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Category : Energía

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Depuración de efluentes en pozos de extracción de gas, o fracking

imagen1En los últimos años han surgido nuevas tecnologías para la obtención de gas natural proveniente desde el subsuelo. Gracias a estas innovaciones, el “fracking” (o fractura hidráulica) ha experimentado un boom y se ha extendido a través de todo el planeta. El debate que se ha generado es si el “fracking” se puede llevar a cabo sin causar daños graves al agua y a la calidad del aire.

Por una parte encontramos los defensores del fracking, que lo contemplan como una tecnología que contribuye a proporcionar nuevas fuentes de energía para los próximos años, así como a la creación de riqueza, y por otra están los detractores que alertan de la amenaza que supone para la salubridad del agua y la calidad del aire.

Los riesgos del fracking no se pueden negar pero un análisis de viabilidad del proyecto, antes de ponerlo en marcha, y un diseño adecuado de los pozos de explotación deben contribuir a eliminar los riesgos medioambientales derivados de esta técnica y permitir sacar provecho de las numerosas y extensas reservas de gas natural que existen en el planeta.

Garantizar la calidad y preservación del agua utilizada en estos pozos de extracción debe ser una de las principales preocupaciones a la hora de llevar a cabo su diseño. Hay que tener en cuenta que el agua actúa como fluido portador primario en el fracking y un pozo puede llegar a utilizar varios millones de litros de agua.

La mayoría del agua utilizada en el fracking proviene de fuentes de agua superficiales como lagos, ríos y fuentes municipales, sin embargo, el agua subterránea también puede ser usada en aquellos lugares en los que esté disponible en cantidades suficientes. Es muy importante garantizar que se cuenta con agua de calidad, ya que las impurezas pueden reducir la eficacia de los aditivos utilizados en la obtención del gas.

Una vez finalizado el proceso, la reutilización del agua es una solución muy inteligente, ya que su disponibilidad en grandes cantidades no está siempre garantizada en los lugares en que se encuentran los pozos de extracción de gas y, de esta forma, también se evita el abuso de este recurso natural. La combinación adecuada y a medida de diferentes tecnologías como las membranas, los evaporadores al vacío, la cristalización, o la depuración físico-químicos constituyen la solución ideal para la depuración y reutilización de las aguas de proceso que se utilizan para la extracción del gas.

Si se opta por su vertido en vez de la reutilización, nos encontraremos igualmente con un problema de tratamiento de efluentes, ya que el agua estará mezclada con los productos químicos que se añaden a los fluidos usados para fracturar la roca y de esta forma no puede ser vertida. El diseño de una Planta de Tratamiento de Efluentes, basada en las diferentes tecnologías mencionadas anteriormente son la mejor alternativa para garantizar que podemos obtener un agua 100% limpia para ser vertida en el entorno.

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Oxidación térmica regenerativa en procesos de biogás upgrading

humo1Enriquecimiento del biogás

El biogás obtenido en los vertederos, en los procesos de digestión de residuos o en las depuradoras suele contener elevadas concentraciones de dióxido de carbono, ácido sulfhídrico y siloxanos que dificultan su aprovechamiento. El enriquecimiento del biogás permite su reutilización en las propias instalaciones o su conexión a la red de suministro de gas natural.

Existen diferentes tecnologías para el enriquecimiento del biogás, entre las que podemos destacar el contralavado con agua a presión, que permite enriquecer el biogás y separar con gran eficacia el dióxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno con un proceso completamente automatizado.

Durante este proceso, el agua utilizada para la depuración del biogás se envía a una columna de desorción donde se regenera separándola del dióxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno.

Tras este proceso obtenemos tres resultados:

  1. El agua de lavado, que se enfria a baja temperatura para que pueda ser reutilizada por el lavador.
  2. El biogás, ya limpio, que se seca (primero en un filtro coalescente y luego en dos columnas de adsorción en paralelo a los puntos de rocío bajos) y ya puede ser reaprovechado.
  3. El aire proveniente de la columna de desorción, que está cargado de dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y trazas de metano, por lo que debe de ser tratado antes de ser emitido para cumplir con la normativa vigente. La oxidación térmica regenerativa (RTO) es la mejor tecnología para alcanzar los valores de emisión que se adapten a la normativa de cada país.

Oxidación térmica regenerativa (RTO)

Los sistemas de oxidación térmica regenerativa se caracterizan por incluir dispositivos, llamados regeneradores, que recuperan el calor de los gases depurados.

Estos regeneradores son unos elementos de material cerámico que acumulan el calor de los gases que salen de la cámara de oxidación. Mediante un sistema de válvulas se establecen ciclos de funcionamiento consecutivos por los cuales los gases depurados, que están a una temperatura elevada (unos 800º C.), ceden su calor a las masas cerámicas  para que los gases contaminados, que entran fríos a la instalación, tomen de ellas este calor en el ciclo siguiente.

De esta forma, este lecho inerte que actúa como precalentador y recuperador dependiendo del flujo de aire que lo cruza, permite recuperar hasta el 95% del calor producido en la reacción de oxidación, por lo que es posible reducir drásticamente los gastos de explotación de este tipo de plantas.

Podemos encontrar diferentes equipos de RTO:

• Dos cámaras (con o sin cámara de compensación).
• Tres cámaras.
• Más de 3 cámaras para elevados flujos a tratar.

