Estudio comparativo entre las tecnologías de oxidación húmeda catalítica, Fenton homogéneo y fotoFenton heterogéneo para el tratamiento in situ de aguas residuales hospitalarias.
Se acaba de publicar un novedoso estudio evaluando varias tecnologías para el tratamiento de aguas residuales generadas en un hospital de la Comunidad de Madrid. Este trabajo surge gracias a la colaboración de los grupos de investigación de tres universidades de Madrid: Universidad Autónoma, Universidad Complutense y la Universidad Rey Juan Carlos. Los investigadores forman parte de la Red Madrileña de Tratamiento de Aguas Residuales (REMTAVARES, 2018/EMT-4341) financiada por la Comunidad de Madrid.
Grupo de Ingeniería Química y Ambiental, Universidad Rey Juan Carlos
Una nueva forma de eliminar naproxeno de las aguas residuales mediante oxidación húmeda catalítica con catalizadores basados en metales nobles soportados sobre nanoesferas de carbono.
El naproxeno (NPR) es uno de los muchos contaminantes emergentes que existen hoy en día. Su presencia en el medio es cada vez más notable y persistente, pudiendo producir daños en los intestinos de los peces y humanos, entre otros efectos adversos. Se han propuesto diferentes procesos para su eliminación, siendo los más conocidos los procesos de oxidación avanzada. Entre éstos cabe destacar la oxidación húmeda catalítica por su versatilidad y su poder de degradación para corrientes que se encuentran poco concentradas como para ser incineradas y más concentradas para ser tratadas mediante procesos tipo Fenton. Se estudió la posibilidad de eliminar este compuesto, primero en agua ultrapura, y después en una matriz de agua real de origen hospitalario, utilizando en ambos casos catalizadores basados en metales nobles (Ru y Pt) soportados sobre nanoesferas de carbono. En primer lugar, se optimizaron las condiciones de reacción en agua ultrapura con el catalizador de Ru, y después se aplicaron las mismas condiciones a la matriz real, empleando ambos catalizadores. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios, ofreciendo, por tanto, una alternativa eficiente para el tratamiento de este tipo de agua residual.
Estrella Serra Pérez – Grupo CyPS, Universidad Complutense de Madrid
ESTRATEGIAS DE VALORIZACIÓN DE FANGOS DE REFINERÍA: SUBPRODUCTOS INDUSTRIALES Y ECONOMÍA DE CIRCULAR
Investigadores del Grupo de Ingeniería Química y Ambiental (GIQA) de la URJC, han realizado un novedoso estudio de las propiedades de los residuos sólidos de una refinería de petróleo y con sus resultados han propuesto cuatro alternativas para su valorización en el marco del Plan de Acción de Economía Circular de la Unión Europea.
Isabel Pariente – Grupo de Ingeniería Química y Ambiental – URJC
Obtención de estruvita a partir de lixiviado de vertedero
La transición hacia una economía circular pasa por aumentar la eficiencia en el consumo de los recursos disminuyendo las necesidades de materias primas. El mayor aprovechamiento de los recursos impone un cambio en la gestión de los residuos, transformándolos, en la medida de lo posible, en fuente de materias primas. Un ejemplo son los lixiviados de vertedero donde el contenido en nitrógeno puede ser utilizado como materia prima en la obtención de estruvita.
Investigadores del Departamento de Ingeniería Química de la UAM han conseguido precipitar estruvita a partir de estos efluentes. La calidad de este sólido y sus futuros usos como fertilizante obligan a llevar a cabo un tratamiento previo, preferiblemente con persulfato activado con temperatura, que permite reducir el contenido en materia orgánica y en metales. En esas condiciones, la estruvita que se obtiene cumple con los requerimientos que establece el RD 506/2013 para su empleo como fertilizante.
Departamento Ingeniería Química. UAM
Electroquímica microbiana para nuevas tecnologías ambientales.
El grupo Bioe del área de Ingeniería Química de la Universidad de Alcalá centra su investigación en las MET (tecnologías electroquímicas microbianas, por sus siglas en inglés). La electroquímica microbiana se sustenta en tres disciplinas interconectadas: la microbiología, la ingeniería y la electroquímica. El descubrimiento de microorganismos capaces de interaccionar con materiales conductores de la electricidad dio lugar hace más de una década al nacimiento de esta especialidad.
