Mejores tecnologías aplicadas a los desengrases no iónicos
8 de enero de 2010
Una de las principales aportaciones del proyecto europeo ZeroPlus (LIFE ENV / E / 256) es la revisión de las MTD reflejadas en el BREF de ‘Tratamiento Superficial de Metales y Plásticos’ en las aplicaciones donde la conducta de estas técnicas no resulte adecuada o satisfactoria. Los trabajos desarrollados con los desengrases no iónicos para las superficies de acero, y sus enjuagues, constituyen un paradigma del acierto de los planteamientos del proyecto por la trascendencia de los resultados obtenidos.
Dado que el BREF no establece distinciones de comportamiento entre los desengrases según sus propiedades detergentes, el proyecto ZeroPlus opta, en una primera etapa, por utilizar las mismas MTD propuestas por el BREF para desengrases acuosos, es decir, la asociación entre las tecnologías de:
- Desaceitado a banda: como pretratamiento para la eliminación en continuo del aceite no emulsionado y disperso, con el objeto de reducir su arrastre a los enjuagues.
- Micro/Ultrafiltración: como tratamiento de regeneración del desengrase por separación del aceite emulsionado, y reduciendo igualmente su arrastre.
Adicionalmente, y aunque el BREF no considera la problemática de los enjuagues, dada su cuantía y volúmenes consumidos en la instalación objeto del estudio, el proyecto ZeroPlus complementa la opción mediante la aplicación de la electrocoagulación en continuo: intentando reducir la DQO del enjuague a los límites de vertido con posible reutilización del agua.
Resultados obtenidos con filtración tangencial
La filtración tangencial, ya sea microfiltración o ultrafiltración, arroja unos resultados muy pobres: una tasa de recuperación de tensioactivos no iónicos entre el 5 y 20%.
Si bien el desaceitado elimina el 97% de los aceites sobrenadantes, los arrastres de aceites emulsionados y componentes del desengrase al enjuague siguen siendo elevados. La cuestión que se suscita es, ¿cómo es posible que se alcancen índices de recuperación tan bajos cuando la misma tecnología consigue tasas de recuperación del 80 – 90% en tensioactivos para los desengrases aniónicos? Los motivos se encuentran en las propiedades de los desengrases no iónicos y su capacidad de agregación micelar, creciente en función de la temperatura y las condiciones de trabajo. Existe un valor de temperatura para el cual la agregación alcanza un valor máximo (punto de niebla), y que modifica substancialmente las características del desengrase:
- Insolubilidad reversible del surfactante.
- Mínimo poder espumante.
- Máximo poder detergente.
Las nuevas características, a pesar de ser muy apreciadas por la mejora de la capacidad limpiadora del desengrase, tienen otros efectos que juegan en contra de su reciclabilidad mediante filtración tangencial por causa de:
- Incremento del tamaño de las cadenas polioxietilénicas formadas.
- Integración de los hidrocarburos a estas cadenas haciendo crecer su número de agregación.
- Reducción de la capacidad de permeación a través de la membrana y con independencia de su porosidad.
Una de las consecuencias más importantes de esta exposición es que el BREF debe revisar sus contenidos, estableciendo las diferencias de comportamiento entre los desengrases aniónicos y los no iónicos.
Nuevo planteamiento
El sistema constituido por el desengrase no iónico y su función de enjuague requiere de un nuevo planteamiento para salvar estas dificultades que se resume en:
- Dejar agotar el desengrase.
- Mantener su elevada producción de arrastres al enjuague durante su vida útil (equivalente a un purgado en continuo).
- Tratar in situ el desengrase agotado mediante la técnica de evaporación al vacío (EV).
- Tratar en continuo el enjuague mediante electrocoagulación, tal y como se había planteado inicialmente.
Esta propuesta pone en juego tecnologías que el BREF define como de vertido cero (caso de la EV) y, aunque establece que no se trata de MTD, generalmente a causa de su coste asociado, sí indica que en casos aislados pueden usarse por motivos de interés (Cf. apartados 4.16.12 y 5.1.8.4 del BREF).