Las características principales de estos equipos son:

• Mínimo consumo de combustible, ya que permite eficacias de recuperación de calor muy elevadas.
• Costes de explotación y mantenimiento bajos.
• Alta eficacia de depuración.
• Larga vida útil del equipo.
• Equipo fiable con resultados altamente probados.

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Tratamiento de efluentes y vertido cero en minería

mineriaUna mina genera una gran cantidad de efluentes de elevada carga debido al contacto del agua con distintos tipos de minerales. El origen de estos efluentes podemos encontrarlo en los distintos procesos que se llevan a cabo en la mina, así como en el drenaje de lluvías que caen sobre el lugar.

 

 

 

Los efluentes de proceso pueden tener su origen en:

•Aguas de lavado

•Flujos ácidos del proceso

•Aguas de Lixiviación, flotación y concentración

•Efluentes de refino y lavadores de gases

Por su parte, las lluvías que se infiltran en las escombreras de la mina también originan procesos de oxidación, hidrolisis, lavado, etc. que tienen como resultado un efluente altamente contaminante.

El contacto entre los minerales y el agua, tanto de proceso como de lluvias, puede originar distintas reacciones, y por lo tanto efluentes de composición muy diversa, que dependerán de la naturaleza de cada mineral, ya que los hay más o menos solubles, hidrolizables y no hidrolizables, así como sorbentes y no sorbentes. Así pues, el vertido de estos efluentes puede provocar gravísimas consecuencias sobre el medio y su entorno, ya que alteran completamente la química del agua.

Tradicionalmente se habían aplicado metodos físico-químicos o biológicos para el tratamiento de estos efluentes, pero a día de hoy el vertido cero ha demostrado ser la opción más inteligente, ya que garantiza la protección del ecosistema, el reuso del agua en lugares donde no es siempre sencillo acceder a ella, y a largo plazo supone la alternativa más económica, una vez se ha amortizado el coste de la instalación.

Las únicas tecnologías que, a día de hoy, pueden garantizarnos el vertido cero son la evaporación al vacío y la cristalización, combinadas o no, según sea la composición del efluente, con otras tecnologías de membranas o procesos de pretratamiento. Gracias a la instalación de estas plantas de tratamiento de efluentes podemos obtener un 95% de agua destilada y lista para ser reutilizada y, por otra parte, un rechazo más o menos sólido para ser enviado al gestor de residuos.

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Tratamiento de aguas en centrales geotérmicas

Para poder extraer esta fuente de energía es necesaria la presencia de yacimientos de agua cerca de estas zonas calientes. La explotación se realiza perforando el suelo y extrayendo el agua caliente al igual que se hace en las explotaciones de petróleo y gas. Si su temperatura es suficientemente alta, el agua saldrá en forma de vapor y se podrá aprovechar para accionar una turbina que produzca electricidad a bajo coste y de forma permanente durante un periodo prolongado de tiempo.

Podemos encontrar básicamente tres tipos de campos geotérmicos dependiendo de la temperatura a la que sale el agua:

La energía geotérmica de alta temperatura (entre 150 y 400ºC), que produce vapor en la superficie que enviando a las turbinas, genera electricidad

La energía geotérmica de temperaturas medias (entre 70 y 150º C), que obliga a realizar la conversión vapor-electricidad dan menor rendimiento. Pequeñas centrales eléctricas pueden explotar estos recursos.

La energía geotérmica de baja temperatura (entre 60 a 80ºC) y la de muy baja temperatura (entre 20 y 60ºC). Estas energías se utilizan para necesidades domésticas, urbanas o agrícolas.

Una vez que se dispone de pozos de explotación se extrae el fluido geotérmico que consiste en una combinación de vapor, agua y otros materiales. Éste se conduce hacia la planta geotérmica donde debe ser tratado. Primero pasa por un separador de donde sale el vapor por un parte, y la salmuera y líquidos de condensación y arrastre, que es una combinación de agua y materiales, por la otra. El vapor continúa hacia las turbinas, que con su rotación mueve un generador que produce energía eléctrica. Después de la turbina el vapor es condensado y enfriado en torres y lagunas.

Con el agua geotérmica utilizada para producir la energía se puede optar por dos opciones:

1. Devolverla a inyección al pozo hacia la reserva para ser recalentada, mantener la presión y para que no se agote el yacimiento geotérmico. Este procedimiento es muy caro y puede ser viable en grandes pozos de muchos años de duración.

2. Otra opción es verter el agua pero la naturaleza salada y mineralizada de los fluidos geotérmicos imposibilita la descarga libre de estos líquidos, ya que provocarían la contaminación de ríos y lagos.

Para mitigar estos daños, es posible el tratamiento de las aguas antes de su descarga evitando el ingreso de sales y metales nocivos para el medio natural. De esta forma se puede optar por una alternativa más económica a la reinyección del agua en el subsuelo cuando esta no sea económicamente viable.

En este sentido la mejor tecnología disponible para el tratamiento de las aguas geotérmicas es una combinación de membranas junto con evaporación al vacío y cristalización.

Durante las tres fases se va destilando el agua, separándola de las sales y los minerales, hasta obtener un agua limpia que puede ser reutilizada como agua potable para el consumo humano.

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