Introducción:
En la búsqueda de soluciones efectivas para la gestión de residuos, se han desarrollado diversas tecnologías de reciclaje que permiten recuperar componentes valiosos a partir de desechos. Estas tecnologías abarcan la recuperación de líquidos a partir de líquidos, líquidos a partir de sólidos, sólidos a partir de sólidos, sólidos a partir de gases, entre otros. En este artículo, exploraremos algunas de las tecnologías de reciclaje más comunes y su aplicación en la separación de distintos tipos de materiales.
Separación vapor-líquido:
Existen dos técnicas importantes utilizadas para separar el vapor del líquido:
Destilación:
La destilación es el proceso de separación en fase líquida más ampliamente utilizado para recuperar componentes orgánicos de corrientes de desechos peligrosos. Este método se basa en calentar el líquido para convertirlo en vapor, el cual posteriormente se condensa de nuevo en líquido. La destilación puede realizarse mediante destilación fraccionada continua (DFC) o por destilación en lotes. La DFC se utiliza para líquidos con puntos de ebullición cercanos, mientras que en el proceso en lotes se pueden separar líquidos con amplias diferencias de puntos de ebullición. Sin embargo, la destilación no puede utilizarse para separar residuos espesos, como lodos o fangos.
Evaporación:
La evaporación es una técnica que se emplea para eliminar compuestos volátiles y disolventes líquidos de suspensiones, barros, sólidos en suspensión o sólidos disueltos. El objetivo de la evaporación es concentrar una solución que contiene un soluto no volátil en un disolvente volátil. Esto se logra calentando la solución que contiene los sólidos para evaporar el líquido y obtener una solución más concentrada. Existen diferentes tecnologías de evaporación, como la evaporación en tanques abiertos, la evaporación de efecto múltiple, el secado en tambores, el secado en tubos, el secado con agitador, entre otros. Por ejemplo, la eliminación de finas hebras de caña de azúcar de la melaza en la industria azucarera es un ejemplo de secado en tambor para separar sólidos de líquidos.
Separación sólido-líquido:
Las técnicas disponibles para la separación de sólidos y líquidos incluyen la filtración, la centrifugación y la sedimentación.
Filtración:
La filtración es el proceso mediante el cual se eliminan partículas sólidas en suspensión de un líquido. El líquido que contiene partículas sólidas se hace pasar a través de un medio poroso, como una tela, un lienzo, un papel, una pantalla o una capa de arena, obteniendo así un líquido claro. El tipo de medio poroso utilizado depende del tamaño de las partículas sólidas. Para partículas pequeñas se utilizan filtros con poros muy pequeños, mientras que para partículas más grandes se puede emplear arena. El flujo del líquido puede ser por gravedad, presión positiva o vacío. La elección del medio depende del tamaño de la partícula sólida.
Centrifugación:
La centrifugación es la separación de sólidos y líquidos bajo la influencia de la fuerza centrífuga. El líquido que contiene diferentes partículas con densidades diferentes se hace girar a una velocidad muy alta en un sistema cerrado, donde se asientan en el fondo según su densidad. Esta técnica se utiliza comúnmente como paso preliminar antes de utilizar otro método de reciclaje adicional.
Sedimentación:
La sedimentación se basa en el principio de la fuerza de gravedad para separar partículas sólidas de líquidos. Las partículas pequeñas se depositan en el fondo de los tanques de sedimentación. Esta técnica no es intensiva en energía y se utiliza principalmente para corrientes de desechos que contienen tanto líquidos como sólidos con una baja concentración de sólidos contaminados.
Separación líquido-líquido:
La separación líquido-líquido se puede lograr mediante dos métodos: extracción con solventes y decantación.
Extracción con solventes:
En este método, se extraen moléculas orgánicas, metales solubles y otros materiales de corrientes acuosas y no acuosas mediante el uso de otros solventes orgánicos. Aunque es una técnica muy establecida, rara vez se utiliza para tratar contaminantes. Solo algunos contaminantes orgánicos, como los CFC y los fenoles, se eliminan mediante esta técnica. Es posible concentrar previamente el contaminante y recuperarlo mediante este método.
Decantación:
Cuando se mezclan dos líquidos inmiscibles, el que contiene el contaminante se puede separar del otro en función de sus densidades. El líquido se introduce en un tanque de decantación donde un líquido de alta densidad se permite que se asiente en el fondo y se separan las dos capas. Por ejemplo, el proceso de decantación se utiliza para separar aceites de corte de los residuos.
