirar el aire cargado con agentes t´oxicos del invernadero. As´ı, por ejemplo, se puede fumigar un invernadero por la tarde y dejar que el fumigante permanezca durante la mayor parte de la noche. Sin embargo, puede ser necesaria la circulaci´on de aire durante el d´ıa para evitar que el sol caliente excesivamente el invernadero. Es deseable evitar que dicha circulaci´on de aire descargue fumigantes t´ oxicos al medio ambiente exterior. Los invernaderos son, precisamente, un ejemplo de situaciones donde puede ser necesario eliminar fumigantes u otros pesticidas. Por ejemplo, los almacenes de dep´osito de productos alimenticios, los contenedores de transporte y los camio2

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nes trailers pueden requerir de vez en cuando fumigaci´on o tratamiento similar. No obstante, los invernaderos proporcionan un buen ejemplo para exposici´on de esta invenci´on. Existen tambi´en un gran n´ umero de invernaderos, cada uno de los cuales puede descargar peque˜ nas cantidades de residuos t´ oxicos. Colectivamente ´estos pueden tener un impacto substancial sobre el medio ambiente. Tales invernaderos pueden ser lugares de operaci´on a escala relativamente peque˜ na, de manera que pueden ser antiecon´omicas instalaciones de tratamiento de residuos costosas. Por lo tanto, es deseable proporcionar una alternativa poco costosa y ecol´ogicamente segura a los sistemas de eliminaci´on de residuos actuales, o m´ as significativamente proporcionar un sistema de eliminaci´ on de residuos, donde actualmente no se puede emplear ninguno. Es deseable que el sistema sea tal que se pueda escalonar f´acilmente de acuerdo con el tama˜ no requerido de la operaci´ on. As´ı, por ejemplo, es deseable que un sistema de este tipo sea adaptable para uso en un solo invernadero o para servicio en un n´ umero substancial de invernaderos grandes, que ocupan grandes parcelas de terreno. Es deseable que el sistema de descontaminaci´on trate residuos t´oxicos en el lugar, de manera que no sea necesario transportar los residuos a lugares remotos. Degradando completamente los subproductos t´ oxicos en el lugar, no es necesario exportar el problema a ninguna otra parte. Tambi´en es deseable que el sistema sea capaz de tratar residuos l´ıquidos y gaseosos, para que, por ejemplo, el agua de aclarar procedente de un invernadero y el fumigante aspirado cuando se reanuda la circulaci´ on de aire se puedan eliminar ambos con el mismo sistema. Es deseable evitar soluciones de “alta tecnolog´ıa”, que requieren gran atenci´on en el funcionamiento para asegurar la eliminaci´on satisfactoria continua de agentes t´oxicos. Tambi´en es deseable que el sistema se pueda emplear para eliminar una variedad de materiales t´ oxicos. Esto puede ser importante, puesto que se emplean diferentes pesticidas, dependiendo de la estaci´ on y de la fase de crecimiento de varias especies de plantas y de los tipos de plagas que pueden infectarlos adversamente. Por lo tanto, en la pr´ actica de esta invenci´on de acuerdo con una forma de ejecuci´ on actualmente preferida, se proporciona una t´ecnica para la descontaminaci´on de efluentes de un invernadero o similar. Un elemento del sistema es un reactor de lecho de tierra, que comprende una capa de tierra permeable que tiene medios para introducir o descargar fluido desde la parte inferior de la capa para que se pueda transportar gas o l´ıquido hacia arriba o hacia abajo a trav´es de la capa de tierra. El aire aspirado del invernadero puede contener, por ejemplo, materiales t´oxicos despu´es de que la fumigaci´on ha pasado a trav´es de la capa de tierra del reactor de lecho de tierra para la degradaci´ on microbiana del material org´ anico del aire. Se conocen en la t´ecnica reactores de lecho de tierra, por ejemplo, por el informe de R. Pomeroy publicado en el Journal of the Water Pollution

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Control Federation, Vol. 54, 1982, Diciembre, N◦ 12, “Biological treatement of odorous air”, p´ aginas 1541-1545, o por la EP-A-0 274 986, para purificar aire oloroso y/o aire t´ oxico. En el informe de Pomeroy se describe un proceso para desodorizar aire oloroso y espec´ıficamente un proceso para eliminar sulfuro de hidr´ ogeno (un material t´ oxico) del aire utilizando un reactor de lecho de tierra, que es alimentado con agua libre de materiales olorosos (t´ oxicos). La EP-A-0 274 986 se refiere tambi´en al problema de purificar aire t´ oxico y resuelve este problema utilizando “biofiltros” que contienen microorganismos. La degradaci´ on microbiol´ogica tiene lugar en una fase acuosa, de manera que el biofiltro debe ser humedecido ya sea haciendo pasar el aire t´oxico a trav´es de un medio humectante o inyectando agua a la corriente de aire t´ oxico, en contraste con la invenci´ on. Se proporcionan medios para hacer pasar l´ıquido a trav´es del reactor de lecho de tierra para degradaci´on microbiana del material org´ anico contenido en el l´ıquido, en el caso de que el l´ıquido contenga residuos t´oxicos. Puesto que el l´ıquido de aclarar se puede descargar desde el invernadero durante un periodo de tiempo corto, se emplea un dep´ osito de retenci´on para almacenar temporalmente el efluente l´ıquido para introducci´ on gradual en el reactor de lecho de tierra. Es deseable emplear un dep´ osito de muestra delante del dep´osito de retenci´on para que se pueda someter a ensayo el l´ıquido de aclarar para detectar la presencia de residuos t´ oxicos y dirigirlo a un dep´ osito de retenci´on o al reactor de lecho de tierra o a la descarga de agua residual, dependiendo del nivel de materiales t´ oxicos en la carga particular de efluente. Adem´as, puede ser deseable descargar agua del reactor de lecho de tierra en un estanque abierto poblado con diversas plantas y especies de animales para asegurar la plena degradaci´ on de los materiales t´ oxicos antes de descargar el agua a un campo de lixiviaci´ on o a otros medios de evacuaci´on del agua residual. Breve descripci´ on de los dibujos Estas y otras caracter´ısticas de la presente invenci´on se apreciar´an como tales cuando se entiendan mejor con referencia a la siguiente descripci´on detallada considerada en conexi´on con el dibujo adjunto que comprende un diagrama esquem´ atico o diagrama de bloques de un sistema de descontaminaci´on dise˜ nado de acuerdo con los principios de esta invenci´ on. Descripci´ on detallada El dise˜ no general de un sistema como el previsto en la pr´ actica de esta invenci´on se indica en el dibujo adjunto. En esta ilustraci´ on esquem´ atica, existe un solo invernadero 10, un solo dep´ osito de muestra 11, etc. Se entender´a que un sistema de este tipo se puede emplear con una pluralidad de invernaderos o que un dep´ osito de muestra se puede emplear para dos o tres invernaderos, por ejemplo. El escalonamiento del sistema para otras magnitudes de uso se puede realizar por los t´ecnicos en la materia. Por lo tanto, se entiende que la descripci´on se refiere a una forma de ejecuci´ on a modo de ejemplo para permitir a los t´ecnicos en la materia hacer y usar

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la invenci´ on. Aunque no hay nada que no sea aplicable a un invernadero, de hecho esta invenci´ on se puede emplear en otras aplicaciones, donde se puedan generar soluciones diluidas de materiales t´ oxicos. Para dar una idea de escala, una forma de ejecuci´on a modo de ejemplo tiene cuatro invernaderos, cada uno de los cuales tiene un ´area de aproximadamente 70 metros cuadrados y un volumen interno de aproximadamente 520 metros c´ ubicos. En invernaderos de este tipo se pueden cultivar una amplia variedad de especies de plantas, incluidos a´rboles m´ as bien grandes. Las plantas y la tierra del invernadero se pueden tratar con una amplia variedad de compuestos,que son preferentemente de una variedad que se degradan normalmente en el medio ambiente dentro de un par de semanas. Los tipos de materiales que se pueden emplear pueden combatir plagas, tales como insectos y larvas que se alimentan de follaje, gusanos y nematodos que habitan en la tierra, hongos pat´ ogenos, y similares. Algunas substancias se pueden emplear para desinfectar o esterilizar instalaciones de equipo o tierras. Aunque no es probable, en ocasiones se pueden emplear materiales fitot´ oxicos. Justamente como ejemplo, los pesticidas o herbicidas que se pueden emplear en un invernadero podr´ıan incluir Dichlorvos, Naled, metham-sodium (Vapam), cipermetrina, permetrina, fosfina, yodoforos, hipoclorito de calcio e hidr´ oxido de calcio. Tales substancias pueden existir en forma s´olida, l´ıquida o gaseosa. A veces se pueden emplear algunos veh´ıculos algo nocivos, agentes humectantes y otros adyuvantes. En t´erminos generales, tales substancias se aplican en forma gaseosa como fumigante o como una pulverizaci´ on l´ıquida, t´ıpicamente en forma diluida. Como se explica m´as adelante, despu´es de la fumigaci´ on, se extrae aire del invernadero y se desintoxica en vez de ser liberado al medio ambiente. Los pesticidas s´ olidos y l´ıquidos no son fugitivos y tienden a permanecer en el invernadero. No obstante, hay muchas veces en que es deseable aclarar superficies de plantas, tierras, ventanas, desniveles y suelos, ya sea con la finalidad espec´ıfica de eliminar pesticidas o para limpieza general del invernadero. T´ıpicamente, los pesticidas se pueden aplicar una vez a la semana, y despu´es de la aplicaci´on, los desniveles y suelos se aclaran para eliminar residuos de pesticidas. Los invernaderos se aclaran t´ıpicamente cada dos semanas o con mayor frecuencia cuando se requiere, independientemente de si se han aplicado o no pesticidas. El residuo l´ıquido procedente del aclarado se evacua por gravedad a trav´es de drenajes del suelo o similar hasta un dep´ osito de muestra 11. T´ıpicamente se emplean pulverizaciones finas para aclarar, de manera que se puede obtener m´axima limpieza con una cantidad m´ınima de agua. Por lo tanto, un dep´ osito de muestra de 400 litros deber´ıa ser suficiente para todos los aclarados de un invernadero del tama˜ no mencionado anteriormente. De hecho, un dep´ osito de muestra de este tipo deber´ıa ser suficiente para dos invernaderos o, si se prefiere, cada uno puede tener su propio dep´ osito de muestra. 3