Resultados obtenidos con la evaporación al vacío
Tras la aplicación de la EV a dos cargas/año de desengrases no iónico agotado, los resultados obtenidos han sido:
| Volumen de desengrase agotado tratado | 3 m³/año |
| Volumen de aceite separado (desaceitado) | 36 l/año |
| Volumen de agua recuperada (destilado) | 2,81 m³/año |
| Volumen de rechazo (concentrado) | 154 l/año |
| Factor de concentración volúmica (FCV) | 20 |
| Consumo energético | 1.300 kWh/año |
Las consecuencias de estos resultados se resumen en:
- Recuperación del 94 % como agua de gran calidad para la reformulación de desengrases, con reducción equivalente del volumen de residuo a gestionar.
- Posibilidad de valorizar energéticamente el 6 % residual como combustible por su elevada carga orgánica y ausencia de órgano-clorados (DQO: 600 g/l y aceites: 25 g/l).
- El factor de concentración volúmica puede ser duplicado a FCV = 40 sin afectar a la calidad del destilado, pero a costa de duplicar el tiempo de tratamiento y el consumo energético.
Resultados obtenidos con la electrocoagulación
La aplicación en continuo de la electrocoagulación al enjuague por aspersión ha permitido obtener los siguientes resultados:
| Volumen de agua de enjuague tratada | 740 m³/año |
| Volumen de agua recuperada | 724 m³/año |
| Volumen de lodos secos a gestionar | 0,5 m³/año |
| Volumen de floculante a adicionar | 1,5 m³/año |
| Consumo energético para electrocoagulación | 40 kWh/año |
| Consumo energético para bombeo | 5.300 kWh/año |
Las consecuencias de estos resultados se resumen en:
- Recuperación de la práctica totalidad del agua (98%) con una calidad aceptable para su reciclaje como nueva agua de enjuague.
- Reducción equivalente del volumen de vertido destinado a la depuradora físico-química.
- La permuta de 740 m³/año de efluente semiconcentrado por 0,5 m³/año de lodos aceitosos + 15,5 m³/año de aguas de deshidratación de lodos.
Candidatura a MTD
Los indicadores de calidad del agua recuperada muestran unos índices de conducta muy interesantes para la electrocoagulación, lo que convierte a la asociación entre la evaporación al vacío y la electrocoagulación en una firme candidata a MTD para el sistema constituido por un desengrase no iónico y su función de enjuague.
Tales indicadores se resumen en:
| DQO | 500-800 mg/l |
| Sólidos en suspensión | <10 mg/l |
| Aceites | <10 mg/l |
La evaluación de viabilidad económica de la evaporación al vacío como candidata a MTD para los desengrases no iónicos nos indica que:
- La EV sólo es viable si se conjuga con otras aplicaciones en la instalación ya que la inversión se destina a dos tratamientos anuales de sendas cargas de desengrase agotado. En nuestro caso es así, ya que la EV es compartida entre esta aplicación (puntual) y la de los enjuagues de cobre cianurado (continua).
- El estudio global de costes arroja un período de retorno de la inversión de 4,5 años para la situación particular de la empresa del proyecto, considerando un índice anual de inflación del 3,5%.
Con respecto a la electrocoagulación, la evaluación de su viabilidad económica como candidata a MTD para la función de enjuague receptora de los arrastres del desengrase nos indica que:
- La electrocoagulación trabaja en continuo y su coste es imputable en su totalidad a esta aplicación.
- El estudio global de costes arroja un período de retorno de la inversión de 10 años para la situación particular de la empresa del proyecto, considerando un índice de inflación anual del 3,5%.
Consecuencias
La asociación entre la evaporación al vacío y la electrocoagulación es una firme candidata a MTD para resolver la problemática de los desengrases no iónicos y sus enjuagues asociados. El proyecto Zero Plus promueve la revisión de los contenidos del BREF de ‘Tratamiento de Superficie de Metales y Materiales Plásticos (TSM)’ concernientes a los desengrases acuosos, además de proponer la consideración de la alternativa presentada como candidata a MTD.
