Las dioxinas

Dioxinas

Índice. Página.

1. Introducción……………………………………………………………………………. 3

2. Estructura……………………………………………………………………………….. 4

3. Procesos de formación. Síntesis………………………………………………

4. Propiedades…………………………………………………………………………….

5. Efectos en el medio ambiente………………………………………………….

Agua

Suelo

Aire

6. Efectos sobre la salud. Mecanismos de acción………………………..

7. Análisis de dioxinas…………………………………………………………………

8. Medidas de prevención y eliminación……………………………………..

9. Conclusión…………………………………………………………………………………..

10. Bibliografía………………………………………………………………………………..

Introducción.

Las dioxinas son compuestos aromáticos heterocíclicos. El heteroátomo que presentan es el cloro. Pertenecen por lo tanto al grupo de los compuestos orgánicos clorados. Los organoclorados resultan de la unión de uno o más átomos de cloro a un compuesto orgánico. Aunque esta unión puede ocurrir de forma natural, la inmensa mayoría de estos compuestos se forman artificialmente. Los compuestos organoclorados pueden llegar a ser muy tóxicos, pero el término organoclorado no implica siempre toxicidad. Estos compuestos se utilizan como hormonas naturales vegetales (ej: el ácido 4-cloroindol-3-acético se usa en los guisantes y las habas), como edulcorantes (ej: la sucralosa se usa en alimentos dietéticos) o como fármacos (ej: el antibiótico vancomicina o el antihistamínico loratadina). La industria química también combina cloro gaseoso con derivados del petróleo para crear: plásticos (PVC), pesticidas (DDT), disolventes (CCl4) o refrigerantes (CFC), entre otros. Aunque estos compuestos organoclorados derivados del petróleo no son tóxicos para el ser humano, sí que lo son algunos de los productos que, como veremos más adelante, se forman en su fabricación. Este es el caso de las dioxinas.

Entre los compuestos organoclorados más tóxicos se encuentran los furanos (paradiclorobenzofuranos) y las dioxinas. De estos dos tipos de compuestos organoclorados no se conoce ninguna aplicación ni utilidad. Las dioxinas son compuestos muy tóxicos, activas fisiológicamente en dosis extremadamente pequeñas y persistentes. Por este motivo hay que prestarles especial atención, porque aunque no sean útiles para el ser humano sí que pueden ser muy perjudiciales (tanto para el ser humano como para el medio ambiente).

Estructura.

El término dioxina (que proviene del 1,4-dioxano) se suele utilizar para referirse a una familia de compuestos relacionados entre sí desde el punto de vista estructural y químico constituida por los policlorodibenzo dioxinas (PCDD) y policlorodibenzo furanos (PCDF). Bajo esta designación también se incluyen algunos bifenilos policlorados (PCB).

Los CDD son una familia de 75 compuestos diferentes. La familia de los CDD se puede dividir en 8 grupos que se diferencian en el número de cloros que tenga la dioxina. Así, el grupo con un solo átomo de cloro se llama dioxina monoclorada, las que tienen dos átomos de cloro se llaman dioxinas dicloradas (DCDD). Así obtenemos las tricloradas (TrCDD), tetracloradas (TCDD), pentacloradas (PeCDD), hexacloradas (HxCDD), heptacloradas (Hp CDD), y octacloradas (OCDD). Los átomos de cloro pueden estar en cualquiera de las ocho posiciones disponibles en los dos anillos de benceno.

El nombre de cada CDD indica tanto el número como la posición de los átomos de cloro. Por ejemplo, el CDD con 4 átomos de cloro en las posiciones 2, 3, 7 y 8 se llama 2,3,7,8-tetraclorodibezo dioxina o 2,3,7,8-TCDD. Esta es la dioxina más tóxica. Se ha demostrado que las dioxinas con más presencia de cloro son más tóxicas.

La familia de los PCDF tiene 135 compuestos. Se nombran de la misma forma que hemos nombrado los CDD.

Compuestos organoclorados con estructura y propiedades bioquímicas similares a las dioxinas, como algunos policlorobifenilos (PCB), se llaman “dioxin-like compounds” y pueden actuar igual en términos de toxicidad. Los PCB´s son una familia de 209 miembros y se clasifican en similares a las dioxinas (por su toxicidad) y no similares a las dioxinas. Dentro del grupo de PCB´s similares a las dioxinas están los PCB´s no-orto y los PCB´s mono-orto.

