Paula Colorado
Colaboradora
Pese a que la industrial textil ha contribuido a impulsar el desarrollo de Medellín desde principios del siglo XX y genera 30 por ciento del empleo en la ciudad, este sector de la economía es uno de los que produce mayor contaminación ambiental debido a las aguas residuales de sus procesos productivos.
Por ejemplo, en el caso de las empresas dedicadas a la producción de jeans, estas en su proceso “deben desestabilizar los colorantes contenidos en las telas hasta encontrar el color requerido. Luego, se generan efluentes contaminados con colorantes y alta carga orgánica, que son vertidos al sistema de alcantarillado”, explica José David Medina Arroyave, estudiante de la maestría en Ingeniería de la Universidad EAFIT e integrante del Grupo de Investigación en Procesos Ambientales (Gipab).
Debido a esto, con la Resolución 0631 del 17 de marzo de 2015 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, que regula el vertimiento de contaminantes en “aguas superficiales y sistemas de alcantarillado público”, las empresas dedicadas al sector textil tienen que implementar sistemas de tratamiento de aguas residuales.
Usar proceso electroquímico para descontaminar aguas residuales requiere un mayor costo energético, pero usando la radiación solar podría ser rentable económicamente para la industria.
Los dos tratamientos más utilizados, señala Medina Arroyave, son el químico y el biológico, que les permiten cumplir con los límites impuestos por la norma. Sin embargo, no logran remover por completo los contaminantes. Además, tienen tiempos de reacción muy lentos.
El proceso químico generalmente utilizado es el de coagulación y floculación que permite separar el contaminante, pero no tiene la capacidad de remover sólidos disueltos, como detergentes y materia orgánica soluble, entre otros. Así, en un tratamiento óptimo a partir de este método, solo se lograría remover cerca del 50 por ciento de los contaminantes.
En los procesos biológicos, son los microorganismos, cultivados en el agua, los encargados de eliminar los contaminantes. Sin embargo, los microorganismos solo pueden alimentarse de materia orgánica biodegradable, no de compuestos recalcitrantes presentes en las aguas textiles.
PAO’s
A partir de estas limitantes identificadas en ambos procesos, el Gipab le apostó a la implementación de Procesos Avanzados de Oxidación (PAO’s) acoplados a sistemas de energía solar para el tratamiento de aguas residuales y disminuir sus contaminantes casi en ciento por ciento.
Para evaluar la eficiencia de estos procesos dentro de la industria textil, el Gipab aplica sus investigaciones en aguas residuales de empresas locales. Una de ellas emplea procesos biológicos para el tratamiento de sus aguas residuales. Sin embargo, este tratamiento es ineficiente para remover los colorantes y demás carga orgánica contaminante del agua.
“Ellos trabajan con lodos activados (microorganismos) que requieren altas cantidades de oxígeno y, para esto, necesitan compresores que generan un elevado costo energético. Entonces la idea es trabajar con los PAO’s, ya sea desde el principio del proceso o sobre las aguas que ya fueron tratadas”, señala Edison GilPavas, director del Gipab y profesor de la Escuela de Ingeniería de la Universidad EAFIT.
La ventaja del proceso implementado por este grupo es que no solo sirve para remover colorantes, que por ser visibles se pueden detectar fácilmente, sino otros contaminantes trasparentes que contienen las aguas residuales como compuestos orgánicos, fenoles, plaguicidas, fungicidas, compuestos aromáticos, entre otros, que pueden ser incluso más tóxicos.
Menos tiempo, más remoción
Fotocatálisis homogénea, heterogénea y electroquímica son procesos eficientes, con tiempos de operación y de transformación cortos, que forman parte de los PAO’s y son estudiados e implementados por el grupo de investigación.
Estas tecnologías son aplicables a cualquier contaminante
y están en capacidad de eliminarlos hasta en un 100 por ciento.
La fotocatálisis hace referencia a una reacción catalítica que involucra la absorción de luz o radiación UV por parte de un catalizador (sustancia que incrementa la velocidad de una reacción química). De esta manera, dichos procesos generan especies reactivas en el agua, que se utilizan para diferentes propósitos oxidantes, “atacan” las moléculas contaminantes en el agua y las transforman en moléculas más pequeñas. Esto produce cambios en la estructura de los contaminantes y los convierte en especies inocuas.
“Con esto podemos lograr que las aguas sean biodegradables, es decir, que se puedan verter al sistema de alcantarillado o al río, o incluso se podría pensar en reincorporarlas al sistema productivo de la industria”, señala el investigador Edison GilPavas.
