Con este diseño se limpiaría el tinte rojo de ríos y quebradas

La ingeniera química Silvia Lucía Daza Pacheco, magíster en Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, explica que “mi iniciativa consiste en un diseño conceptual, es decir, la primera e importante fase de un proceso ingenieril que se emplea antes de empezar a construir, con el fin de prever costos, reducir materiales e identificar el espacio disponible e idóneo para ubicar el equipo, entre otros factores; con números y planos se puede saber qué tan preciso es el modelo en su tiempo de operación”.

La investigadora propone usar los procesos avanzados de oxidación llamados o BAP, un sistema de tratamiento en el cual se usa peróxido de hidrógeno y bicarbonato como tratamiento de limpieza y desinfección. También utiliza cobalto, un elemento químico que por sus propiedades magnéticas hace que las moléculas de colorante se rompan con mayor facilidad, diseminándolas.

Una de las desventajas de este sistema de limpieza es que en la solución de agua pueden quedar partículas de cobalto o BAP homogéneo; para evitar que esto suceda, la ingeniera utilizó una especie de arcillas pilarizadas (esferas) que harían las veces de soporte al cobalto para recuperar ese catalizador (encargado de aumentar la velocidad de una reacción química en el agua).

“Al agregar las arcillas pilarizadas este sistema ya adquiere otro nombre: BAP heterogéneo, por lo que el fin del diseño conceptual era determinar cuál de las dos tecnologías se adecuaba mejor al tratamiento”, menciona.

Para evaluar ambos diseños utilizó la matriz de Pugh, una “tabla” en la que se analizan criterios como: costos de operación y de tratamientos, materia prima, reciclamiento de la materia prima, tiempos de operación y volúmenes de los equipos.

El método se aplicó mediante un test a expertos tanto en química como en industrias alimenticias de Manizales, y con sus respuestas se decidió si el reactor se pone en serie, es decir intercalados, o en paralelo: uno enseguida del otro, como un efecto dominó.

“Con números y ecuaciones se identificó que el sistema en serie implicaría menos costos a la hora de instalarlo en una industria, menos volúmenes de reacción y ocupación de espacio”, señala la ingeniera.

El sistema se evaluó analizando un caudal residual de 144 m³ de agua residual por día, con una concentración de colorante de 50 partes por millón, y con el método utilizado (tanques en serie) se lograría una concentración final de 2,55 partes por millón.

¿Cómo funciona?

Primero, el agua entra por una especie de mezclador en el que están el bicarbonato y el cobalto, que hace las veces de catalizador; luego ingresa el agua coloreada, se mezcla todo, y posteriormente pasa por cuatro niveles más (los tanques dosificadores) que reducen aún más la partícula del colorante con peróxido de hidrógeno.

Para este caso, los dos primeros reactores tendrían 1,95 m de alto por 1,56 m de diámetro, el tercero 1,58 m y 1,26 m, y el cuarto 1,38 m por 1,10 m respectivamente.

Después de mezclar la decoloración va bajando a medida que pasa por cada reactor, desde 0,470 hasta llegar al último con una concentración de 0,952 de Ponceau 4R.

El método es tan eficaz, que el diseño ingenieril garantiza decoloraciones superiores al 97 % en cerca de 2 horas, con 50 mg del tinte por 1 litro de agua; además es bastante económico, ya que este sistema BAP fue estimado en 10,11 dólares por metro cúbico de agua.