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El dep´ osito de muestra est´ a equipado con un cesto de rejilla (no mostrado) en su interior para atrapar residuos arrastrados a trav´es de los drenajes del suelo durante el aclarado. Una abertura de la rejilla del cesto de 0,8 mil´ımetros retiene todos los residuos, excepto los muy finos, fuera del dep´ osito de muestra. Cada dep´ osito de muestra est´a provisto tambi´en con una entrada de aire para la introducci´ on de aire comprimido. Mientras existe l´ıquido en el dep´ osito, se roc´ıa aire en el l´ıquido para mezclar y mejorar la degradaci´ on de materiales t´oxicos en el l´ıquido. La finalidad del dep´ osito de almacenamiento es permitir el almacenamiento temporal de agua de aclarar o similar producido dentro del invernadero mientras se puede determinar el nivel relativo de toxicidad del efluente por t´ecnicas anal´ıticas o bioensayo. Se puede extraer una muestra del l´ıquido del dep´ osito de muestra y transferir a un laboratorio de ensayo para tales mediciones. Una bomba (no mostrada) transporta l´ıquido desde el dep´ osito de muestra hasta el laboratorio de ensayo, donde se puede tomar una muestra manualmente. En una operaci´on peque˜ na, un muestreo manual de l´ıquido del dep´ osito de muestra es suficiente. Dependiendo del nivel de toxicidad determinado mediante ensayo, el efluente del dep´ osito de muestra se puede transportar a algunos de los subsistemas de descontaminaci´on de aguas abajo que sean apropiados para el nivel de toxicidad de la carga de efluente en el dep´ osito. Se reconocer´a que en la ilustraci´ on esquem´atica se omiten por claridad una variedad de bombas, v´ alvulas, controles de nivel y otros dispositivos de seguridad y de manipulaci´ on de fluidos. La “grifer´ıa” apropiada puede ser prevista f´ acilmente por los t´ecnicos en la materia. El control de las diversas bombas, v´ alvulas y similares se puede realizar manualmente o mediante asistencia por ordenador, que asegure que las v´alvulas apropiadas se abren o cierran seg´ un sea necesario para efectuar una transferencia deseada de l´ıquido. Una vez que se ha establecido el nivel de toxicidad relativo del contenido del dep´ osito de almacenamiento, el l´ıquido se puede transferir a la unidad de aguas abajo apropiada. Despu´es de la transferencia, el dep´ osito de muestra se aclara con agua del grifo para reducir al m´ınimo la probabilidad de que una carga de pesticida afecte a los resultados de los an´ alisis en cargas siguientes. Una cabeza pulverizadora (no mostrada) est´ a montada permanentemente en el dep´ osito de muestra para facilitar la limpieza. Suponiendo que existe un nivel de toxicidad apreciable en el l´ıquido del dep´ osito de muestra, su contenido de transfiere a un dep´ osito de retenci´on 12. Se ha encontrado que un dep´ osito de retenci´on de 3.800 litros es suficiente. Se pueden emplear dos o m´as dep´ ositos de este tipo o dep´ ositos m´as grandes, seg´ un sea apropiado. El volumen del dep´ osito de retenci´ on es suficiente para almacenar aproximadamente diez cargas de l´ıquido del dep´ osito de muestra. El dep´ osito de retenci´ on es alimentado con una fuente constante de aire comprimido introducido a modo de un aerolito u otro dispositivo de aspersi´ on en la parte inferior del dep´ osito. Este proporciona aireaci´on 4