Procesos de formación.

Dioxinas producidas por la actividad humana.

Las dioxinas se generan de manera espontánea en un gran número de procesos industriales. Los tres procesos más importantes donde se generan dioxinas son:

Como subproductos de procesos industriales en los que interviene el cloro. Por ejemplo, en la producción del plástico PVC, de plaguicidas o disolventes organoclorados.

Incineradoras de residuos peligrosos, domésticos, hospitalarios, basuras…

La industria papelera utiliza gas cloro para blanquear la pulpa con la que se hace el papel. El cloro reacciona con la lignina de la madera para formar dioxinas (en este proceso se forma mayoritariamente la 2, 3, 7, 8-TCDD). Los desechos pueden ser arrojados al mar.

Dioxinas procedentes de la naturaleza.

Se producen por la combustión incompleta de materia orgánica debido a incendios forestales o a la actividad volcánica. Además, las dioxinas tienen ciclos biológicos completos: hay muchos hongos que utilizan compuestos de cloro para degradar la lignina de la madera. En este proceso dan lugar a celulosa, la cual necesitan como fuente de energía. El residuo de este reciclado natural de la madera está formado por ácidos húmicos y fenoles clorados. Estos residuos orgánicos clorados están presentes en gran cantidad.

Para obtener las dioxinas a partir de los fenoles clorados sólo es necesario peróxido de hidrógeno, el cual se obtiene de los microorganismos presentes.

Podemos concluir entonces que, excepto en lugares muy contaminados como las cercanías de las incineradoras antiguas y otras fuentes puntuales, la mayor concentración de dioxinas se encuentran en los bosques y no en áreas industriales.

Síntesis.

Formación desde precursores.

En un incinerador se podrían dar las siguientes reacciones en la formación de la dioxina:

Oxidación de HCl (se obtiene como subproducto en la combustión de combustibles que tiene grandes cantidades de compuestos organoclorados) en presencia de oxígeno y con cloruro de cobre (CuCl2) como catalizador para dar cloro gaseoso libre:

2HCl + ½O2 → H2O + Cl2

Compuestos fenólicos adsorbidos en la superficie de la ceniza son clorados para formar precursores de las dioxinas:

Fenol + Cl2 → clorofenol catalizador: CuCl2

Los precursores de las dioxinas son posteriormente oxidados para producir:

2-clorofenol + ½O2 → dioxina + Cl2 catalizador: CuCl2

Síntesis de Novo.

La síntesis de Novo postula que los CDD´s y los CDF´s se forman en procesos de combustión a partir de compuestos que estructuralmente no están relacionados con ellos. La síntesis ocurre en zonas donde la temperatura se encuentre entre 200 y 500ºC, temperatura favorable para la cinética de la reacción. La ceniza participa de forma activa en la síntesis. La ceniza suele estar compuesta de una base de aluminosilicato y presenta también cloro, azufre y potasio. El 20% del peso de las partículas de ceniza es carbono. Las partículas de las cenizas tienen unas áreas superficiales específicas de 2-4 m2/gr.

Se produce la formación de CDD/F´s en la superficie de las partículas de ceniza, en presencia de oxígeno y con cloruro de cobre como catalizador, para formar compuestos aromáticos clorados y CO2. El carbono presente en las cenizas colantes puede actuar como fuente directa para la formación de CDD/F´s.

Estas dos teorías (formación desde precursores y síntesis de Novo) están muy relacionadas pero son diferentes.

En el laboratorio.

Paso 1.

Paso 2.

Propiedades.

Las dioxinas puras son sólidos cristalinos blancos. La 2,3,7,8-TCDD no tiene olor y el olor del resto de las dioxinas no se conoce todavía. Son insolubles en agua y muy solubles en aceites (tienen una gran afinidad por los lípidos). Esta afinidad por los lípidos hace que se adsorban a partículas en medios acuosos. Tanto los PCDD y los PCDF son muy estables térmicamente, sólo se descomponen a temperaturas muy elevadas. Esta estabilidad térmica anormalmente alta es la razón por la cual son difíciles de destruir en las combustiones, no se degradan con facilidad. Se almacenan en los seres vivos, es una sustancia muy difícil de excretar por los organismos.

Factor de equivalencia tóxica.

Ya sabemos que los congéneres de las dioxinas con sustituyentes clorados en las posiciones 2, 3, 7 y 8 son los más persistentes y bioacumulativos. Debido a que en

...