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Ingeniería ambiental

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Tratamiento de aguas residuales, efluentes y aire al servicio del Medio Ambiente

Filtros de carbón activado para plantas termosolares

CSP Solana (Arizona) y CSP Mojave (California) son las dos plantas termosolares más grandes del mundo a día de hoy. Ambas tienen una capacidad de 280 MW y previenen la emisión de más de 430 toneladas de CO2 cada año.

Condorchem Envitech ha diseñado e instalado los filtros de carbon activado que ambas plantas utilizan para tratar las emisiones que se generan en los venteos de su sistema de ullage.

Los filtros de carbón activado fueron la tecnología escogida, ya que es la que consideramos más eficiente para tratar este tipo de emisiones. Gracias a su instalación se evita la emisión de gases que serían muy perjudiciales para la salud humana.

Podéis encontrar más información en este artículo sobre el tratamiento de emisiones en centrales termosolares, o en la página de filtros de carbón activado de nuestra web.

Tratamiento del alperujo

Tratamiento del alperujo - Aguas residuales del aceite de oliva

Tratamiento del alperujo – Aguas residuales del aceite de oliva

España es el principal productor y exportador mundial de aceite de oliva, con una superficie dedicada a la oliva de 2,5 millones de hectáreas aproximadamente. Lo que representa más de la mitad de la producción de la UE y el 40% de la mundial. Por lo que el sector oleícola confiere un enorme patrimonio económico, cultural y ambiental al país. Por consiguiente, mejorar el tratamiento de los residuos obtenidos tras la producción del aceite de oliva y tratar de valorizarlos es crucial para mejorar la competitividad y rentabilidad del sector. Es de gran importancia llevar a cabo una correcta depuración una vez obtenido el aceite de oliva, ya que en España se generan más de un millón de metros cúbicos de aguas residuales procedentes de almazaras cada año.

El proceso de producción acostumbra a seguir la siguiente secuencia:

  1. Molienda
  2. Batido
  3. Centrifugación horizontal
  4. Centrifugación vertical
  5. Almacenamiento y envasado

Una vez el fruto ha sido recolectado y transportado, comienza el proceso productivo en las almazaras. Actualmente, existen dos sistemas de producción: el sistema tradicional, o de tres fases, que produce tres tipos de producto además del aceite: alpechín, orujo y agua residual. Y el sistema de dos fases, que aparte del aceite genera agua residual y alperujo (mezcla de orujo y alpechín). Este nuevo sistema de dos fases es más eficiente, genera menos residuos y consume menos agua, por lo que genera menos cantidad de aguas residuales.

El sistema de dos fases genera dos tipos de residuos: aguas residuales y alperujo. Las aguas residuales de los procesos de lavado y centrifuga vertical, de la limpieza de los tanques, tolvas y otros elementos. Este residuo no cumple la normativa para ser vertido a cauce público, ni se puede utilizar para riego por su alta carga contaminante. Tradicionalmente este residuo se ha ido almacenado en balsas sin ser tratado, lo que genera graves problemas para el sector, ya que es necesario ir aumentando la superficie ocupada, genera malos olores, desbordamientos, sanciones, paralización de la actividad, plagas de insectos, etc.

El agua residual generada por la actividad de las almazaras, comúnmente conocida como alpechín, contiene una gran variedad de residuos como: polvo, tierra, aceites y grasas, azúcares, sustancias nitrogenadas, ácidos orgánicos, polialcoholes, polifenoles, etc. Los polifenoles representan un gran problema debido a que inhiben la actividad bacteriana en el suelo. Por esta razón, esta agua tiene que ser tratada para poder ser reutilizada para riego. El tratamiento para eliminar este contaminante consta de una depuración físico-química debido al poder inhibidor que poseen sobre los procesos microbiológicos.

Estas aguas residuales, o alpechín, antes de ser tratadas, se caracterizan por su color oscuro y su fuerte olor. Poseen un grado elevado de contaminación orgánica con una relación de DQO/DBO5 entre 2,5 y 5, un alto contenido en polifenoles y materia solida. El pH es ligeramente ácido, de fácil fermentación, alta conductividad eléctrica y contienen grasas emulsionantes. Existen varias técnicas para tratar las aguas residuales procedentes de las almazaras con el fin de que esta cumpla los estándares legales: métodos físico-químicos (coagulación-floculación, oxidación y procesos electroquímicos), tratamientos biológicos (fangos activados, tratamientos anaerobios, procesos basados en reactores biológicos de membranas). Cada método tiene sus ventajas e inconvenientes en cuanto a costes y efectividad, por lo que lo habitual es la combinación de varias soluciones tecnológicas.