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para mezcla y degradaci´ on mejorada de materiales t´oxicos contenidos en el l´ıquido del dep´ osito. Adem´as, el aire en circulaci´on tiende a desprender materiales t´oxicos vol´ atiles del agua residual del dep´ osito. Como se indica m´ as adelante, los materiales t´oxicos de la corriente de aire procedente del dep´ osito de retenci´ on se degradan en el reactor de lecho de tierra en lugar de ser descargados al medio ambiente. Est´ an previstos medios para extraer muestras de l´ıquido del dep´ osito de retenci´ on y transportarlos al laboratorio de ensayo, para que se pueda determinar de vez en cuando el nivel de toxicidad del l´ıquido del dep´ osito de retenci´on. Si se desea, el dep´ osito de retenci´on se puede proveer con luces de crecimiento o se puede mantener a elevada temperatura para acelerar el proceso de degradaci´on. Se pueden a˜ nadir a´cidos, a´lcalis o agentes oxidantes, seg´ un se desee para ajustar el pH o en otro caso para mejorar la degradaci´on. Se pueden tomar muestras para ensayo cada semana o cada dos semanas, o antes despu´es de haber a˜ nadido otra carga de efluente del dep´ osito de muestra. Puede ser deseable emplear dep´ ositos de retenci´on paralelos, empleando uno de ellos para recibir l´ıquido de un dep´ osito de muestra que tiene un nivel de toxicidad relativamente alto y el otro para recibir l´ıquido que tiene un nivel de toxicidad relativamente m´ as bajo. Esto permite desviar l´ıquido con menor toxicidad a algunas unidades de aguas abajo sin descargar materiales t´oxicos del sistema. L´ıquido del dep´ osito o dep´ ositos de retenci´ on que contienen material t´oxico se puede transferir a un reactor de lecho de tierra. Un reactor de lecho de tierra t´ıpico comprende una piscina abierta impermeable que contiene una capa de tierra de aproximadamente un metro de profundidad. Un margen libre de aproximadamente diez cent´ımetros por encima del nivel de la tierra es suficiente para la piscina. Un reactor de lecho de tierra t´ıpico puede tener un a´rea de aproximadamente cuatro metros por cuatro metros. La capa de tierra descansa sobre una serie de bloques de hormig´ on permeable dispuestos para distribuci´on uniforme de aire por debajo de la capa de tierra. Una capa de tierra a modo de ejemplo puede comprender aproximadamente 40 % de tierra, 30 % de turba, y 30 % de corteza desmenuzada. Una mezcla de tierra de este tipo proporciona un medio excelente para sustento de microorganismos de la tierra y tiene relativamente alta permeabilidad. Uno o m´ as reactores de lecho de tierra de este tipo se pueden encerrar completamente dentro de una estructura con techos y lados transparentes. Se pueden emplear paredes y techo de doble capa para aislamiento t´ermico. L´ıquido del dep´ osito de retenci´on (o en algunas circunstancias de un dep´ osito de muestra) se aplica a la parte superior de la capa de tierra mediante un red de tuber´ıas de riego por goteo convencional. El l´ıquido se puede introducir por la parte superior de la capa de tierra o el sistema de riego por goteo se puede ocultar algunos cent´ımetros por debajo de la superficie para que se introduzca l´ıquido debajo de la superficie. La

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cantidad de l´ıquido del dep´ osito de retenci´ on suministrado al reactor de lecho de tierra se puede variar de vez en cuando seg´ un se determine por el pH, la temperatura, el nivel de humedad en la tierra, y el caudal deseado a trav´es de la capa de tierra. La velocidad de aplicaci´ on del l´ıquido al reactor de lecho de tierra se mantiene suficientemente baja para que pueda pasar aire a trav´es del reactor de lecho de tierra. Con ese fin se pueden emplear zonas m´as grandes de reactor de lecho de tierra, si se desea, para mantener la capa de tierra permeable. El reactor de lecho de tierra contiene un sistema de recirculaci´ on local (no mostrado). Todo l´ıquido que se mueve completamente a trav´es de la capa de tierra pasa a un sumidero desde el que se pueden extraer muestras para el laboratorio de ensayo para determinar niveles de toxicidad. El l´ıquido del sumidero se puede hacer recircular para que pase a trav´es de la capa de tierra de nuevo o se puede transferir a un estanque para “pulido” final. Alternativamente, l´ıquido del sumidero de un primer reactor de lecho de tierra se puede transferir a un segundo reactor de lecho de tierra para degradaci´ on adicional de materiales t´ oxicos contenidos en el l´ıquido. Aire procedente de cada dep´ osito de muestra y del dep´ osito de retenci´on se extrae a trav´es de un conducto de ventilaci´ on y se transporta hasta el reactor de lecho de tierra. Despu´es de que el invernadero ha sido fumigado, se extrae aire que contiene pesticida residual desde el invernadero por medio de un ventilador (no mostrado) y se transporta al reactor de lecho de tierra. Durante la ventilaci´ on del invernadero, los conductos de ventilaci´on de los dep´ositos de muestra y de retenci´on se desv´ıan desde el reactor de lecho de tierra hasta un filtro de carb´ on activado, o similar para eliminaci´ on de cualquier material t´oxico antes de descargar el aire. El filtro puede incluir una capa de al´ umina que lleva permanganato pot´ asico para oxidar materiales t´ oxicos. Aire procedente del dep´ osito de muestra, del dep´ osito de retenci´on y/o del invernadero se hace pasar a trav´es de la capa de tierra en el reactor de lecho de tierra. El aire se puede introducir a trav´es de la red de bloques de hormig´ on en la parte inferior del reactor de lecho de tierra y circular hacia arriba a trav´es de la capa de tierra. Esta direcci´on de flujo tiende a reducir al m´ınimo el secado del nivel superior de la capa de tierra y la presencia de materiales t´oxicos en suspensi´on dentro del cerramiento del reactor de lecho de tierra. Por otra parte, los materiales t´ oxicos del l´ıquido que se a˜ naden al reactor de lecho de tierra se pueden barrer en el cerramiento por una corriente ascendente de aire. La introducci´on de l´ıquido efluente por medio de un sistema de riego por goteo subterr´ aneo debajo de la superficie de la capa de tierra tiende a reducir al m´ınimo este efecto. Alternativamente, el aire se puede hacer pasar hacia abajo a trav´es de la capa de tierra que coincide con la corriente de l´ıquido. El flujo ascendente de aire a trav´es de la capa de tierra es deseable, puesto que habr´ a veces durante el verano y periodos de calor solar durante los que sea deseable dejar abiertas las ventanas