Recuperación de solutos:
Hasta ahora hemos discutido la gestión de residuos de un soluto en un solvente. Ahora vamos a abordar la recuperación de solutos para su reutilización. Existen diferentes métodos de recuperación de solutos, como la precipitación, el intercambio iónico, la ultrafiltración y la ósmosis inversa.
Precipitación:
Este método implica la alteración del equilibrio iónico para producir un precipitado insoluble. Se añade un agente precipitante, como soda cáustica, cal, sulfuro, sulfato o carbonato, a diferentes soluciones según sea necesario para precipitar los metales de interés. Se requiere conocimientos previos para llevar a cabo la precipitación. La mayoría de los metales recuperados de las corrientes de desechos se precipitan mediante esta técnica. Por ejemplo, el cromo y el cadmio se precipitan en forma de sulfuros. La precipitación es un método eficaz y confiable de tratamiento. El lodo resultante puede ser reprocesado para la recuperación de metales o para su disposición final.
Intercambio iónico:
El intercambio iónico es un proceso en el cual los iones solubles de metales, ácidos inorgánicos y orgánicos se absorben en una superficie sólida que contiene especies transportadoras de carga opuesta en una columna o lecho. Luego, se tratan los lechos de columna para eliminar específicamente los metales, iones, ácidos adsorbidos, y así sucesivamente. Los iones recolectados mediante este proceso pueden ser inofensivos o perjudiciales, dependiendo de si se necesita reutilizarlos o desecharlos. Por ejemplo, la aplicación común del intercambio iónico es el método de recuperación de cromo hexavalente a partir de desechos de galvanoplastia. Otros ejemplos incluyen la eliminación de cobre y plomo en la fabricación de latón y baterías, respectivamente.
Ultrafiltración:
Se utiliza una membrana con un tamaño de poro muy pequeño para eliminar solutos o coloides de corrientes de desechos presurizados. Retiene las partículas más grandes y permite el paso del disolvente y las partículas pequeñas de interés. Mediante este proceso, se pueden filtrar partículas muy pequeñas de iones metálicos para su uso en la industria de pinturas electroforéticas. Las partículas de mayor tamaño retenidas se devuelven al tanque de pintura electroforética para su reutilización.
Ósmosis inversa:
La ósmosis inversa es un proceso mediante el cual un soluto se permite mover a través de una membrana semipermeable bajo la influencia de un gradiente de concentración. Este proceso puede eliminar compuestos orgánicos e inorgánicos disueltos de una corriente acuosa, permitiendo que las moléculas del disolvente pasen a través de la membrana y retengan las moléculas del soluto. La membrana puede ser micro o mesoporosa, iónica o no iónica. Se aplica un gradiente de presión suficiente a la solución concentrada para superar la presión osmótica y forzar un flujo neto a través de la membrana hacia una fase diluida. Este proceso aumenta constantemente la concentración del soluto en un lado de la membrana, mientras que un solvente relativamente puro se transporta a través de la membrana. Se pueden separar iones y compuestos moleculares pequeños en solución verdadera de un disolvente mediante esta técnica. Este proceso se utiliza ampliamente en plantas desalinizadoras de agua de mar, donde se obtiene agua purificada a partir de una alta concentración de sal en el agua de mar. En la industria de fabricación de metales, este método de purificación se utiliza en emulsiones de herramientas de corte mezcladas con aceite y agua, que contienen una alta concentración de metales. Una unidad de ósmosis inversa separa el aceite del agua para su reutilización.
Conclusiones:
Las tecnologías de reciclaje desempeñan un papel crucial en la gestión de residuos industriales, permitiendo la recuperación de componentes valiosos y reduciendo el impacto ambiental. Las técnicas de separación vapor-líquido, sólido-líquido y líquido-líquido mencionadas en este artículo ofrecen una amplia gama de opciones para tratar diferentes tipos de materiales y corrientes de desechos. Es importante seleccionar la tecnología de reciclaje adecuada según las características del residuo y los componentes a recuperar. Además, es esencial cumplir con las regulaciones ambientales y de seguridad aplicables para garantizar un tratamiento adecuado de los desechos. Con el avance continuo de la tecnología, es probable que se desarrollen nuevas técnicas de reciclaje y mejoren las existentes, lo que nos permitirá lograr una gestión de residuos más eficiente y sostenible en el futuro.