{"id":133461,"date":"2018-01-25T11:41:57","date_gmt":"2018-01-25T10:41:57","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/?p=133461"},"modified":"2018-01-25T11:41:57","modified_gmt":"2018-01-25T10:41:57","slug":"nuevo-tratamiento-mas-eficaz-y-economico-para-la-depuracion-de-aguas-residuales-del-sector-farmaceutico","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/2018\/01\/25\/133461","title":{"rendered":"Nuevo tratamiento m\u00e1s eficaz y econ\u00f3mico para la depuraci\u00f3n de aguas residuales del sector farmac\u00e9utico"},"content":{"rendered":"

Un equipo de investigadores del Grupo de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica y Ambiental de la Universidad Rey Juan Carlos ha realizado un estudio t\u00e9cnico y econ\u00f3mico del tratamiento de un agua residual farmac\u00e9utica mediante un proceso combinado de oxidaci\u00f3n avanzada tipo Fenton y tratamiento biol\u00f3gico. Actualmente, la planta farmac\u00e9utica emplea la tecnolog\u00eda de oxidaci\u00f3n Fenton como tratamiento \u00fanico. Dicho tratamiento resulta muy efectivo, pero conlleva un elevado consumo del oxidante empleado (per\u00f3xido de hidr\u00f3geno) y, adem\u00e1s, opera a 120 \u00b0C. En el proceso combinado se ha estudiado la oxidaci\u00f3n Fenton como pretratamiento a un tratamiento biol\u00f3gico, disminuyendo el aporte de oxidante (un 65% menos) y reduciendo la temperatura a 70 \u00b0C. En estas condiciones se consigue aumentar la biodegradabilidad del agua residual, y alcanzar una elevada reducci\u00f3n de la DQO tras el tratamiento biol\u00f3gico posterior, con valores incluso superiores a los obtenidos por el proceso Fenton como tratamiento \u00fanico. Asimismo, el empleo del proceso combinado Fenton\/biol\u00f3gico permite reducir el coste por metro cubico de agua tratada un 36% respecto al proceso Fenton \u00fanico actualmente usado en la planta farmac\u00e9utica.<\/p>\n

Grupo de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica y Ambiental – URJC<\/em><\/p>\n

Los procesos biol\u00f3gicos son el tipo de tratamiento m\u00e1s econ\u00f3mico para la depuraci\u00f3n de aguas residuales. Sin embargo, ciertas aguas residuales, especialmente las generadas por diferentes sectores industriales, contienen sustancias t\u00f3xicas, no biodegradables o simplemente inhibitorias para la acci\u00f3n de los microorganismos. En el caso particular de las aguas procedentes de sector farmac\u00e9utico de plantas de s\u00edntesis qu\u00edmica, nos encontramos con efluentes de un elevado contenido en disolventes, que normalmente son recuperados previo al tratamiento, y una baja biodegradabilidad debido a los distintos compuestos org\u00e1nicos empleados en la formulaci\u00f3n de los productos (Gadipelly y col., 2014). Los procesos de oxidaci\u00f3n avanzada tipo Fenton son un tratamiento muy efectivo para la oxidaci\u00f3n de una gran variedad de contaminantes org\u00e1nicos no susceptibles al tratamiento biol\u00f3gico, pudiendo alcanzar su oxidaci\u00f3n total hasta di\u00f3xido de carbono y agua dependiendo de las condiciones de operaci\u00f3n (Tekin y col., 2006; Su y col., 2016; P\u00e9rez y col., 2017). Sin embargo, el incremento de su eficacia va asociado a un mayor consumo de oxidante (per\u00f3xido de hidr\u00f3geno) y a una temperatura de operaci\u00f3n m\u00e1s elevada, la cual es en ocasiones no auto-sostenible por la exotermicidad del proceso de oxidaci\u00f3n. Ambos factores son cr\u00edticos en la econom\u00eda del tratamiento (Wang y col., 2016). Sin embargo, los procesos de oxidaci\u00f3n Fenton pueden utilizarse tambi\u00e9n como pretratamiento para producir una oxidaci\u00f3n parcial a compuestos m\u00e1s biodegradables que puedan ser degradados en un tratamiento biol\u00f3gico final de afino mucho m\u00e1s econ\u00f3mico (Trapido y col., 2017). Con esta idea, investigadores de la Red Madrile\u00f1a de tratamiento de aguas residuales (REMTAVARES) han realizado un estudio de viabilidad t\u00e9cnica y econ\u00f3mica de un proceso combinado de oxidaci\u00f3n Fenton y tratamiento biol\u00f3gico para el tratamiento de un efluente residual de una planta farmac\u00e9utica de s\u00edntesis qu\u00edmica, la cual tiene actualmente implantado.<\/p>\n

La Figura 1 muestra una representaci\u00f3n esquem\u00e1tica del proceso implementado actualmente en la industria farmac\u00e9utica (Fenton) y el proceso combinado de oxidaci\u00f3n Fenton y tratamiento biol\u00f3gico.<\/p>\n

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Figura 1.<\/strong> Representaci\u00f3n esquem\u00e1tica del proceso llevado a cabo en la planta (Fenton) y el proceso combinado propuesto (Combinaci\u00f3n).<\/p>\n