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del cerramiento del reactor de lecho de tierra para evitar el sobrecalentamiento.Esto es compatible con la introducci´on de aire que puede contener agentes t´oxicos por debajo del lecho de tierra y descargar aire que est´a substancialmente libre de materiales t´oxicos. Es deseable que existan rejillas en las ventanas del cerramiento para reducir al m´ınimo la introducci´ on de especies de plantas o animales no deseados. Un caudal de aire m´ aximo a modo de ejemplo est´a en el orden de 30 litros por minuto por metro c´ ubico de tierra. Se puede emplear un caudal inferior en caso de ca´ıda de la presi´ on inferior o tiempo de residencia m´ as prolongado en la capa de tierra. El caudal se puede reducir apreciablemente cuando s´olo se ventilan los dep´ositos. El reactor de lecho de tierra contiene microorganismos que utilizan como nutrientes los materiales org´anicos empleados como pesticidas. El lecho de tierra proporciona un a´rea superficial h´ umeda grande, sobre la que se pueden adsorber materiales org´anicos para oxidaci´ on o digesti´on gradual. Los pesticidas se degradan ordinariamente por oxidaci´ on y actividad microbiol´ ogica y el reactor de lecho de tierra proporciona condiciones que aceleran significativamente la velocidad normal de degradaci´ on. Por lo tanto, los materiales t´oxicos del aire y del agua procedentes del invernadero se degradan r´ apidamente en el sistema de descontaminaci´on, tanto en el dep´ osito de retenci´on como tambi´en en el reactor de lecho de tierra. Los microorganismos contenidos en la tierra pueden ser ind´ıgenas de la tierra o se pueden inocular en la tierra en el momento en que se coloca la capa en la piscina o en momentos posteriores cuando parece que son necesarias nuevas colonias de microorganismos. En cualquier caso, se ha encontrado que el cultivo de microorganismos en el suelo contribuye a aprovechar al m´aximo los nutientes disponibles en los residuos aplicados a la tierra. Por lo tanto, existe una adaptaci´ on natural de los microorganismos que proporciona una degradaci´on r´ apida de las corrientes de residuos existentes normalmente. Para mantener condiciones de crecimiento apropiadas para microorganismos en la capa de tierra, se pueden a˜ nadir ocasionalmente fertilizantes y otros nutrientes. Se puede incorporar carb´on activado agotado, y residuo s´olido contaminado, tal como ramas peque˜ nas, hojas y tierra esparcida del invernadero en el reactor de lecho de tierra para pudrici´ on y desintoxicaci´on. Tambi´en es deseable cultivar una cosecha fotosint´etica sobre la capa de tierra. La cosecha puede contribuir por s´ı misma a la degradaci´on acelerada de pesticidas y ayuda a mantener la calidad de la tierra sin labranza. La transpiraci´ on de la cosecha puede incrementar tambi´en la capacidad de manipulaci´ on del efluente por parte del reactor de lecho de tierra. La variedad de alfalfa Lew es una cosecha excelente que se puede mantener durante varios a˜ nos con poco mantenimiento. Todo lo que se necesita es la siega ocasional. La fase final del sistema de descontaminaci´ on es un estanque de pulido, que puede tener t´ıpicamente un volumen aproximadamente igual que el del dep´ osito o dep´ ositos de retenci´ on. El es5

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tanque es una piscina abierta impermeable que puede incluir un toldo transparente para reducir al m´ınimo las adiciones de agua de lluvia al estanque. La evaporaci´on de la superficie del estanque y del reactor de lecho de tierra elimina una parte importante del l´ıquido efluente del invernadero y s´ olo es necesario descargar cantidades m´ınimas para uso agr´ıcola o evacuaci´on a un campo de drenaje convencional y otro sistema de drenaje de agua. El estanque no s´olo elimina una cantidad substancial de agua, sino que mejora adicionalmente la calidad del agua en el caso de que existan trazas de pesticidas que permanecen despu´es del reactor de lecho de tierra. El estanque est´a dise˜ nado con salientes en voladizo, ranuras y similares para permitir la provisi´ on de poblaciones de varias especies de plantas y animales, tales como peces (koi), crust´aceos (cangrejos), anf´ıbios (ranas) y varias plantas flotantes y sumergidas, as´ı como insectos e ind´ıgenas similares de la zona. Estos organismos junto con diversas especies microbianas residentes en el estanque aseguran la degradaci´on final de eventuales trazas de pesticidas que permanecen en el agua descargada. Si se desea, se puede incluir una unidad de ozonizaci´on convencional en el sistema para introducir ozono en el dep´ osito de retenci´on. El ozono es capaz de degradar la mayor´ıa de los compuestos org´anicos en agua, di´ oxido de carbono y otros productos inocuos. Un sistema que produce aproximadamente medio kilogramo de ozono por d´ıa deber´ıa ser suficiente para tratar una sobrecarga ocasional del sistema con pesticidas o el uso de un pesticida particularmente persistente que tiene una semivida de degradaci´ on de m´ as de un par de semanas. Se prefiere emplear un ensayo biol´ ogico del nivel de toxicidad del efluente del dep´ osito de muestra, dep´ osito de retenci´on, reactor de lecho de tierra y similar. Se ha previsto una t´ecnica de bioensayo que es r´ apida, segura, poco costosa y aplicable para una amplia variedad de materiales t´oxicos. Lo que proporciona es informaci´ on sobre si el efluente sometido a ensayo es t´ oxico o no t´ oxico a organismos sensibles sin identificar necesariamente qu´e substancias t´oxicas est´ an presentes. En sentido amplio, la t´ecnica prev´e la exposici´on de an´ alisis de bioensayo normalizados al agua efluente y la observaci´ on de la mortalidad. Un organismo preferido para el bioensayo es el crust´aceo gammar´ıdeo Hyalella azteca. Hyalella azteca es un anf´ıpodo de agua dulce que, como la mayor´ıa de los crust´ aceos acu´aticos, es muy sensible a toxinas contenidas en el agua. Se reproducen f´ acilmente en condiciones artificiales y requieren muy poca atenci´on para mantener una poblaci´ on sana. Son preferentemente herv´ıboros y son especialmente aficionados a fibras de ra´ıces finas de jacintos acu´aticos, Eichhornia crassipes. Una colonia de Hyalella azteca se desarrolla preferentemente en una pluralidad de acuarios de cristal peque˜ nos (por ejemplo, 100 a 125 litros) como reserva para el caso de que se diezme la poblaci´ on. Cada acuario est´ a provisto con un filtro y aireador bajo agua. La superficie del agua est´ a cubierta con jacintos acu´aticos y aproximadamente 500 animales se pueden mantener 6