Los procesos biológicos tradicionales son útiles en el tratamiento de aguas residuales que presenten contaminantes biodegradables. Sin embargo, una de las desventajas que señala el docente es que estos requieren tiempos de residencia más largos (hasta de 48 horas) y espacios físicos más grandes para su tratamiento, lo que implica tener el agua almacenada durante mucho tiempo, mientras que con los PAO’s se demora menos (entre 45 minutos y dos horas) y alcanza degradaciones hasta de 100 por ciento.
“Si en una empresa tenemos 1.200 metros cúbicos diarios de agua, es decir, 1.2 millones de litros de agua para descargar, ¿dónde se guarda ese caudal durante dos días? Por eso un Proceso Avanzado de Oxidación, como la electroquímica, funcionaría muy bien”, argumenta José David.
Sin embargo, usar los PAO’s requiere de un costo energético alto, por lo que el Gipab evalúa la viabilidad de integrar el proceso de tratamiento con radiación solar, como una alternativa sostenible que permita optimizarlo.
Del sol a los contaminantes
Desde principios de 2015, Carlo Mario Gómez Atehortúa, integrante del grupo de investigación, trabaja con procesos electroquímicos con un valor adicional que surgió de los estudios realizados por el grupo: incrementar la eficiencia en la degradación de los contaminantes a partir de la radiación del sol, recurso natural, renovable e inagotable.
En este proceso utiliza reactores construidos en cuarzo, que mejoran la absorción de la radiación UV, y un panel solar conectado a una batería que recibe la energía del sol y la convierte en eléctrica, lo que hace más económico el tratamiento del agua.
Con los PAO´s un tratamiento puede tardar, incluso, menos de una hora.
A través de métodos biológicos o químicos, puede demorarse hasta 48 horas.
En los procesos electroquímicos el reactivo principal es un electrón que se encarga de degradar los compuestos orgánicos presentes en el efluente (líquido que procede de una planta industrial). Un método de este proceso es la electrooxidación, que mediante electrodos especiales permite obtener compuestos capaces de oxidar fuertemente las aguas residuales que se tratan. Esto genera radicales hidroxilos, un agente altamente oxidante que ayuda a degradar colorantes y materia orgánica.
“Por eso, con la energía que tiene la radiación UV, se busca intensificar la eficiencia del proceso, debido a que se incrementa la generación de radicales hidroxilo y, además, es fuente de energía que se utiliza para el funcionamiento de los equipos”, puntualiza Carlos Mario.
El profesor Edison GilPavas resalta que implementar estas tecnologías en el país no es imposible y, más, cuando se están reduciendo los costos del proceso a través de la energía solar.
Por su parte, Gómez Atehortúa enfatiza en que, mientras el agua es cada vez menos y la gente cada vez más, hay que apostarle a mantener el recurso limpio y promover sistemas orientados a la sostenibilidad.
Lectura a la normativa
Aunque la nueva norma de vertimientos para Colombia (Resolución 0631) permite tener mayor control de las sustancias contaminantes generadas por 73 actividades productivas, entre las que se encuentra la industria textil, los integrantes del Grupo de Investigación en Procesos Ambientales (Gipab) señalan que aún se queda corta.
“Antes la concentración con la que descargaban sus efluentes las empresas al medio ambiente no importaba, porque les pedían solo un porcentaje de remoción y, ahora, hay un límite de descarga. Sin embargo, estos límites aún siguen siendo poco estrictos y sus valores siguen siendo muy permisivos”, señala José David Medina, integrante del grupo.
Al respecto, el docente GilPavas explica que esto lleva a que las empresas no efectúen tratamientos a sus efluentes o que realicen tratamientos laxos que solo se acomodan a la normativa, y que no le apuesten a procesos rigurosos que les permitan mayor remoción en menor tiempo.
En este sentido, el investigador Carlos Mario Gómez Atehortúa llama la atención sobre la importancia de reforzar la normatividad para que las empresas empiecen a tomar conciencia ambiental y conozcan los beneficios del menor costo energético que trae consigo la implementación de la energía solar en los tratamientos.
Investigador
Edison Gil Pavas
Ingeniero Químico de la Universidad de Antioquia, magíster en Ciencias de la Ingeniería Química de la Universidad Nacional, sede Bogotá. Desde junio de 1998 es profesor de planta de la Universidad EAFIT, donde lidera el Grupo de Investigación en Procesos Ambientales (Gipab). Sus investigaciones se han enfocado en el diseño y optimización de los Procesos Avanzados de Oxidación (PAO’s), fotocatálisis homogénea, heterogénea, electroquímica, acoplamientos entre PAO’s y procesos biológicos.