Grupo Bioe. Área de Ingeniería Química, Universidad de Alcalá
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ELIMINACIÓN DE CONTAMINANTES ORGÁNICOS EN AGUAS RESIDUALES MEDIANTE MÉTODOS ELECTROQUÍMICOS CON CATALIZADORES HETEROGÉNEOS
Investigadores del Grupo de Ingeniería Química y Ambiental de la URJC en colaboración con la Universidad Técnica de Dinamarca han demostrado que la presencia de partículas sólidas de perovskita, un óxido metálico con cobre, manganeso y lantano, en un sistema electroquímico de tratamiento de contaminantes orgánicos en agua, permite incrementar la eficiencia del sistema en un amplio rango de pH del agua residual, con una baja intensidad de corriente y voltaje aplicado, lo que conlleva a un menor coste eléctrico, y manteniendo una elevada estabilidad de las partículas sólidas, que pueden reutilizarse sin pérdida de actividad aparente. Los resultados más relevantes obtenidos de esta investigación son un claro avance respecto al gran desafío que supone proponer un sistema electroquímico donde se trabaje con un catalizador heterogéneo activo sea cual sea el pH natural del agua tratada, y fácilmente recuperable y reutilizable.
Grupo de Ingeniería Química y Ambiental – URJC
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EL LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUAS (LAGUA) RENUEVA SU ACREDITACIÓN POR LA NORMA UNE-EN ISO/IEC 17025
El laboratorio de Análisis de Aguas (LAGUA) pertenece al Departamento de Tecnología Química y Ambiental de la Universidad Rey Juan Carlos. Además de dar soporte a los grupos de investigación de la Universidad Rey Juan Carlos, el laboratorio forma parte de la Red Madrileña de Tratamientos Avanzados para Aguas Residuales con Contaminantes no Biodegradables (REMTAVARES), que proporciona asistencia a los grupos de investigación de las diferentes universidades madrileñas que forman el consorcio. El LAGUA tiene implementado un Sistema de Gestión de la Calidad basado en la norma UNE-EN ISO/IEC 17025. Con el fin de garantizar la calidad de los resultados proporcionados por el laboratorio, los sistemas de gestión y los procedimientos de análisis son auditados periódicamente. En particular, algunos de los ensayos realizados sobre aguas regeneradas (huevos de nematodos intestinales, sólidos en suspensión, turbidez) se encuentran acreditados por la Entidad Nacional de Acreditación de la Calidad (ENAC) con la referencia 1343/LE2501.
Laboratorio de Análisis de Aguas LAGUA – URJC
Tratamiento de taladrinas mediante oxidación húmeda con peróxido de hidrógeno asistida por microondas.
Las taladrinas son emulsiones de aceite en agua empleadas en el corte y moldeado de metales. Sirven como refrigerantes y lubricantes, alargando la vida útil de los equipos y previniendo la corrosión de las piezas. Los efluentes resultantes tienen una alta carga orgánica y baja biodegradabilidad, por lo que no pueden ser tratados en una EDAR convencional. Además, estas emulsiones están especialmente diseñadas para resistir altas temperaturas, con lo que su desestabilización y correcto tratamiento supone un reto.
Investigadores del Dpto. de Ingeniería Química de la Universidad Autónoma de Madrid han conseguido el tratamiento de taladrinas (0.5%w.) empleando procesos de oxidación catalítica asistidos por microondas. La utilización de microondas junto a catalizadores carbonosos (grafito) permite la generación de puntos calientes en su superficie. Éstos aumentan la eficiencia global del proceso, consiguiendo la ruptura de la emulsión en tan solo 10 min. Además, los efluentes del proceso están compuestos mayormente por ácidos carboxílicos de cadena corta, siendo biodegradables.
Departamento Ingeniería Química. UAM
Las taladrinas son emulsiones de aceite (0.5-5%w.) en agua (95-99.5%w.) empleadas en los procesos de corte y moldeado de metales. Entre sus propiedades, además de ser refrigerantes y lubricantes, ayudan en la eliminación de residuos (polvo, virutas metálicas) y son fungicidas y bactericidas. La composición exacta de las taladrinas es desconocida, ya que cada fabricante cuenta con una combinación diferente, protegida por secreto industrial. Normalmente cuentan con un aceite mineral, lo que confiere una alta carga orgánica (COT: 1-10 g/L); surfactantes, capaces de formar emulsiones muy estables aún a alta temperatura; fungicidas y bactericidas, que hacen que los efluentes resultantes no sean biodegradables (DBO5/DQO:0.13).
Los procesos de oxidación avanzada (POA) han sido ampliamente estudiados para el tratamiento de efluentes industriales de carga moderada-alta. Se basan en la generación de radicales de alto poder oxidante y baja selectividad, como los hidroxilo (HO•) e hidroperóxido (HOO•), capaces de degradar la materia orgánica. En los últimos años, la intensificación de estos procesos ha permitido aumentar la actividad catalítica de materiales de bajo coste, como los materiales carbonosos, aumentando asimismo la eficiencia de estas tecnologías. La radiación microondas es un método de intensificación muy interesante, ya que permite obtener un calentamiento del medio más homogéneo y, en combinación con materiales absorbedores de microondas, como los materiales carbonosos, se forman puntos calientes sobre su superficie. Estos puntos calientes son regiones de microplasma que pueden alcanzar hasta 1200ºC y que favorecen la generación de radicales y la eliminación de la materia orgánica1.