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f´ acilmente en cada acuario de este tipo. Hasta el 10 % de la poblaci´on se puede retirar cada semana sin riesgo para la poblaci´on. En el caso de sobrepoblaci´ on, se puede restringir el suministro de alimento para suprimir la reproducci´ on, o se pueden retirar y desechar los animales sobrantes. El crecimiento de jacintos acu´aticos se mantiene mediante l´amparas fluorescentes de crecimiento colgadas y los acuarios se mantienen simplemente a temperatura ambiente. En el caso de que el crecimiento de jacintos acu´aticos en el acuario no sea suficiente para mantener una poblaci´on deseada de Hyalella azteca, se pueden retirar plantas de vez en cuando y substituir con jacintos acu´aticos desarrollados en dep´ositos separados. Las plantas cosechadas de esta manera se pueden convertir en abono o depositar en el reactor de lecho de tierra. Para realizar un bioensayo, se coloca aproximadamente un litro de efluente en cada una de una pareja de cubetas de cristal poco profundas. Para cada ensayo se emplea cuatro cubetas de este tipo, dos cubetas de ensayo que contienen efluente de muestra y dos cubetas de control. Cada cubeta de control contiene aproximadamente un litro de agua corriente del grifo que se ha dejado reposar con aireaci´ on para evitar choque t´ermico o toxicidad de cloro. Se extraen diez Hyalella azteca adultos o sub-adultos de los acuarios y se cuentan en cada cubeta. Se coloca una pieza peque˜ na de lechuga (aproximadamente 25 cent´ımetros c´ ubicos) o una planta verde similar en cada cubeta para alimento. Se prefiere cultivar la lechuga espec´ıficamente para el laboratorio de bioensayo para estar seguros de que no ha sido tratada en ning´ un momento anterior con pesticidas. Cada cubeta se equipa con un burbujeador aireador, cubierto con un cristal de observaci´ on, y se coloca sobre un estante de ensayo iluminado. Veinticuatro horas despu´es de almacenar las cubetas con animales, se realiza un recuento exacto de la poblaci´on presente de cada cubeta. Cada animal se retira de la cubeta con un frasco cuentagotas peque˜ no o pipeta y se coloca en la tapa de cristal de observaci´ on. Se registran el n´ umero de poblaci´on y el nivel de actividad relativa. Se retira la lechuga y se substituye por una pieza nueva y los animales supervivientes se devuelven a la cubeta despu´es del recuento. El procedimiento de recuento se repite durante un n´ umero de d´ıas correspondientes al tipo de pesticida potencialmente presente en el agua. Dos d´ıas son suficientes para algunos pesticidas, tales como cipermetrina o permetrina, aunque cuatro d´ıas puede ser m´as apropiado para pesticidas tales como Dichlorvos o Naled. El nivel de toxicidad aproximado del agua de las cubetas de ensayo se calcula por comparaci´on de mortalidad con la mortalidad observada con niveles predeterminados de toxicidad. La calibraci´on comprende la determinaci´ on de rutina del valor de concentraci´on letal del 50 % (LC50 ) para la cepa de Hyalella azteca que se emplea. Una vez umero de mortalideterminado el valor LC50 , eln´ dades observadas en el procedimiento de bioensayo se emplea para calcular de nuevo un nivel de toxicidad aproximado en el agua. El nivel LC50 se puede determinar para una variedad de pesticidas

