La susceptibilidad de dioxinas a la biodegradación

Donde P son fenoles policlorados, P• son radicales fenoxi policlorados, PD son 2-fenoxifenoles policlorados (precursores de las dioxinas), D son PCDDs, R es algún componente del combustible orgánico, R• es una molécula del combustible sin un átomo de hidrógeno y Pr son productos sin especificar.

La formación de dioxinas en fase gas sólo explicaría una parte del contenido total de estos compuestos encontrados en las emisiones de los procesos de combustión, por lo que también se ha propuesto un mecanismo basado en una catálisis heterogénea. Se sugiere que un mecanismo de Langmuir-Hinshelwood, que implica reacciones radical-radical superficiales, y un mecanismo de Eley-Rideal, que implica reacciones entre una molécula en fase gas y otra adsorbida, son los responsables de la formación de PCDFs y PCDDs, respectivamente, en superficies. Las principales diferencias de este mecanismo con el mecanismo en fase gas es la formación del radical fenoxi clorado por el impacto de quimisorción del fenol policlorado en la superficie catalítica (normalmente óxidos metálicos como CuO) y el impedimento estérico de radicales centrados en el oxígeno adsorbidos en la superficie, que inhiben reacciones radical-radical que llevan a la formación de dibenzo-p-dioxina.

Este tipo de reacciones son muy complejas y difíciles de estudiar, ya que los radicales que intervienen en ellas son extremadamente reactivos. Además, la variabilidad del material orgánico incinerado y el amplio rango de tecnologías de combustión hacen su estudio todavía más complejo. Por ello, el mecanismo preciso de la formación de dioxinas aún no está del todo claro, aunque existen varias teorías en desarrollo.

Es importante mencionar que también se pueden encontrar estudios sobre posibles mecanismos para la inhibición de estas reacciones, los cuales sugieren que la presencia de algunos compuestos básicos como amoniaco, óxido de calcio o hidróxido sódico inhiben la formación de PCDDs y PCDFs a partir de fenoles y bencenos clorados con eficacias de hasta el 99%.

[editar]Mecanismos de degradación

Existen evidencias[cita requerida] de que las dioxinas son susceptibles a la biodegradación en el medio ambiente como parte del ciclo natural del cloro. Las dioxinas poco cloradas pueden ser degradadas por bacterias aerobias del género de las Sphingomonas, Pseudomonas y Burkholderia[cita requerida]. La degradación es normalmente iniciada por dioxigenasas angulares que atacan el anillo adyacente al oxígeno del éter, obteniéndose finalmente los fenoles clorados[cita requerida]. Estas dioxinas también pueden ser atacadas metabólicamente bajo condiciones aeróbicas por hongos que utilizan peroxidadasas de la lignina extracelular. Las dioxinas altamente cloradas pueden ser decloradas reductivamente en sedimentos anaeróbicos por bacterias del género Dehalococcoides. Estos estudios indican que la biodegradación puede contribuir a la atenuación natural de los niveles de dioxinas en suelos, aguas superficiales o sedimentos, pero esta degradación es muy lenta, con tiempos de vida media en un rango desde 2 hasta 170 años según el tipo de dioxina, y para algunas de ellas la degradación observada es nula. Por este motivo se han llevado a cabo numerosos estudios para aumentar la eficacia de esta degradación por vías no naturales.

La degradación de PCDDs en concentraciones de 10 ng/L llega a ser completa con sistemas de Fe(II)/H2O2/UV en disolución acuosa a tiempos de entre 20 y 300 minutos en condiciones óptimas. La velocidad de esta fotodegradación decrece con el número de átomos de cloro en la dioxina. Este proceso parece ser iniciado por una reacción oxidativa producida por el ataque de radicales OH• a los cuatro átomos de carbono adyacentes a los átomos de oxígeno, produciendo finalmente fenoles clorados. La producción de estos radicales estaría inducida fotoquímicamente

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