De esta forma, se ha logrado la degradación de taladrinas utilizando la oxidación húmeda catalítica con peróxido de hidrógeno asistida por microondas (MW-CWPO), empleando grafito como catalizador. En las condiciones óptimas: pH0: 9, grafito: 10 g/L, 15.7 g/L H2O2, empleando pulsos de microondas de 800 W, se ha logrado una completa demulsificación en tan solo 10 min, como se muestra en la Figura 1. Además, el efluente final. El mecanismo de degradación combina en primer lugar una adsorción asistida por el H2O2 sobre la superficie del catalizador y su posterior oxidación, inducida por la generación de puntos calientes. El proceso consigue una reducción del 82% de la materia orgánica, medida como Carbono Orgánico Total. El efluente, además de estar completamente clarificado, contiene mayormente ácidos acético, fórmico y malónico; siendo biodegradable (DBO5/DQO:0.93).
Los resultados de esta investigación han sido recientemente publicados en Separation and Purification Technology2.
Figura 1: Evolución de taladrina (0.5%w) en MW-CWPO.
Referencias:
1. A. L. Garcia-Costa, J. A. Zazo, J. J. Rodriguez, J. A. Casas. Intensification of catalytic wet peroxide oxidation with microwave radiation: Activity and stability of carbon materials. Separation and Purification Tecnology 209 (2019) pp. 301-306.
2. A. L. Garcia-Costa, Á. Luengo, J. A. Zazo, J. A. Casas. Cutting oil-water emulsion wastewater treatment by microwave assisted catalytic wet peroxide oxidation. Separation and Purification Technology, 257 (2021) 117940.
Procesos de electro-oxidación para la eliminación de ácido perfluoroctanoico (PFOA) en agua.
El ácido perfluoroctanoico (PFOA) está presente en nuestras vidas desde los años 1940. Este compuesto, presente en muchos objetos cotidianos como el recubrimiento de sartenes, polímeros (teflón) o espumas antincendios, supone ahora un grave problema medioambiental. La alta estabilidad de esta molécula, conferida por la alta fortaleza del enlace C-F, hace que sea muy difícil de eliminar mediante los tratamientos biológicos convencionales presentes en las EDAR.
Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid, en colaboración con el Laboratoire de Génie Chimique de la Université Toulouse III – Paul Sabatier, han utilizado la electro-oxidación como alternativa para la degradación de 100 mg/L de PFOA utilizando diamante dopado con boro (BDD) como ánodo y estudiando la influencia del cátodo sobre el proceso. Las reacciones de reducción que se dan sobre el cátodo son clave en la eliminación del PFOA. Así, empleando Pt como cátodo, es posible eliminar completamente el PFOA, con porcentajes de defluoración y mineralización del 58,6 % y 76%, respectivamente, al pH natural (pH:4) de la disolución inicial.
Departamento Ingeniería Química. UAM
El empleo de materiales carbonosos obtenidos a partir de lignina como mejora en la eliminación de contaminantes con efectos de disrupción endocrina.
El bisfenol A (BPA), compuesto catalogado como disruptor endocrino, ha suscitado una gran atención entre la comunidad científica en los últimos años debido a su efecto sobre la función reproductiva, además de provocar hipertensión y enfermedades cardiovasculares. Por ello, la eliminación de este compuesto de las aguas es un problema de carácter prioritario. Se han estudiado diferentes métodos para su eliminación, como la nano/ultrafiltración, procesos de oxidación avanzada o la adsorción. Entre ellos, destacan los procesos de adsorción debido a su simplicidad, alta eficiencia, bajos costes de operación y la ausencia de generación de subproductos. Los resultados del tratamiento de eliminación de BPA mediante adsorción se han realizado empleando tres adsorbentes carbonosos que presentan diferente estructura porosa. Así, se ha trabajado con un carbón activado comercial (F400), un carbón activado sintetizado a partir de lignina Kraft mediante impregnación con H3PO4 (KLP) y un xerogel obtenido mediante reacción de policondensación de resorcinol-formaldehído (RFX). Además, se ha estudiado la influencia de la matriz acuosa sobre el proceso de adsorción empleando diferentes matrices medioambientalmente relevantes, como un efluente hospitalario, agua de río y un efluente procedente de una planta de tratamiento de aguas residuales (EDAR).
Silvia Álvarez Torrellas-Grupo Universidad Complutense de Madrid