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Tratamiento de efluentes procedentes de la estabilización del mosto

estabilización del mostoLa recuperación de las sales disueltas en el agua residual tras un proceso de estabilización del  mosto de uva puede ser muy interesante para los productores de vino, ya que permite obtener fertilizantes de gran calidad para la viña, debido a su gran riqueza en potasio, sin ningún coste.

El mosto de uva contiene diferentes sales disueltas, principalmente de los cationes de potasio, calcio, hierro, cobre y magnesio. Entre ellas se encuentran las sales tártricas formadas básicamente por el bitartrato de potasio y, en mucha menor cantidad, por el bitartrato de calcio. Estas sales se forman a partir del ácido tartárico, que de forma natural contienen las uvas, y los cationes potasio y calcio presentes en el suelo del cultivo. En el caso de mostos poco ácidos, cultivados en climas calurosos, se suele corregir su acidez mediante la adición de ácido tartárico.

Durante el proceso de fermentación del mosto, las sales de bitartrato superan su límite de solubilidad y precipitan en parte, quedando adheridas en las paredes y fondos de los depósitos. A pesar de esta precipitación, el vino, ya fermentado, continúa siendo una solución saturada de bitartrato potásico. Esta condición conlleva que el vino sea inestable, puesto que ante la mínima variación de las condiciones se puede volver a producir una precipitación de estas sales.

La aparición de posos en la botella y la turbidez en el vino está bien vista por algunos consumidores, ya que ya que su presencia se percibe como algo natural y como un síntoma de que el producto ha sido escasamente tratado y, por tanto, es más rico e íntegro. A pesar de ello, la estabilización del mosto para evitar la precipitación de estas sales se considera como un proceso indispensable desde el punto de vista comercial para la mayoría de mercados. Todavía en muchos lugares la presencia de estos sedimentos se considera que afecta negativamente al aspecto del vino y no es bien recibida por los consumidores.

La técnica mayormente empleada para eliminar las sales de bitartrato en el vino consiste en un tratamiento con frío. Al bajar la temperatura del caldo, disminuye la solubilidad del tartrato potásico y éste precipita. Posteriormente se separa del vino mediante filtración. Este proceso requiere entre 5 y 10 días, lo que obliga a tener los depósito llenos, por lo que se reduce la capacidad de maniobra de la bodega, y el consumo de una cantidad ingente de energía eléctrica para enfriar el mosto.

Para salvar estos inconvenientes, se pueden utilizar otros procesos más competitivos, como es el caso del intercambio iónico mediante resinas catiónicas. Se trata de una técnica que requiere una inversión económica claramente inferior en relación al resto y proporciona resultados excelentes para cualquier tipo de vino. Además, produce un ligero aumento de la acidez total y una ligera disminución del pH, hechos que amplían las garantías de conservación del vino y mejoran sus cualidades organolépticas.

En el tratamiento mediante intercambio catiónico se hace pasar el vino a través de unas columnas dispuestas en serie en las que en su interior se encuentran unas resinas de intercambio catiónicas. Este proceso se realiza en discontinuo puesto que las resinas se agotan y deben regenerarse para recuperar la capacidad de sus grupos funcionales. Al pasar el vino a través de las resinas catiónicas, se lleva a cabo la sustitución de los cationes por iones H+, eliminando así los iones de potasio y calcio responsables de la precipitación de los bitartratos. Cuando se observa en el vino que va saliendo de la columna de intercambio iónico un incremento de pH, indicación de que la resina ya no tiene capacidad de seguir captando cationes y liberando iones H+, se detiene el proceso y se inicia la regeneración de la resina. Para tal fin se hace pasar ácido sulfúrico en contracorriente a través de la columna. Cuando se da por finalizada la regeneración de las resinas, éstas deben ser lavadas para arrastrar los restos de agentes regenerantes que hayan podido quedar en el interior de las columnas. Este proceso se realiza haciendo circular agua osmotizada, operación que finaliza en función de los valores de pH del efluente de lavado.