Como hemos comentado anteriormente, una vez estas aguas residuales ya han sido tratadas pueden ser reutilizadas para riego u otros usos como la refrigeración de calderas y la recarga de acuíferos. De hecho esta es una práctica recomendada por las administraciones públicas y organismos internacionales. Sin embargo, estas aguas tratadas deben someterse a unos controles de uso y calidad con tal de ser usados como un recurso hídrico seguro para la salud y el medioambiente.

El tratamiento del alperujo también es de extrema importancia, ya que su vertido incontrolado provoca problemas de coloración de las aguas, supone una amenaza para la biodiversidad acuática, deterioro del suelo, fitotoxicidad y olores. Por otro lado las orujeras se han adaptado a la recepción de este producto del cual pueden extraer aceite de orujo de oliva a partir de un proceso físico o químico. Después de la obtención del orujo, se pueden obtener subproductos derivados del alperujo. Tras un proceso de cogeneración energética o compostaje, para la producción de biomasa, para la producción de PHB para la fabricación de bioplásticos, producción de encimas y pectinas, producción de colorantes y antioxidantes, para la producción de expolisacáridos de interés comercial para la industria alimentaria y cosmética y, también, como fertilizante agrícola.

Por lo tanto, el alperujo es un producto altamente contaminante, pero que puede ser aprovechado como combustible por un lado (una vez extraído el aceite residual) y puede utilizarse para fabricar compost por el otro. Esta última opción es ideal para las almazaras que están alejadas de las plantas de tratamiento de orujo. De esta forma se usa como recurso lo que en principio era un residuo. Al mezclar el alperujo con hojas de aceituna y estiércol se obtiene un compost de excelente calidad.

Para que la materia orgánica se convierta en compost tiene que producirse una fermentación aerobia. La calidad del producto dependerá de los siguientes parámetros: relación entre carbono y nitrógeno (de 25/1 a 45/1), la humedad de la materia inicial (de un 30% a un 80%), el pH (no hay que preocuparse si la relación C/N es adecuada), la oxigenación y la temperatura.

…mejorar el tratamiento de los residuos obtenidos tras la producción del aceite de oliva y tratar de valorizarlos es crucial para mejorar la competitividad y rentabilidad del sector

Tratamiento de lixiviados de vertedero

lixiviados de vertederoA pesar del fomento de la regla de las tres erres (3R) – reducir, reutilizar y reciclar –, la realidad es que el volumen de residuos generados en los 34 países que componen la OECD, Organisation for Economic Co-operation and Development, (www.oecd.org/) –la mayoría de los países europeos, Chile, México, USA, Canadá, Japón y Australia entre otros– aumenta cada año. Consecuentemente, al aumentar la cantidad de residuos generados, se hace necesaria la implantación de nuevos vertederos, con las derivadas medioambientales negativas que esto supone: producción y descarga de gases de vertedero que puede provocar fuertes olores, contaminación ambiental y atmósferas explosivas, aparición de inconvenientes de carácter sanitario, principalmente insectos y roedores, y el vertido incontrolado de los lixiviados que puede causar la contaminación de suelos y de aguas, tanto superficiales como subterráneas.

La normativa vigente de los diferentes países establece que los lixiviados se deben recoger, controlar y tratar de la manera más adecuada, en función de sus características físicas y de su composición química. No obstante, en función del país varía la exigencia en el tratamiento de los lixiviados antes de que éstos, ya tratados, puedan ser vertidos al medio natural. Por ejemplo, la normativa de vertido a cauce natural es más restrictiva en España que en la mayoría de los países latinoamericanos.

La composición química de los lixiviados de vertedero depende del tipo de vertedero, de la cantidad de aguas pluviales que penetren en el vaso del vertedero, así como del período de explotación del mismo. Así pues, en los lixiviados de vertederos jóvenes (1-2 años) el pH es bajo (4,5-7,5) y las concentraciones de DQO, DBO5, nutrientes y metales pesados son altas. En cambio, en verteros maduros (más de 3 años), se observa que los lixiviados tienen un pH en el rango (6,5-7,5) y los valores de DQO, DBO5 y nutrientes se han reducido sustancialmente. Otra constante es la presencia de elevada presencia de nitrógeno amoniacal y de sales disueltas (sulfatos, cloruros, bicarbonatos, etc). También se detecta a veces una significante concentración de metales pesados. La biodegradabilidad (entendida como la relación entre DBO5 y DQO) disminuye con la edad del lixiviado. Por tanto, los lixiviados que proceden de vertederos de poca edad presentan una alta biodegradabilidad y pueden ser tratados adecuadamente mediante un proceso biológico. Y al revés, vertederos maduros producen lixiviados poco biodegradables los cuales deben der tratados mediante procesos físico-químicos. Por otro lado, cuando la cantidad de aguas pluviales que se infiltran en el vertedero es elevada, la carga contaminante de los lixiviados –incluyendo las sales– es más baja aunque el caudal total a tratar sea superior.

Cuando la normativa de vertido a cauce público es más exigente, la tendencia es a utilizar tecnologías avanzadas para el tratamiento de los lixiviados generados en el vertedero. Estas tecnologías, que suponen un coste más elevado tanto en inversión como en operación que procesos más convencionales, propician que los vertederos posean mecanismos para que la infiltración del agua de lluvia sea mínima.

Las técnicas utilizadas suelen ser un sistema biológico mediante sistemas secuenciales (SBR), así como reactores a membranas (MBR), seguidos de un proceso de membranas de ósmosis inversa, que producen un efluente de elevada calidad. El rechazo del proceso de membranas, que se gestiona externamente, a menudo acostumbra a generar unos sobrecostes bastantes elevados. Una opción sostenible para reducir considerablemente estos costes consiste en minimizarlos mediante evaporadores al vacío, se puede alcanzar un residuo prácticamente seco que se puede depositar en algunos casos en la celda de “residuos impropios” del vertedero. En algunas ocasiones el biogás que se produce en el vertedero por la acción anaerobia de la degradación de los residuos orgánicos, es aprovechado para generar energía eléctrica mediante motores de cogeneración, la energía térmica en cambio no es aprovechada y se pierde a la atmosfera. En otras ocasiones el biogás no se aprovecha y simplemente se quema en antorchas. En ambos casos es posible recuperar la energía térmica utilizándola en forma de agua caliente (90ºC) para su uso en evaporadores al vacío, esto permite tratar de una manera eficiente y económica los lixiviados sin necesidad de ningún sistema adicional. Los evaporadores extraen el agua (destilado) del lixiviado que tiene una elevada calidad que permite cumplir con los niveles más exigentes de vertido.

Cuando la normativa de vertido a cauce público no es tan restrictiva, los tratamientos convencionales que tradicionalmente se han utilizado en la depuración de aguas residuales – procesos biológicos – pueden ser utilizados en el tratamiento de lixiviados de vertedero. Entre los diferentes procesos biológicos aplicables, una opción eficiente son los biorreactores de membrana, ya que éstos se pueden diseñar expresamente en función de las características de los lixiviados a tratar y permiten tratar elevados caudales en sistemas relativamente compactos. Al ser los costes de explotación razonables, estas técnicas son idóneas para aquellos casos en que la cantidad de aguas pluviales que se mezclan con los lixiviados son elevadas.

No obstante, cuando el caudal de lixiviados a tratar es pequeño y se dispone de suficiente espacio, una alternativa muy sostenible es la fito-remediación, que consiste en la depuración mediante un cultivo de plantas. Esta técnica aprovecha las funciones vitales de las plantas cultivadas, generalmente, la caña común (reed beds), para biodegradar y estabilizar el residuo. Las plantas consumen los nutrientes de los lixiviados, a la vez que actúan como filtro natural, y el residuo acaba mineralizándose con el tiempo. En estos sistemas el parámetro clave es la velocidad de irrigación, que aunque el valor óptimo depende de muchos factores, el promedio está alrededor de 50 m3•ha-1•dia-1. Los sólidos en suspensión, la materia orgánica, el nitrógeno amoniacal y algunos metales como el hierro se reducen en un elevado porcentaje y mediante una técnica sencilla y de bajo coste.