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y deber´ıa verificarse de vez en cuando en el caso de cambios en la poblaci´on de Hyalella azteca. Los datos de toxicidad derivados del bioensayo deber´ıan verificarse tambi´en peri´odicamente mediante procedimientos anal´ıticos de rutina apropiados para los pesticidas que pueden estar presentes en el agua. Se requiere sensibilidad de partes por bill´ on debido a la sensibilidad de los animales de bioensayo a bajas concentraciones de materiales t´oxicos. Un sistema de cromatograf´ıa de gas con un detector de captura electr´ onico o detector fotom´etrico por llama es la t´ecnica de elecci´on puesto que es relativamente f´acil de manejar por un operador cualificado y suficientemente sensible. Tales t´ecnicas son tambi´en consistentes con m´etodos EPA para an´ alisis de muchos pesticidas exigidos actualmente a nivel federal. Otras t´ecnicas anal´ıticas convencionales actualmente disponibles y desarrolladas de vez en cuando se pueden emplear para verificar la t´ecnica de bioensayo de animales con la mortalidad observada de anf´ıpodos sensibles. Un sumidero recibe agua residual del laboratorio de ensayo. Este puede incluir agua extra´ıda del dep´ osito de muestra, dep´ osito de retenci´ on, etc. para purgar los conductos antes de tomar las muestras, agua de las cubetas de ensayo, u otros residuos que pueden contener pesticidas. El agua del sumidero del laboratorio de ensayo se conduce de nuevo intermitentemente al dep´osito de retenci´on. Se entiende a partir de esta descripci´on que se ha proporcionado una t´ecnica para la destrucci´on in situ de residuos de pesticidas, tanto l´ıquidos como tambi´en gaseosos, generados durante el tratamiento de plantas en un invernadero o similar. Un sistema de este tipo se puede emplear para otras fuentes de corrientes residuales dilu´ıdas, ga-

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seosas o l´ıquidas, tales como las que se pueden generar a partir de la descontaminaci´ on o fumigaci´ on de contendores o veh´ıculos. El uso de microorganismos de tierra para degradar residuos de este tipo no es poco frecuente; no obstante, el sistema descrito anteriormente se puede emplear para destruir residuos gaseosos como tambi´en residuos l´ıquidos. Se apreciar´ a f´ acilmente que el sistema descrito a modo de ejemplo y su funcionamiento se pueden modificar de vez en cuando. As´ı, por ejemplo, si un bioensayo demuestra que el agua de un dep´ osito de muestra est´ a en gran medida libre de materiales t´oxicos, ese agua se puede enviar directamente al estanque o al reactor de lecho de tierra sin mezclarla con agua que contiene cantidades apreciables de pesticidas. Tales conductos de derivaci´ on y similares se han omitido en el dibujo para mayor claridad. Aunque se ha descrito un sistema aut´onomo con conducto de muestra hasta un laboratorio de ensayo, est´a claro que el muestreo manual de soluciones residuales mediante simple goteo puede ser apropiado, y que las muestras se pueden trasladar hasta un laboratorio remoto que preste servicios de ensayo para un n´ umero de instalaciones y operaciones. Adicionalmente, en lugar de usar una t´ecnica de bioensayo como se describe aqu´ı, se pueden emplear t´ecnicas anal´ıticas de precisi´on convencionales para ensayar niveles de materiales t´ oxicos en las diversas soluciones. Muchas otras modificaciones y variaciones ser´ an evidentes para los t´ecnicos en la materia y, por lo tanto, se entiende que dentro del marco de las reivindicaciones anexas, la invenci´on se puede llevar a la pr´ actica de manera diferente a la descrita espec´ıficamente.

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REIVINDICACIONES 1. Procedimiento para la descontaminaci´ on de una soluci´ on acuosa diluida y aire que contiene residuos t´oxicos despu´es del tratamiento con pesticidas y/o fumigaci´on, que comprende las etapas de: - introducir una carga de la soluci´on que contiene residuos t´oxicos en un dep´ osito de retenci´on;

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- airear la soluci´on mientras est´a en el dep´ osito de retenci´on; - hacer pasar aire que contiene residuos t´ oxicos ventilados desde al menos el dep´osito de retenci´on a trav´es de un reactor de lecho de tierra para la degradaci´ on microbiana de residuos t´oxicos vol´ atiles; - someter a ensayo la soluci´on del dep´ osito de retenci´on para detectar la presencia de residuos t´oxicos; - en el caso de que la soluci´on contenga residuos t´ oxicos, hacer pasar la soluci´ on a trav´es de un reactor de lecho de tierra para la degradaci´ on microbiana de los residuos t´ oxicos; y - en el caso de que la soluci´on procedente del reactor de lecho de tierra est´e substancialmente libre de residuos t´ oxicos, descargar la soluci´on a un sistema de evacuaci´on de aguas residuales.