Fruto de la regeneración y de la limpieza posterior, se genera un efluente de aguas ácidas ricas en calcio y, especialmente, en potasio. Para gestionar correctamente este efluente existen varias alternativas, siendo una de las más interesantes la recuperación de las sales mediante una evaporación al vacío.

La evaporación al vacío permite evaporar el solvente trabajando a temperaturas relativamente bajas, en torno a los 40 ºC, factor decisivo para que el consumo de energía eléctrica sea moderado. Como resultado, se obtienen unas sales que se pueden utilizar como fertilizantes para la viña por su riqueza en potasio, elemento fundamental para el desarrollo vegetativo de las vides.

Así pues, la evaporación al vacío permite poner en práctica un ejemplo de recuperación de recursos a partir de los residuos, modelo que acabará imponiéndose a medio plazo en cualquier proceso de gestión de efluentes puesto que supone importantes beneficios a nivel económico y ambiental.

Breve historia de las tecnologías de destilación

Las primeras referencias que se tienen de algo parecido a la destilación o evaporación las encontramos en zonas con escasez de agua del imperio egipcio, donde se hervía agua en calderos y se aprovechaban las gotas que se formaban en las tapaderas para ser bebidas.

La primera tecnología de destilación conocida son los alambiques y sus primeros usos documentados fueron de tipo alquímico, es decir, se utilizaban para intentar conseguir transformar elementos químicos en otros más valiosos. Obviamente esta aplicación carecía de base científica y no fue hasta años más tarde cuando se empezó a utilizar para separa elementos químicos disueltos en el agua y en la elaboración de recetas.

La primera de las grandes revoluciones llegó en el siglo VIII cuando Abu Mussah-al-Sofi describió por primera vez métodos más avanzados de evaporación, así como otras técnicas de separación como la filtración o la sublimación. Durante estos años también se trabajo en la mejora de los materiales con que se fabricaban los aparatos.

Esto provocó una gran mejora en la fabricación de perfumes y alcoholes, como fue el caso de la destilación de agua de rosas mediante arrastre con vapor.

Durante el resto de la edad media se tiene constancia de la destilación de alcohol, ácido nítrico y otros productos en grandes centros de conocimiento, como monasterios y algunos centros estudiantiles de grandes ciudades de la vieja Europa. Sin embargo, en lugares como El Cairo la destilación y almacenamiento de gasolina fueron llevados a cabo durante el siglo XI, lo cual supone que debían existir técnicas depuradas y aplicadas a gran escala como hornos de galería, materiales refractorios y refrigeradores de gran eficiencia.

Ya pasada la edad media, se desarrolló el serpentín alrededor de un tubo por el que pasaba el vapor a condensar, lo cual permitió recuperar líquidos de bajo punto de ebullición y producir alcohol 96% a gran escala, dando también lugar a la aparición de licores de alta graduación. La posibilidad de generar alcohol y ácidos a gran escala hizo evolucioinar el mundo de la química y se estudiaron las propiedades de ácidos, bases, disolventes orgánicos y otro tipo de compuestos.

Durante la revolución industrial se empleó por primera vez el vapor de agua para transmitir calor a otros cuerpos, gracias a los descubrimientos de Rumford, lo cual permite obtener gas inflamable a partir del carbón y también benceno a partir del alquitrán. El 1856 se instalan las primeras plantas de destilación de alquitrán de Hulla.

La mejora de la calidad y resistencia de materiales como el vidrio y el metal durante el siglo XIX permite el desarrollo de mejores tecnologías de destilación, así como la aparición de las primeras columnas de rectificación de funcionamiento continuo.

Aunque sin duda, la gran aportación de esta época es el perfeccionamiento de las técnicas de refinado de petróleo, lo cual da lugar a la obtención de lubricantes, combustibles, parafinas, asfalto, etc. gracias a técnicas de destilación.

En los inicios del siglo XX las tecnologías continúan mejorando dando lugar a sistemas como el cracking, utilizado por primera vez en 1936.

A mediados de siglo comienza el estudio de la separación por destilación de mezclas multicomponenetes, así como el perfeccionamiento de la separación de mezclas azeótropas, que acaba dando como resultado la obtención de productos prácticamente puros mediante destilación, rectificación y fraccionamiento en la década de los 80.

