Existen numerosos procesos químicos para el tratamiento de residuos que se utilizan en conjunto con otros métodos. Estos métodos incluyen calcinación, precipitación, catálisis, electrólisis, hidrólisis, neutralización, fotólisis, clorinólisis, oxidación y reducción.
Calcinación: La calcinación es un proceso bien establecido de un solo paso para el tratamiento de residuos complejos que contienen componentes orgánicos e inorgánicos en suspensiones, lodos, alquitrán y soluciones acuosas, mediante calentamiento a temperaturas elevadas en ausencia de aire para eliminar los volátiles. Su aplicación real se encuentra en la recalcinación de lodos de cal de plantas de tratamiento de agua, coquización de residuos pesados y alquitranes de operaciones de refinería de petróleo, concentración y reducción de volumen de residuos líquidos radiactivos y tratamiento de lodos de refinería que contienen hidrocarburos, fósforo y compuestos de calcio, magnesio, hierro y aluminio.
Electrólisis: La electrólisis es un proceso en el cual tienen lugar reacciones de oxidación o reducción en la superficie de electrodos conductores sumergidos en un electrolito bajo la influencia de un potencial aplicado. Este método es aplicable a cualquier componente que lleve una carga electrónica positiva o negativa. El uso más común de este método es para recuperar metales pesados tóxicos de importancia económica a partir de soluciones concentradas. Por ejemplo, el cobre, el cromo y el cadmio se pueden recuperar de soluciones de desecho. La electrólisis no es muy útil para los residuos orgánicos. Se ha aplicado a pequeña escala para la oxidación de residuos de cianuro. Durante el proceso pueden producirse emisiones de gases. En caso de que estos gases sean peligrosos, se requiere un tratamiento adicional (lavado).
Neutralización: La neutralización es un proceso para ajustar el pH de una solución de residuos a cerca de 7 (neutral) mediante la adición de un ácido o una base. Los residuos pueden experimentar cambios químicos y físicos como precipitación o liberación de un gas como resultado de una reacción química. El proceso tiene amplia aplicación en líquidos acuosos y no acuosos, suspensiones y lodos, y se utiliza ampliamente en el tratamiento de residuos. Algunas aplicaciones incluyen licor de decapado, drenaje de minas, residuos ácidos y alcalinos, residuos de galvanoplastia, entre otros. La neutralización se lleva a cabo en reactores de proceso en lotes o continuos mediante la mezcla de corrientes ácidas y alcalinas o mediante el paso de residuos ácidos a través de camas de piedra caliza. También se puede aplicar la adición de soluciones de bases concentradas como sosa cáustica o carbonato de sodio a líquidos ácidos o dióxido de carbono comprimido a corrientes de residuos básicos. La elección de un ácido o una base depende de los requisitos del proceso y de su costo. La cal y el ácido sulfúrico son baratos, pero su uso aún está limitado. El tratamiento de residuos que contienen sulfato con cal produce sulfato de calcio como precipitado. Sin embargo, la sosa cáustica y el carbonato de sodio son más caros pero se utilizan ampliamente. La neutralización de residuos que contienen cianuro y sulfuro resulta en la liberación de gases tóxicos como cianuro de hidrógeno y sulfuro de hidrógeno. Estos residuos requieren dispositivos de tratamiento especial para la neutralización, como un lavador.
Clorinólisis: Este proceso se aplica a residuos orgánicos clorados, que finalmente se convierten en tetracloruro de carbono (CCl4). En este proceso, la alimentación orgánica se introduce en un reactor a 9000F junto con gas cloro a 20 atmósferas. El cloro reacciona con los hidrocarburos para formar tetracloruro de carbono, además de otros productos clorados que se eliminan mediante destilación. Este proceso solo es aplicable a corrientes de residuos que contienen residuos orgánicos adecuados. Además, la clorinólisis produce ácido clorhídrico y gas fosgeno como efluentes, que deben tratarse posteriormente. La fuga de cloro es otro peligro asociado con este proceso.
Oxidación: La oxidación es un proceso que implica la transferencia de uno o más electrones. Esto se puede llevar a cabo mediante la adición de un agente oxidante o a través de la electroquímica. Este proceso se utiliza para la desintoxicación de residuos peligrosos; la oxidación del cianuro a cianato y su posterior descomposición en CO2 y N2 es un buen ejemplo. Los metales pueden oxidarse a su estado de oxidación más alto, lo que los vuelve insolubles y recuperables como precipitado. Algunas aplicaciones industriales incluyen la oxidación de cianuro con cloro y ozono a cianato. El ozono junto con la luz ultravioleta se utiliza para oxidar compuestos orgánicos halogenados, que suelen ser resistentes a la oxidación solo con ozono. El cianuro, el fenol, los compuestos de azufre y los iones metálicos se pueden oxidar con peróxido de hidrógeno. El permanganato de potasio (KMnO4) es un excelente agente oxidante que reacciona con aldehídos, mercaptanos, fenoles y ácidos insaturados. Se ha utilizado para destruir compuestos orgánicos en aguas residuales y potables. La forma reducida de KMnO4 es dióxido de manganeso, que se puede eliminar del agua mediante filtración.
Reducción: En el proceso de reducción, los electrones se transfieren de una especie química reactiva al compuesto químico que se está reduciendo. Como resultado de esta transferencia, el estado de valencia del compuesto químico se reduce. El compuesto resultante puede volverse menos tóxico o más fácil de precipitar. En este proceso, el agente reductor puede ser un gas, una solución o un polvo dividido. La reacción de reducción se sigue de una etapa de separación, como la precipitación, para eliminar los compuestos reducidos. Por ejemplo, el cromo se utiliza en industrias como el acabado de metales, la fabricación de productos químicos inorgánicos, el recubrimiento de bobinas, la protección contra la corrosión, la formación de aluminio, la fabricación de hierro y acero, la fabricación electrónica, el curtido de cuero y la fabricación de productos farmacéuticos. El cromo es una sustancia química muy tóxica en su estado Cr6+, mientras que el Cr3+ es mucho menos tóxico y puede precipitarse en soluciones alcalinas. Por lo tanto, la reducción del cromo (Cr6+ a Cr3+) se lleva a cabo con metabisulfito de sodio y bisulfito de sodio. Otras aplicaciones incluyen la reducción del mercurio con borohidruro de sodio (NaBH4) y la reducción del plomo con hidruro de metal alcalino (MH).