Para la depuración de lixiviados de vertedero se están utilizando desde hace tiempo diversas técnicas, algunas de ellas bastante exóticas (oxidación química, electrocoagulación-electroxidación, etc) pero algunas presentan diversos inconvenientes de gestión así como poca capacidad para adaptarse a los cambios de composición química estacional (seca-húmeda) que se producen por el efecto de aportación de agua de lluvia o por el envejecimiento del vertedero. En líneas generales los procesos más utilizados usan diferentes combinaciones de tratamientos biológicos y físico-químicos. Los caudales a tratar, la carga contaminante, así como los límites de la normativa de vertido son los parámetros que acabarán determinando si un proceso biológico convencional puede ser suficiente, o bien habrá que recurrir a técnicas más completas, como un proceso de filtración mediante membranas de ósmosis inversa posterior al proceso biológico. En este caso, existen técnicas sostenibles para reducir eficientemente el volumen de residuo generado en el proceso de tratamiento, como puede ser el caso de una etapa de evaporación-concentración al vacío.

Por último cabe destacar que existen trabajos de R&D encaminados a obtener de este residuo líquido (lixiviado) diversos subproductos valorizables como fertilizantes que mediante su venta permitirían una gestión optima del proceso desde el punto de vista económico y para el medio ambiente.

Tratamiento para la eliminación del color en aguas residuales de la industria textil

efluente agua textilLa industria textil se caracteriza porque su actividad requiere un elevado consumo de agua, energía y productos químicos auxiliares. Esto se traduce en la generación de una gran cantidad de agua residual, con elevadas concentraciones de colorantes, contaminantes orgánicos biodegradables y refractarios, materias en suspensión, tensioactivos, sales y compuestos clorados. Además, puesto que en la gran mayoría de los casos, la producción es discontinua, existe una gran variabilidad en la cantidad y la naturaleza de la contaminación de las aguas residuales generadas. Estas características hacen que sea un efluente industrial de difícil tratamiento.

Los requerimientos normativos, así como la necesidad de ahorrar energía y reutilizar el agua en la industria, hacen necesario que se desarrollen nuevos procesos que permitan eliminar la contaminación del agua a la vez que posibiliten la reincorporación del efluente en el proceso productivo.

Uno de los parámetros que requiere mayor esfuerzo para su eliminación –con unos costes razonables– es el color. Los colorantes no suelen ser tóxicos, pero sí muy poco biodegradables. En una EDAR urbana se estima que sólo se elimina el 20%-30% del color del afluente. Además, los colorantes se manifiestan en el agua a muy pequeñas concentraciones, por lo que el rendimiento de eliminación deberá ser muy elevado.

Tradicionalmente se han aplicado diversas tecnologías basadas en tratamientos físico-químicos para la eliminación del color de los efluentes textiles. No obstante, existen otras posibilidades que se van abriendo paso en función del tipo de colorante a eliminar. A continuación se repasan las técnicas que, según el caso concreto, pueden ser utilizadas para tratar el color en el agua residual, indicando sus ventajas e inconvenientes:

  1. Coagulación-floculación: se basa en la adición de polielectrolitos o floculantes inorgánicos (sales de hierro o aluminio), que forman flóculos con las moléculas de colorante facilitando su eliminación por decantación. Las eficacias de eliminación son altas, pero en el proceso se generan lodos que deben ser tratados. Los mejores rendimientos se logran al aplicar un exceso de coagulante, aunque esto puede aumentar la concentración de contaminante en el efluente.
  2. Proceso Fenton: se oxida el colorante con una combinación de peróxido de hidrógeno y sulfato ferroso (reactivo Fenton), en condiciones ácidas. El agente responsable de la oxidación es el radical hidroxilo, el cual es muy reactivo; se forma por la descomposición catalítica del peróxido de hidrógeno en un medio ácido. Los radicales hidroxilo oxidan el tinte, y el compuesto formado, precipita con el ion férrico y compuestos orgánicos. Las ventajas de esta alternativa son varias: se consiguen altas velocidades de decoloración si las concentraciones de los reactivos implicados son elevadas, no se forman compuestos clorados como en otras técnicas oxidantes y no existen limitaciones de transferencia de masa por tratarse de un sistema homogéneo. Sin embargo, sus principales desventajas son los costes asociados al tratamiento de lodos (se genera una gran cantidad de lodos poco densos y, por consiguiente, difíciles de decantar) y a los costes de los reactivos (se requiere la adición continua y estequiométrica de Fe(II) y H2O2).
  3. Ozonización: se destruyen las moléculas de colorante en base a la elevada capacidad oxidante del ozono. La reacción de oxidación es rápida, se pueden tratar altos caudales, no se generan residuos ni lodos y se obtiene un efluente incoloro y con baja DQO. Sin embargo debe comprobarse la toxicidad del efluente, pues en algunos casos los compuestos generados tienen mayor carácter tóxico que los colorantes de partida. Otra gran desventaja de la ozonización es el corto tiempo de vida media del ozono, entorno a 20 minutos, lo cual repercute significativamente en el coste del proceso. Se ha observado que cuando se complementa la producción de ozono con la adición de peróxido de hidrógeno, se consigue un incremento significativo tanto en la velocidad como en el rendimiento de eliminación.
  4. Tecnología de membranas: permite una separación efectiva de las moléculas de colorante y otros compuestos de tamaño mayor al del poro de la membrana seleccionada. Principalmente se emplean membranas de ósmosis inversa y nanofiltración. Mediante este procedimiento es posible tratar grandes volúmenes de afluente de forma continua y con un alto grado de separación. Los efluentes son de una calidad excelente y en la mayoría de los casos permiten la reutilización del mismo. Las principales desventajas de estas técnicas son la generación de un residuo con una alta concentración de contaminante y la dificultad y coste de substitución de las membranas.
  5. Adsorción: se basa en la retención física de las moléculas de colorante en la superficie del adsorbente que se utilice. La eficacia del proceso de adsorción está influenciada por una gran variedad de parámetros, entre ellos la interacción entre el colorante y el adsorbente, la superficie específica de éste, el tamaño de la molécula de colorante, la temperatura, el pH y el tiempo de contacto. Así pues, es fundamental el tipo de adsorbente elegido. Un adsorbente muy utilizado es el carbón activo, aunque también se emplean otros adsorbentes inorgánicos. Los procesos de adsorción generan efluentes de alta calidad, aunque presentan una serie de desventajas que los hace no competitivos para el tratamiento de efluentes coloreados: son procesos lentos; no selectivos, de manera que hay una competición entre las moléculas de tinte y otros compuestos presentes en el efluente; no destructivos, generándose un residuo que debe ser eliminado; la desorción es un proceso difícil y costoso y, por último, los adsorbentes suelen ser caros.
  6. Técnicas electroquímicas: se basan en la hidrólisis del colorante a través de agentes secundarios generados electrolíticamente mediante la aplicación de un potencial. Los procesos son limpios, operan a baja temperatura y en muchos casos no requieren la adición de productos químicos a las aguas residuales. No obstante, su alto consumo de energía y la generación de compuestos secundarios por reacciones paralelas disminuyen la potencialidad del método.
  7. vii) Procesos biotecnológicos: la aplicación de microorganismos a la degradación de aguas que contienen tintes sintéticos es una opción interesante por las ventajas derivadas del tratamiento biológico, ya que son procesos relativamente económicos y pueden permitir la degradación parcial o total de los componentes iniciales. Aunque mediante el proceso convencional de lodos activos, aerobio, no se degrada el colorante y el bajo rendimiento de eliminación se atribuye a la adsorción sobre los lodos. Mediante procesos anaerobios se consiguen elevados rendimientos de eliminación para una gran variedad de colorantes, aunque la cinética del proceso es lenta. Por otro lado, se están desarrollando sistemas en los que el colorante es degradado mediante la acción de enzimas producidas por hongos ligninolíticos en cultivos in vivo e in vitro. Son procesos muy selectivos en los que se alcanzan rendimientos muy elevados. Sin embargo, no son procesos económicos y se están desarrollando para su aplicación en continuo, recuperando las enzimas utilizadas.

El tratamiento de efluentes coloreados es un problema medioambiental que aún no ha sido resuelto satisfactoriamente para obtener, de forma general, un rendimiento elevado mediante un proceso estable, sostenible y económico. La elección de la tecnología más conveniente depende de numerosos factores, como el colorante utilizado, la cantidad y variedad de contaminantes del agua, el caudal vertido, el régimen de producción, etc. En cualquier caso, es absolutamente básico, para garantizar el éxito en la elección de la tecnología y en el diseño del tratamiento, realizar una completa campaña de caracterización del vertido.