El proceso Fenton instalado en la planta farmac\u00e9utica consiste en una etapa inicial de acidificaci\u00f3n, el reactor de oxidaci\u00f3n y dos etapas finales de neutralizaci\u00f3n y decantaci\u00f3n para la precipitaci\u00f3n y separaci\u00f3n de las sales met\u00e1licas de hierro y cobre empleadas como catalizador. El reactor opera presurizado a 1,5 atm, 120\u00b0C, pH 3 y un tiempo de residencia de 60 minutos. Como resultado de la decantaci\u00f3n se genera un fango met\u00e1lico que es retirado por un gestor autorizado. En el proceso combinado se incluye adem\u00e1s de las etapas del tratamiento Fenton mencionadas, un biorreactor de funcionamiento secuencial tipo SBR que permite el tratamiento y separaci\u00f3n del fango mediante ciclos de llenado, reacci\u00f3n, decantaci\u00f3n, vaciado y re-suspensi\u00f3n del fango. El reactor de oxidaci\u00f3n Fenton en el proceso combinado opera a una temperatura de 70\u00b0C. El aporte de oxidante (per\u00f3xido de hidr\u00f3geno) se reduce un 65% y el de catalizador (sulfatos de hierro y cobre) se incrementa un 300%. El tiempo de residencia del reactor Fenton se alarga a 90 minutos. Tras las etapas de neutralizaci\u00f3n y decantaci\u00f3n, el efluente resultante se lleva a un reactor biol\u00f3gico secuencial (SBR) que opera con un tiempo de residencia hidr\u00e1ulico (TRH) de 2 d\u00edas y un tiempo de residencia celular (TRC) de 20 d\u00edas.<\/p>\n

El tratamiento Fenton del proceso \u00fanico en las condiciones de operaci\u00f3n de la planta alcanza una reducci\u00f3n de DQO del 85%. En el proceso combinado, el tratamiento Fenton logra una menor reducci\u00f3n de DQO (49%) pero si un incremento significativo de la biodegradabiliad del efluente (97%), que posibilita el tratamiento biol\u00f3gico posterior. Tras el tratamiento biol\u00f3gico se alcanza una reducci\u00f3n final de DQO del 97% con niveles de concentraci\u00f3n de DQO de vertido inferiores a los legislados. El NT experiment\u00f3 una reducci\u00f3n del 32% en el proceso combinado, fruto de la eliminaci\u00f3n producida en el tratamiento biol\u00f3gico alcanzando una concentraci\u00f3n en el efluente de 140 \u00b1 15 mg\/L, ligeramente superior al valor legislado (125 mg\/L), pero con margen de mejora en el tratamiento biol\u00f3gico para incrementar su capacidad de desnitrificaci\u00f3n. La concentraci\u00f3n de hierro y cobre, metales empleados como catalizador en el proceso Fenton, fueron inferiores a los valores legislados de vertido tras las correspondientes etapas de neutralizaci\u00f3n y decantaci\u00f3n.<\/p>\n

Los dos procesos mencionados fueron simulados mediante el programa SuperPro Designer v9.5 de Intelligent Technologies. Asimismo, se realiz\u00f3 el an\u00e1lisis econ\u00f3mico de ambos procesos, estim\u00e1ndose los costes de inversi\u00f3n de capital y los costes anuales de operaci\u00f3n (Tabla 2). El an\u00e1lisis se realiz\u00f3 considerando una capacidad de tratamiento de 312 m3<\/sup>\/d\u00eda durante 322 d\u00edas\/a\u00f1o. Los costes directos de inversi\u00f3n del proceso combinado son m\u00e1s del doble que los del proceso Fenton, como consecuencia de la incorporaci\u00f3n del biorreactor y de un tanque pulm\u00f3n de regulaci\u00f3n de caudal previo a dicho biorreactor (ambos representan un 46% de los costes directos totales del proceso combinado). Sin embargo, los costes anuales de operaci\u00f3n del proceso combinado disminuyen en aproximadamente la mitad respecto a los del proceso Fenton. Esto se debe principalmente al menor consumo de per\u00f3xido de hidr\u00f3geno y a la disminuci\u00f3n de la temperatura de operaci\u00f3n del proceso Fenton en el proceso combinado. La mayor producci\u00f3n de fangos (met\u00e1lico y biol\u00f3gico) del proceso combinado, y en consecuencia de los costes de gesti\u00f3n asociados, no suponen una contribuci\u00f3n importante a los costes de operaci\u00f3n (aprox. un 10 %), y los costes de operaci\u00f3n del tratamiento biol\u00f3gico apenas alcanzan un 11% de dichos costes. Por tanto, la reducci\u00f3n de un 65% del consumo de per\u00f3xido de hidr\u00f3geno en el tratamiento Fenton del proceso combinado respecto al proceso Fenton como tratamiento \u00fanico de la planta farmac\u00e9utica, resulta cr\u00edtico en la econom\u00eda del proceso. El ahorro en el consumo de per\u00f3xido permite compensar el aumento de los costes de gesti\u00f3n de los fangos y de los costes de operaci\u00f3n del tratamiento biol\u00f3gico. De este modo, considerando tambi\u00e9n los costes de amortizaci\u00f3n del capital invertido, el coste de tratamiento del agua residual farmac\u00e9utica puede reducirse de los 25 \u20ac\/m3<\/sup> para el proceso Fenton como tratamiento \u00fanico, a los 16 \u20ac\/m3<\/sup> en el proceso combinado.<\/p>\n

Bibliograf\u00eda<\/span><\/strong><\/p>\n