En estas últimas décadas las aplicaciones de la evaporación se han multiplicado, convirtiéndola en una tecnología apta para el tratamiento de aguas, recuperación de solutos y purificación de líquidos, entre otras.

Tratamiento de aguas residuales con COV’s: la evapo-oxidación

Se trata de un procedimiento de depuración de aguas residuales que aúna la separación térmica de sustancias solubles en agua con la depuración de sustancias orgánicas volátiles.

Los residuos apropiados para ser tratados por evapo-oxidación son aguas de carácter orgánico (no organohalogenados), con presencia o no de sales y otros compuestos inorgánicos (derivados del nitrógeno, del azufre…), poder calorífico inferior (PCI) bajo, que no presentan carácter inflamable ni disolventes y con valores de DQO significativos.

En una primera fase, se somete al efluente a un proceso de evaporación, que genera un vapor de agua que arrastra consigo las sustancias volátiles, ya que estas tienen un punto de ebullición más bajo que el agua. Igualmente, también se arrastran todas aquellas sustancias que forman mezclas azeotrópicas.

Tras esta primera etapa, el vapor de agua que se ha obtenido es enviado, junto con las sustancias volátiles, a una cámara de oxidación, donde dicho vapor es quemado, evitando de esta forma su emisión a la atmósfera y su acción contaminante.

De esta forma, la oxidación térmica del vapor permite destruir completamente los volátiles que se encontraban en el efluente.

Otra opción es aprovechar estos compuestos volátiles (siempre y cuando estén en presencia elevada) para llevar a cabo un proceso auto térmico, ya que generan suficiente calor en su combustión como para no precisar calor externo. De esta forma, se puede obtener la energía necesaria para alimentar el propio proceso.

Por otra parte, el primer proceso de evaporación al que se somete al efluente, antes de la fase de oxidación del vapor, tiene como resultado un concentrado de los residuos orgánicos que se encontraban en el efluente, que ya pueden ser enviados al gestor de residuos o ser sometidos a una segunda fase de concentración para su recuperación y valorización.

Cabe destacar que también es posible utilizar el procedimiento de evapo-oxidación en vapores con escaso poder calorífico, así como para la eliminación de sustancias odoríferas.

Aunque se trata de un procedimiento que ofrece muy buenos resultados, la evapo-oxidación no es la única tecnología para tratar efluentes que contienen COV’s. Una variante a este proceso es el stripping en columnas con vapor o aire caliente a contracorriente, para posteriormente utilizar sistemas de OTR para la oxidación térmica de los volátiles.

Tratamiento de escurridos de prensa y lixiviados en vertederos de RSU

vertederoLos residuos que se envián a los vertederos de RSU son sometidos, previamente o en el mismo vertedero, a un proceso de compactación, durante el cual se generan unos escurridos líquidos con compuestos contaminantes.

La composición de estos escurridos puede variar dependiendo de los residuos compactados y las condiciones climatológicas, pero deberían ser sometidos a un tratamiento de depuración en cualquier caso, antes de ser vertidos al colector general.

La tecnología más adecuada en la mayoría de las ocasiones es llevar a cabo una deshidratación térmica mediante evaporación al vacío, lo cual nos permitira obtener un rechazo sólido que se compactará con el resto de RSU’s por un lado, y un altísimo porcentaje de agua limpia que puede ser vertida o reutilizada para lavados por otro.

Los evaporadores al vacío también han probado ser una tecnología muy adecuada para el tratamiento de los lixiviados, ya que permiten obtener un porcentaje de destilado mucho mayor y más limpio que otras tecnologías, como el tratamiento biológico o la ósmosis inversa.

A continuación os dejamos con una presentación llevada a cabo por uno de nuestros técnicos en Atergrus (Asociación Técnica para la Gestión de Residuos, Aseo Úrbano y Medioambiente) acerca del tratamiento de escurridos de compactación y de lixiviados, con ejemplos reales y un caso de aplicación.

pdfadobeTratamiento de escurridos y lixiviados en vertederos de RSU