Arístides Sotomayor - Tecnologías limpias y medio ambiente en el sector industrial peruano

• Aumenta la fertilidad del suelo y el rendimiento de los cultivos.

• Proporciona a las plantas nutrientes fundamentales.

• Mejora la estructura y porosidad del suelo.

• Aporta materia orgánica al suelo.

• Acrecienta la permeabilidad del suelo para que retenga en mayor grado la humedad.

Debido a que los biosólidos contienen patógenos, es recomendable someterlos a algún proceso de desinfección. Hay varios métodos de desinfección que pueden ser utilizados, entre los cuales se encuentran los siguientes:

• Desinfección por radiación ultravioleta. La radiación UV se utiliza como agente desinfectante, debido a que cuando llega al interior de un microorganismo produce la descomposición fotoquímica de la estructura celular. Este método no es efectivo en los lodos, porque estos protegen a las partículas sólidas e impiden el paso de la radiación UV.

• Desinfección con ozono. El ozono se usa como medio de desinfección en aguas potables y aguas residuales tratadas, porque su poder oxidante destruye o inactiva las enzimas de los microorganismos. La desventaja, en el caso de los lodos, es que puede oxidar la materia orgánica presente, lo que ocasiona un alto consumo de ozono para formar peróxidos y superóxidos, como aldehídos y cetonas, de naturaleza altamente tóxica.

• Desinfección por cloración. La desinfección por medio de cloro no es una opción viable, porque favorece la formación de los trihalometanos, los cuales son de naturaleza tóxica al reaccionar con el material orgánico presente.

• Desinfección con calor. La desinfección de los biosólidos con calor es una alternativa altamente viable para asegurar la disposición final de los lodos, ya que el calor no induce la formación de sustancias tóxicas colaterales y su efectividad es alta: inactiva a los patógenos más comunes encontrados en los biosólidos. Si se pretende utilizar los biosólidos directamente como fertilizante y mejorador de suelos, los microorganismos patógenos y no patógenos presentes mueren después de un cierto tiempo. Su período de supervivencia en el suelo está en función de las condiciones de temperatura, humedad, grado de insolación, nivel de materia orgánica y microflora.

El tratamiento terciario es la etapa final en el tratamiento de aguas y efluentes. Su finalidad es aumentar la calidad del efluente, según los estándares establecidos por los organismos competentes, antes de su vertido al medio receptor (mar, río, lago, zonas agrícolas, etcétera). Un reto recurrente en la industria es la separación de partículas para obtener un producto de mayor pureza. La respuesta se ha encontrado en el uso de tecnologías de membrana para la separación de sustancias disueltas o dispersas en medios fluidos o fluidizados, como el agua.

Esta etapa se compone de varios métodos que se pueden aplicar en una planta de tratamiento, ya que cada uno es específico. En ellos, se articulan conceptos físicos, fisicoquímicos y de mecánica de fluidos, que permiten la interacción de las sustancias que forman los sistemas según alguna de sus características, como el tamaño de las partículas, la difusividad, la viscosidad y la carga iónica, entre otras. