Agua a alta presión y temperatura para descontaminar vertidos a escala industrial

El tratamiento de residuos industriales está adquiriendo cada vez mayor importancia en todo el mundo y la búsqueda de nuevas tecnologías que permitan la eliminación de los residuos, transformando los componentes tóxicos y peligrosos en productos finales inocuos, supone un compromiso cada día mayor para la ingeniería química y ambiental. En este sentido, se están investigando nuevas tecnologías como alternativas a las convencionales, pues estas últimas en muchos casos no son capaces de satisfacer unas regulaciones medioambientales cada vez más exigentes.

En esta línea están investigando expertos del grupo Análisis y diseño de procesos con fluidos supercríticos, perteneciente al Departamento de Ingeniería Química y Tecnología de Alimentos de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Cádiz (UCA). En concreto, aplican el método de oxidación en agua supercrítica (OASC) para descontaminar vertidos industriales.

 

Según los expertos, se trata de una técnica novedosa que utiliza un oxidante (aire u oxígeno) y el líquido elemento en su estado supercrítico, es decir, el agua se somete a altas temperaturas y presión, que transforman sus propiedades y se convierte en medio excelente donde oxidar los residuos. De esta forma, se eliminan el 99,99% de los contaminantes, porcentaje que refrenda su efectividad.

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Los investigadores de la UCA se centran en el tratamiento de vertidos industriales tóxicos y con altas concentraciones de materia orgánica, como aceites contaminados, disolventes o hidrocarburos. Unos residuos que hacen pasar por una tubería a alta presión, donde además se calientan hasta 400 ºC. En otra línea tubular, se añade el oxidante.

Cuando ambas tuberías –las de residuos y la del oxidante- alcanzan las condiciones de presión y temperatura, van a parar a un reactor de escasas pulgadas de diámetro y varios metros de longitud, donde se produce una oxidación completa de los compuestos contaminantes. De esta forma, el agua resultante de este proceso está ya depurada. “Su pureza es adecuada para verterla a un cauce público o directamente al mar”, señala uno de los investigadores participantes en el proyecto, Juan Ramón Portela y añade que la utilización de este medio de reacción supone una prometedora opción debido a las especiales propiedades que posee y las grandes ventajas que su utilización conlleva frente a otros métodos más convencionales.

Estos beneficios guardan relación con su sostenibilidad ambiental, ya que no genera compuestos tóxicos, como ocurre en otros métodos tradicionales de descontaminación, como la incineración. La oxidación en agua supercrítica (OASC) se denomina “combustión fría”, ya que trabaja con temperaturas inferiores a la que se usa en la incineración (400-600 grados centígrados, frente a los 900 -1.200 de la incineración). A la nula toxicidad, la baja temperatura de la OASC se suma su efectividad. “Los compuestos orgánicos y el oxígeno están en íntimo contacto, por lo que el proceso de oxidación tiene lugar sin limitaciones, lo que aumenta considerablemente la velocidad efectiva de reacción”, explica Portela.

Escala industrial

No obstante, una vez conseguida la descontaminación en un reactor piloto, los investigadores trabajan ahora en desarrollar la técnica a escala industrial. La transferencia del método a la industria pasa por solventar algunas dificultades que se pueden controlar en laboratorio, pero que aparecen en la aplicación real como son el tamaño de la instalación o la gestión del calor que se genera en la reacción o suprimir la presión de los efluentes del proceso.

Por un lado, en los ensayos que acometen los investigadores resulta relativamente fácil que el agua alcance elevadas temperaturas, pero, en la industria, se necesita mucha potencia para que grandes volúmenes del líquido se calienten. Para solucionar este inconveniente, los expertos no calientan el agua residual mientras circula por el sistema, sino que le aplican calor mientras la mantienen retenida en las conducciones. “De esta forma, aunque se aumenta el tiempo de calentamiento, se disminuye la potencia eléctrica que hay que aplicar”, explica Portela.

En cuanto al obstáculo de la elevada energía liberada, los investigadores han diseñado un sistema para aplicar corrientes de agua fría en varios puntos del reactor. Así mismo, también es posible repartir la cantidad de oxidante a añadir en diferentes zonas del reactor.

En el caso de la descompresión de los efluentes que se originan en el proceso, los investigadores están evaluando la viabilidad de simplificar la operación mediante un nuevo sistema de tuberías de gran longitud que hacen disminuir la presión del agua que circula por ellas.

Los expertos de la UCA persiguen superar todos estos obstáculos y, en colaboración con investigadores de la Universidad de Sevilla, optimizar el aprovechamiento de la energía liberada en el proceso, con el fin de mejorar su viabilidad técnica y económica a escala industrial. “Un aspecto clave para la viabilidad comercial del proceso es el aprovechamiento energético del mismo”, apostilla Portela.

Andalucía Investiga

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