Proyectos
Intensificación de los procesos Electrocoagulación-Electro-oxidación en un solo reactor electroquímico para el tratamiento del efluente de la etapa de teñido con colorante negro en una industria textil
Resumen
Colombia ocupa el 6to puesto en el mundo en oferta hídrica, ca. 2100 m³/s, y el 16to per cápita (ca. 45000 m³). Sin embargo, en nuestro país el 80% de la población no tiene acceso al agua potable, el 49% de los municipios no cuentan con plantas de tratamiento de agua residual, y el 16% de estas no funcionan apropiadamente. Adicionalmente, el 20% del suelo presenta escasez en suministro del agua (DANE, 2020). Si Colombia quiere preservar sus fuentes hídricas, en cantidad y calidad, y hacer frente al panorama de déficit, debe abordar el tratamiento de las aguas residuales con una perspectiva de sostenibilidad y reutilización. Es necesario ir más allá de lo que indica la legislación vigente (Resolución 0631/2015 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, MADS) ya que los límites de emisiones son laxos con respecto a contaminantes persistentes y recalcitrantes (como es el caso de los colorantes de la industria textil) que, en condiciones de hidrólisis, pueden propagar su integridad nociva (Weber y Stickney, 1993). En Colombia, la industria textil juega un papel fundamental en su economía (ca. 12% del PIB) (Procolombia, 2017). Sus principales centros de producción se encuentran en Antioquia, Cundinamarca, Valle del Cauca, Eje Cafetero, y Atlántico. Sin embargo, no es posible ocultar el impacto negativo que sobre el medio ambiente generan sus aguas residuales. Uno de los colorantes más utilizados en la industria textil para teñir diferentes tipos de tejidos es el negro ácido 194 (NA194, CAS No. 61931-02-0, C40H24N6O14S2CrNa2 = 993.71 g/mol). Este colorante es del tipo azoico (incluye en su estructura el enlace (&#8722;N=N&#8722;)), es recalcitrante, cancerígeno, y tóxico. En el Eje Cafetero, diferentes empresas textiles utilizan el NA194 en sus procesos de teñido. Del monitoreo de sus efluentes, realizado en investigaciones previas del GI-PRISMA, se ha podido establecer que se trata de residuos con elevadas cargas de DQO y color (ca., 3800 mg O2/L y 50000 U-Pt-Co, respectivamente). Los métodos de tratamiento de efluentes empleados en la mayoría de las empresas regionales y nacionales se basan en metodologías de potabilización de agua. Estas no permiten eliminar los contaminantes y no generan un verdadero impacto en el mejoramiento de la calidad del agua. Frecuentemente, las empresas eligen usar agua potable para diluir sus efluentes antes del tratamiento y/o descarga a ecosistemas de agua dulce. Con esto tampoco logran los niveles permitidos de degradación y remoción de contaminantes (v.g., DQO < 400 mg O2/L, Res. 0631/2015 del MADS). A lo anterior se le debe sumar que el consumo de agua por la industria textil está entre 60 y 930 m³/tonelada de fibra procesada (Mathur et al., 2003). Así, el tratamiento eficiente de estas aguas residuales contribuirá a la solución de uno de los problemas ambientales de este sector productivo. En este proyecto se evaluará el desempeño del proceso intensificado de Electrocoagulación (EC)-Electro-oxidación (EO) para el tratamiento de agua industrial residual proveniente del proceso de teñido con el colorante NA194 realizado en una empresa textil de la región. Los procesos de EC y EO se combinarán, secuencialmente, en una única celda electroquímica lo que generará un sistema compacto con: compatibilidad medioambiental, versatilidad, eficiencia energética, facilidad para la automatización, y seguridad. Se usarán electrodos de aluminio y grafito, considerando su bajo costo, disponibilidad, y eficiencia. El proceso EC-EO se optimizará usando diseños experimentales, análisis de varianza estadística, el Método de la Superficie de Respuesta y algoritmos no lineales de optimización multivariable con el fin de maximizar la decoloración del efluente y la degradación de su materia orgánica y minimizar los costos operacionales totales. Así, se buscará mejorar la calidad del agua residual mediante la reducción de la contaminación, el uso eficiente de los recursos hídricos, y su ordenación sostenible.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN, CREACIÓN E INNOVACIÓN ARTICULADO CON LA FORMACIÓN EN LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2020-2021
Modalidad:Modalidad Única
Responsable