LA IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN EN EL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES DE REFINERÍA

Investigadores del Grupo de Ingeniería Química y Ambiental (GIQA) de la URJC en colaboración con investigadores de REPSOL han propuesto un tratamiento eficaz para aumentar la biodegradabilidad de las aguas residuales procedentes de una refinería de petróleo.

Grupo de Ingeniería Química y Ambiental – URJC

El agua residual que se genera en una refinería resulta de la mezcla de efluentes de diferentes procesos con distintas características. El tratamiento del agua residual recolectada de todos esos procesos sigue un tratamiento estándar que incluye una separación inicial de la materia particulada de la fase acuosa, tratamiento primario y un tratamiento biológico secundario. Existen determinados efluentes acuosos que contienen compuestos de elevada toxicidad para los microorganismos presentes en los reactores biológicos y suponen un grave problema en el funcionamiento de las depuradoras de aguas residuales en las refinerías. Por este motivo, se buscan tecnologías que puedan aplicarse a efluentes concretos de refinería antes de ser llevados a la planta de depuración. Entre estas tecnologías se encuentran los procesos de oxidación avanzada que permiten la mineralización completa de contaminantes orgánicos transformándolos en dióxido de carbono y agua, o su degradación parcial hacia otros productos más sencillos de degradar y de menor toxicidad para poder ser tratados posteriormente en el tratamiento biológico convencional de las depuradoras de aguas residuales de la refinería.

Investigadores del Grupo de Ingeniería Química y Ambiental de la URJC, y en colaboración con investigadores de Repsol Technology Lab, están desarrollando conjuntamente un proyecto de Doctorado Industrial de la CAM, cuyo objetivo principal es el desarrollo de estrategias de tratamiento para incrementar la biodegradabilidad de corrientes de aguas residuales generadas en operaciones de refino y petroquímica con elevada toxicidad. Para ello, están explorando y optimizando tecnologías convencionales de oxidación para alcanzar condiciones de operación que degraden contaminantes orgánicos de máxima toxicidad, transformándolos en productos biodegradables, y con una demanda de energía y químicos mínima, para lograr una alternativa de tratamiento en refinería sostenible y de reducido impacto ambiental.

En este estudio se ha propuesto un proceso de oxidación avanzada que son aquellos “procesos de tratamiento de aguas en condiciones de presión y temperatura cercanas a las ambientales y que implican la generación de radicales hidroxilo altamente oxidantes en cantidades suficientes para purificar el agua”. En concreto un proceso tipo Fenton, que se trata de un sistema catalítico homogéneo en el cual una sal de hierro, habitualmente FeSO4, genera radicales gracias a la interacción con peróxido de hidrógeno, como se muestra en la Figura.

Los resultados obtenidos, publicados en la revista científica Journal of Environmental Chemical Engineering, muestran una eliminación casi completa de furfural hacia compuestos de menor peso molecular y más biodegradables a una temperatura moderada y una concentración de peróxido de hidrógeno baja.

Estudio de las condiciones de operación

Las aguas residuales provenientes de refinería y con alto contenido de furfural (76 g/L) han sido tratadas mediante un proceso Fenton convencional a un pH inicial de 3. Se ha estudiado la influencia de la temperatura, el peróxido de hidrógeno inicial y la concentración de catalizador de hierro. Se ha observado que condiciones de operación que promueven una elevada generación de radicales hidroxilo (64 g/L de peróxido de hidrógeno, una temperatura superior a 50 °C o una concentración de catalizador superior a 1,26 g/L), han conducido a la formación de compuestos poliméricos de elevado peso molecular que no son biodegradables (humins). Por el contrario, en condiciones de operación menos intensivas en cuanto a la generación de radicales hidroxilo, o con una corriente de furfural más diluida (aprox. 3 g/L), se observó que se podía alcanzar la eliminación del furfural sin la formación de los compuestos poliméricos mencionados. Por tanto, el tratamiento de corrientes de aguas residuales altamente concentradas en furfural, requiere de condiciones de operación muy controladas de temperatura y concentraciones de peróxido de hidrógeno y catalizador, que permitan evitar reacciones de condensación de furfural y compuestos intermedios de oxidación, que lejos de depurar el agua, producen productos poliméricos más complejos y no biodegradables.

Los investigadores concluyen que este trabajo demuestra que el proceso Fenton puede ser utilizado para el tratamiento in situ de corrientes de aguas residuales que contienen furfural a compuestos más biodegradables. Pero para ello, las condiciones de operación (temperatura, concentración de peróxido de hidrógeno y carga de catalizador) deben controlarse y optimizarse dependiendo de la concentración de furfural para evitar la formación de compuestos poliméricos (humins) y favorecer la oxidación de furfural a productos más biodegradables como ácidos carboxílicos de bajo peso molecular.

 

González, C., Pariente, M.I., Molina, R., Masa, M.O., Espina, L.G., Melero, J.A., Martínez, F., 2021. Study of highly furfural-containing refinery wastewater streams using a conventional homogeneous Fenton process. J. Environ. Chem. Eng. 9. https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104894

 

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