Láminas de titanio reforzadas eliminarían cromo cancerígeno de aguas residuales

Este novedoso método de doble acción busca sacarle mejor provecho a los residuos, para lo cual aplica dos fases de la industria del cromado: primero utiliza el agua residual que queda del “niquelado”, y esta le concede las propiedades moleculares a la lámina de titanio para que actúe en la segunda fase, que son los desechos de cromo producidos por el “recubrimiento” en la pieza de metal.

La ingeniera química Solvey Santacruz Zambrano, de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, explica que “este proceso nace por iniciativa del Grupo de Investigación Física del Plasma de la Universidad, ya que algunas industrias del Eje Cafetero no hacen un proceso adecuado de purificación de estos líquidos, que se podría realizar de una forma sencilla, práctica y económica”.

Para el caso de estudio, la ingeniera utilizó las aguas residuales vertidas por una industria de Armenia (Quindío) en las que constató una elevada concentración de cromo hexavalente por tanque de cromado; allí se generan alrededor de 89 partes por millón de este compuesto, una proporción extremadamente alta si se considera el nivel permitido por el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, que en la Resolución 0631 de 2015 estableció que esta debe ser máximo de 0,5 partes por millón.

Pruebas de cargas eléctricas

Las láminas de titanio son piezas de metal cuadradas, que por sus propiedades magnéticas resultan útiles para generar una reacción por rayos UV o energía solar, actúan como catalizadores; en el mercado nacional estas no superan los 100.000 pesos, incluso las venden por kilo o por hoja para hacer los cortes deseados.

La primera fase consiste en sumergir la lámina en un líquido de 320 mililitros de color verde “rico en electrolitos”, cargado con iones de níquel, cloro y sulfato, los cuales salen de la muestra del agua residual de la primera etapa del cromado que consiste en el niquelado.

Posteriormente se le aplica una carga eléctrica de 363,7 voltios durante 7 minutos, para que los componentes del líquido se adhieran a la estructura molecular del dióxido de titanio de la lámina, la cual genera una capa superficial sobre esta, técnica conocida como oxidación electrolítica por plasma.

Mediante un análisis estructural del material se puede percibir que la lámina que inicialmente estaba en una fase amorfa o desorganizada, con la capa de plasma entre a una fase organizada del dióxido de titanio, que de manera gráfica representa una detección de anatasa y rutilo determinando así que la placa está lista para usarse.

Detectar la incorporación de los iones a la lámina de titanio también es posible mediante una técnica de espectroscopia de energía dispersiva, la cual identifica por colores la presencia de estos en el material, en pequeños puntos: el sulfato se ve púrpura, el níquel azul, el titanio verde, y el oxígeno rojo.

Después del alistamiento de las láminas se introducen en el agua residual del proceso final del cromado, lo cual se hizo con una muestra en laboratorio y otra en la empresa. A las muestras se les aplicó un método de colorimetría llamado diphenylcarbazide, sustancia que le da un tono rojizo y violeta, que cuanto más intenso indica una mayor presencia de cromo hexavalente.

A este último paso se le conoce como fotocatálisis, que consiste en reducir el cromo hexavalente presente a un cromo trivalente, aclarando el agua turbia. “La idea es que visualmente no se perciba el tono violeta”, indica el investigador.

Para que las láminas actúen se les suministra una luz ultravioleta o artificial, por medio de una lámpara o panel de luz led, y en solo 30 minutos pasa de una concentración de alrededor de 20 partes por millón del cromo hexavalente a alrededor de 0,05 partes por millón.