Jorge García Ivars / 23 Febrero 2022

Tratamiento y recuperación de aguas de proceso en la industria agroalimentaria

Más allá del agua residual: La gestión integral del agua

La importancia de la gestión integral del agua en la industria ha sido extensamente analizada en los últimos años, ya sea en términos tecnológicos, higiénico-sanitarios, medioambientales, sociales o económicos. Dentro de esta importancia, el rol de la tecnología dentro del tratamiento del agua residual como medio para poder otorgar al agua una segunda vida útil (o extender su ciclo de vida) está fuera de toda duda. Os contamos las diferentes estrategias para el tratamiento de las aguas de proceso dependiendo del foco en el que nos centremos.

Esto, en términos de sostenibilidad, debe pasar por tres acciones significativas:

  • Minimización del consumo de agua en la actividad industrial.
  • Depuración de las corrientes residuales para la reducción de su impacto medioambiental.
  • Regeneración, desinfección y recuperación de las aguas residuales para su reutilización.

Pero no solemos reparar en un punto importante, que, para pensar en reutilizar esas aguas residuales, dicha regeneración, recuperación y desinfección debería realizarse conforme unos criterios de calidad con el fin de convertir esas aguas residuales en aguas de proceso, entrando dentro de lo recogido en el Real Decreto 1620/2007, de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de aguas depuradas. Es decir, que las aguas residuales, al igual que las aguas de captación o de suministro, deben cumplir unos parámetros de calidad bien definidos industrialmente por proceso e industria con el fin de garantizar la correcta elaboración de su actividad, y evitar sorpresas desagradables como son la contaminación microbiológica, la contaminación cruzada, las incrustaciones, la corrosión y/o la deposición de compuestos indeseados en elementos susceptibles como tuberías, codos, válvulas, depósitos, elementos de medición, canalizaciones de cualquier tipo, etc. Ello tiene efectos muy dispares en función de la actividad industrial, pero todos ellos se traducen en disminución de rendimiento de los procesos afectados y, de manera directa, en la economía de la empresa.

Pero volvamos atrás, ¿qué son las aguas de proceso?

Situación de las aguas de proceso

El concepto de agua de proceso podría definirse como el agua que se utiliza o interviene en la actividad productiva de la industria, incluyendo procesos de fabricación (como ingrediente o materia prima), tratamiento, conservación, medio de transporte, generación de energía (calderas, refrigeración, intercambiadores de calor o motores), limpieza e higienización y aplicaciones similares dentro de la industria. Estas aguas de proceso suelen provenir del tratamiento de agua de aporte o suministro de red, subterránea o superficial.

En concreto para la industria alimentaria, el agua de proceso podría identificarse como “todas aquellas aguas utilizadas en la industria alimentaria para fines de fabricación, tratamiento, conservación o comercialización de productos o sustancias destinadas al consumo humano, así como a las utilizadas en la limpieza de las superficies, objetos y materiales que puedan estar en contacto con los alimentos”, tal y como se indica en el texto descrito en el artículo 2.b del Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano.

¿Dónde radica la complejidad en las estrategias para el tratamiento de las aguas de proceso?

Las estrategias para el tratamiento de las aguas de proceso se vuelven más complejas que las ya de por sí presentes en los procesos definidos de tratamiento de aguas residuales generadas que conforman una estación depuradora de aguas residuales (EDAR), ya que requiere de una minuciosa caracterización del agua de captación o suministro que se desea acondicionar como agua de proceso, así como del conocimiento de los requisitos de calidad necesarios para obtener un agua de calidad y completar satisfactoriamente su regeneración para ser reutilizada. Aquí es donde radica su dificultad y donde convergen dos vertientes del conocimiento contrapuestas, como son el normativo y legislativo para tener claro los pasos a dar y cuál es nuestro objetivo mínimo y el técnico relacionado con las tecnologías existentes y con los procesos que integran nuestra industria. Por tanto, su enorme variabilidad en función del sector industrial y aplicación dentro del mismo llevan a definir estrategias concretas para cada tipo de agua.

Esto supone verdaderamente un reto para las tecnologías existentes actualmente en el mercado y para aquellas que se encuentran en fase de desarrollo (en un entorno más de investigación o académico), ya que deben adaptarse y evolucionar tanto en su aplicación industrial como en su introducción en campos y sectores donde previamente o no eran aplicadas por su eficiencia o simplemente se desconocía su utilidad. En este punto, se comprende que los requisitos y necesidades en la industria farmacéutica no tienen ni van a ser coincidentes a los exigidos en la industria cosmética, alimentaria o petroquímica. Además, en la misma industria y en el mismo subsector, el agua que actúe como ingrediente en producto o en materia prima no requiere de la misma calidad que el agua que se utilice en limpiezas o aclarados, por irnos a un ejemplo sencillo.