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8. Procedimiento seg´ un alguna de las reivindicaciones anteriores, donde la etapa de ensayo comprende realizar un bioensayo de la soluci´ on para determinar la toxicidad aproximada sin identificar los materiales t´oxicos espec´ıficos contenidos en la soluci´on. 9. Procedimiento seg´ un alguna de las reivindicaciones anteriores, que comprende, adem´as, hacer pasar intermitentemente aire que contiene residuos t´ oxicos desde un invernadero a trav´es del reactor de lecho de tierra para degradaci´ on microbiana de residuos t´ oxicos. 10. Procedimiento seg´ un alguna de las reivindicaciones anteriores, que comprende, adem´as, las etapas de: - dirigir una carga de la soluci´ on que contiene residuos t´oxicos hasta un dep´ osito de muestra;

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- someter a ensayo la carga de la soluci´on para detectar la presencia de residuos t´ oxicos; 25

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2. Procedimiento seg´ un la reivindicaci´ on 1, que comprende, adem´ as, la etapa de descargar la soluci´on desde el dep´ osito de retenci´on al sistema de evacuaci´on de agua residual en el caso de que la etapa de ensayo muestre que la soluci´on est´a substancialmente libre de residuos t´oxicos. 3. Procedimiento seg´ un alguna de las reivindicaciones 1 ´o 2, que comprende, adem´ as, la etapa de desviar temporalmente el aire del dep´ osito de retenci´ on a trav´es de un filtro qu´ımico para eliminar residuos t´ oxicos. 4. Procedimiento seg´ un la reivindicaci´ on 3, donde el filtro qu´ımico comprende carb´ on activado y, que comprende, adem´ as, la etapa de mezclar carb´ on activado agotado en un reactor de lecho de tierra para eliminar residuos t´ oxicos del carb´on. 5. Procedimiento seg´ un alguna de las reivindicaciones anteriores, que comprende hacer pasar el aire que contiene residuos t´oxicos y soluci´ on a trav´es del mismo reactor de lecho de tierra. 6. Procedimiento seg´ un alguna de las reivindicaciones anteriores, que comprende hacer pasar el aire que contiene residuos t´oxicos hacia arriba a trav´es del reactor de lecho de tierra, hacer pasar la soluci´on que contiene residuos t´ oxicos hacia abajo a trav´es del reactor de lecho de tierra, e introducir la soluci´ on por debajo de la superficie superior del reactor de lecho de tierra. 7. Procedimiento seg´ un alguna de las reivindicaciones anteriores, que comprende, adem´as, cultivar una cosecha fotosint´etica, en particular, alfalfa, sobre el reactor de lecho de tierra.

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- en el caso de que la soluci´on contenga residuos t´ oxicos, transferir la carga al dep´ osito de retenci´on; - airear la soluci´on mientras est´a en el dep´ osito de muestra; y - hacer pasar el aire que contiene residuos t´oxicos ventilados desde el dep´osito de muestra a trav´es del reactor de lecho de tierra para degradaci´ on microbiana de residuos t´ oxicos vol´atiles. 11. Sistema para descontaminaci´ on de efluentes de un invernadero, que comprende:

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- un reactor de lecho de tierra que comprende una capa de tierra permeable que tiene medios para introducir o descargar fluido desde la parte inferior de la capa;

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- medios para hacer pasar aire extra´ıdo desde el invernadero a trav´es del reactor de lecho de tierra para degradaci´ on microbiana de material org´ anico en el aire; - un dep´ osito de retenci´on para almacenar temporalmente agua residual efluente del invernadero;

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- medios para hacer pasar el agua residual desde los medios de dep´ osito de retenci´on a trav´es del reactor de lecho de tierra para degradaci´on microbiana de material org´anico en el agua residual; - medios para airear la soluci´ on contenida en el dep´ osito de retenci´on; y

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- medios para hacer pasar aire extra´ıdo del dep´ osito de retenci´on a trav´es del reactor de lecho de tierra para degradaci´ on microbiana de material org´ anico contenido en el aire.

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12. Sistema seg´ un la reivindicaci´ on 11, que comprende, adem´ as, un estanque abierto aguas abajo del reactor de lecho de tierra y poblado con especies de animales y plantas para degradaci´on adicional de material org´ anico contenido en el agua residual procedente del reactor de lecho de tierra. 13. Sistema seg´ un una de las reivindicaciones 11 ´o 12, que comprende, adem´ as, medios de dep´ osito de muestra para recibir agua residual efluente del invernadero antes de pasar a los medios de dep´ osito de retenci´ on. 14. Sistema seg´ un alguna de las reivindicaciones 11 a 13, donde los medios para hacer pasar aire a trav´es del reactor de lecho de tierra hacen pasar aire hacia arriba a trav´es de la capa de tierra mientras que los medios para hacer pasar agua

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residual a trav´es del reactor de lecho de tierra hacen pasar agua residual hacia abajo a trav´es de la capa de tierra. 15. Sistema seg´ un alguna de las reivindicaciones 11 a 14, donde los medios para hacer pasar l´ıquido a trav´es de la capa de tierra comprenden un sistema de riego por goteo para introducir l´ıquido en la capa de tierra debajo de la superficie superior de la capa. 16. Sistema seg´ un alguna de las reivindicaciones 11 a 15, que comprende, adem´as, un filtro qu´ımico y medios para desviar aire procedente de los medios de dep´ osito de retenci´on a trav´es del filtro qu´ımico, mientras que aire procedente del invernadero se hace pasar a trav´es del reactor de lecho de tierra.

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