Oxidación en agua supercrítica, aplicaciones para tratamientos de depuración de aguas residuales

Por Redacción AINIA 5 meses publicadoSin Comentarios
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En la vida diaria y en la industria se maneja habitualmente agua en distintos estados: líquido, sólido, gaseoso… Sin embargo, en ciertos lugares de la naturaleza como el manto terrestre, las condiciones de altas presiones y altas temperaturas hacen que el agua se comporte de una forma muy diferente, al igual que les sucede a otras sustancias cuando superan su denominado punto crítico y pasan a convertirse en fluidos supercríticos. El agua junto con el dióxido de carbono constituyen las sustancias más ampliamente utilizadas como fluidos supercríticos. En el caso del agua, el agua supercrítica se manifiesta con temperaturas por encima de 374ºC y presiones por encima de 221 bar. 


Las propiedades del agua supercrítica son muy distintas a las habituales debido al cambio interno de su estructura en esas condiciones, presentando alta difusividad, baja densidad y viscosidad. Además, en vez de un disolvente de sustancias iónicas se pasa a un disolvente de sustancias polares y no polares. Estas propiedades han propiciado la investigación y desarrollo de numerosas aplicaciones, desde la extracción de sustancias activas, la generacion de nanopartículas, la transferencia de energía, la conversión de biomasas para la generación de biocombustibles a la reacción para la destrucción de sustancias peligrosas y la valorización de sustancias de interés, entre otras que cita G.Brunner, referente en tecnología de fluidos supercríticos, en su libro de 2014  “Hydrothermal and Supercritical Water Processes”.

Una amplia variedad de compuestos orgánicos y agentes oxidantes como el oxígeno presentan una alta solubilidad en agua supercrítica. Este comportamiento hace posible su aplicación para el tratamiento de residuos en fase acuosa mediante oxidación en agua supercrítica (OASC). 

Cuando a una corriente de aguas residuales en estado supercrítico se le añade un agente oxidantes, se produce una reacción química similar a una combustión donde los compuestos orgánicos son completamente oxidados. Como resultado, se pueden obtener compuestos inorgánicos en forma de moléculas simples como son el agua (H2O), el dióxido de carbono (CO2), nitrógeno (N2), etc. 

Esta tecnología puede conseguir altas eficacias en la destrucción de los contaminantes cercanas al 100% y la obtención de productos limpios. Entre los retos tecnológicos que encierra su aplicación, se encuentra el diseño de procesos e instalaciones dados los fenómenos de corrosión asociados al agua supercrítica. Como consecuencia, desde hace una década se estudia su posible utilización en diferentes aplicaciones para el tratamiento de residuos. Una de las más significativas se encuentra en el tratamiento de fangos para depuradoras urbanas.
 

El problema de las aguas residuales urbanas

Las aguas residuales urbanas presentan unas características propias que exigen el tratamiento de millones de toneladas de residuos urbanos líquidos. En la actualidad son las estaciones depuradoras de aguas residuales o EDARS las encargadas de la gestión de las aguas  de deshecho en los municipios. Sin embargo, los procesos hasta ahora empleados en la depuración requieren un importante consumo energético y producen residuos de difícil tratamiento, los llamados lodos de depuración.

Como ponía de manifiesto Javier Clarós,  Responsable de proyectos en el Departamento de Medio Ambiente, Bioenergía e Higiene Industrial de AINIA Centro Tecnológico,  en el artículo Cómo eliminar contaminantes emergentes en aguas con tecnologías de oxidación avanzada los contaminantes emergentes en las aguas residuales de origen urbano e industrial han impulsado el endurecimiento de la normativa en relación a los criterios para el vertido de los lodos producidos por las EDARS aumentando sus exigencias, sobre todo en relación a zonas sensibles y en la posible reutilización de las aguas depuradas.

Cuando hablamos de contaminantes emergentes estamos haciendo referencia a sustancias que hasta el momento no habían sido catalogadas como tales o simplemente se desconocía su acción contaminante. Aunque bien es cierto que la presencia de estas sustancias no es nueva, sí lo es la importante preocupación por sus efectos y consecuencias, tanto en la salud de la población, como en el medioambiente. Algunos ejemplos de estos contaminantes emergentes los encontramos en los plaguicidas, tensioactivos, compuestos derivados de productos farmacéuticos, de higiene personal y antibióticos, hormonas, etc. 

En la mayoría de los casos, la eliminación de estos contaminantes emergentes  en las estaciones depuradoras de agua residual convencionales no es completa.  De ahí el interés por desarrollar técnicas depurativas más sostenibles y eficaces para su eliminación.

Una de las tecnologías más prometedoras es la oxidación en agua supercrítica aplicada a lodos de depuradora. Esta innovación tecnológica es una oportunidad para encontrar nuevas estrategias que permitan eliminar contaminantes, reducir los costos energéticos del tratamiento de depuración y además recuperar sustancias valiosas, como el fósforo.

 

El proyecto LO2X Co-oxidación en agua supercrítica (COASC) de lodos de depuradora y residuos

El proyecto LO2X pretende definir la viabilidad a escala industrial, técnica, económica, energética y sostenible de la tecnología de co-oxidación de agua en estado supercrítico (COASC). Mediante LO2X se pretende tratar de forma conjunta lodos de depuradora con residuos agroalimentarios como el estiércol crudo y digerido, lixiviados de vertederos, plaguicidas en depuradoras y otros para eliminar todos estos residuos con una eficacia del 99,99%.

El proyecto LO2X se encuentra dentro del programa LIFE+ de la Unión Europea de conservación de la naturaleza y protección del medio ambiente. 

AINIA, como centro tecnológico avalado por sus más de 25 años de experiencia en fluidos supercríticos y tecnologías ambientales, es el coordinador del consorcio encargado de su desarrollo. Dicho consorcio sigue un modelo colaborativo internacional de trabajo entre España e Irlanda. Entre las organizaciones que lo constituyen encontramos además a IMECAL especialista en la construcción de equipos, IVEM responsable de la EDAR urbana de Paterna, URBASER y FSCI, una compañía irlandesa de alta tecnología con experiencia en la oxidación en agua supercrítica. 

Si usted está interesado en profundizar en las aplicaciones del agua supercrítica y la tecnología COASC para la eliminación de residuos en medio acuoso, póngase en contacto con nosotros y le ayudaremos.

 

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