Para la conductividad: ósmosis inversa, adsorción por intercambio iónico y la electrodiálisis

Si se hace el foco en el problema de la conductividad, las aguas de proceso que requieren muy baja conductividad estarán conformadas por diversos procesos donde su tecnología principal será:

  • La ósmosis inversa (tecnología de membrana que tiene como fuerza impulsora un gradiente de presión que presenta alto rendimiento en la desalinización y purificación del agua)
  • La adsorción por intercambio iónico (técnica de adsorción donde el compuesto o compuestos de interés se retienen mediante atracción electrostática, siendo aplicada tanto para la purificación iónica del agua como para obtención de compuestos de alto valor añadido en farmacéutica y recuperación de metales pesados de gran valor de interés industrial)
  • La electrodiálisis (tecnología de membranas que combina conceptos de las mencionadas previamente, donde la fuerza impulsora que implica la separación de compuestos iónicos sería un gradiente eléctrico provocado por un campo eléctrico externo, utilizándose principalmente para desalinización y neutralización de corrientes muy ácidas o muy alcalinas o incluso una combinación de éstas con otras que permitan la desmineralización deseada.

Esto implica que no solo la tecnología es importante, sino que la disposición de los pretratamientos (acondicionamiento para la mejora de rendimiento) y la propia configuración de la tecnología principal adquiere un rol significativo en el tratamiento y adecuación de las aguas de proceso, ya que no se obtendrá la misma calidad de agua si se hace un paso por la ósmosis inversa, si se trabaja en serie con más de un módulo de ósmosis inversa, si se trabaja en cascada o en árbol con diferentes membranas y tamaños, etc. Por ejemplo, estos procesos de desmineralización tienden a acidificar el agua, con que posteriormente, debería existir un proceso de ajuste de pH a condiciones de uso (basificación) y recomendaciones de proveedor, así como la introducción y/o adición de procesos de desinfección en caso de que esa agua tratada se acumule.

Para la eliminación de materia orgánica: procesos de adsorción por carbón activo

Si se hace foco en la eliminación de materia orgánica presente en esa agua de suministro o de captación, ya no solamente los procesos de separación por membranas como la microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración y la anteriormente ósmosis inversa adquieren relevancia, sino que otro tratamiento de interés industrial en las aguas de proceso son los procesos de adsorción por carbón activo, muy similares a los de intercambio iónico en cuanto a concepto, donde se produce la separación selectiva de uno o más componentes presentes en un gas o un líquido a través de su acumulación sobre la superficie de un sólido microporoso en estado sólido. Esta tecnología es especialmente útil para la retención de compuestos orgánicos que proporcionan olor, sabor y color en el agua que pasa a su través, reduciéndose su presencia en el agua de proceso. Actualmente, el material adsorbente (el carbón activo) es el más utilizado, pero se está abriendo el espectro a nuevos materiales donde conviene poner el foco en los próximos años como la alúmina activada, las zeolitas o las estructuras metalorgánicas.

Para la desinfección: tecnologías de oxidación avanzada como el ozono o la irradiación ultravioleta

Si hacemos más hincapié en la desinfección más allá de la cloración, tecnologías de oxidación avanzada como el ozono o la irradiación ultravioleta son muy útiles para acondicionar aguas de lavado y aquéllas utilizadas en circuitos de calderas y refrigeración, pero debe estudiarse concienzudamente su aplicación y configuración para obtener un rendimiento elevado.

Todo este argumentario resume que  la variabilidad de tecnologías a emplear en el tratamiento de este tipo de aguas con el fin de obtener un agua de proceso utilizable para la industria dependerá de las propiedades físicas y microbiológicas del agua de suministro, del volumen de producción y de la calidad final requerida para el fin que se le quiera otorgar.

Por tanto, por completar los ejemplos previamente mostrados, se resume algunas de las necesidades que requiere un agua de proceso:

  • Conductividad reducida, en torno a µS/cm, para evitar problemas de corrosión.
  • Dureza y alcalinidad muy bajas, para evitar la formación de depósitos y precipitados en los elementos de la instalación.
  • Eliminación de materia orgánica para minimizar el riesgo de formación de biofilms y contaminación biológica en equipos y superficies.
  • Uso de agua desmineralizada y, en casos muy concretos, agua ultrapura.

Finalmente, las tecnologías destinadas al tratamiento del agua de proceso deben ser escalables, adaptables y versátiles a las condiciones cambiantes del agua de suministro, incluyendo la intensificación de procesos ya existentes y la integración entre procesos aprovechando sus sinergias para garantizar la calidad requerida. Si tu empresa está buscando un uso eficiente del agua,  te ayudamos a rediseñar los procesos productivos con la mentalidad de evitar las «aguas residuales« y considerar todas las corrientes líquidas generadas como una fuente de recursos a aprovechar

 

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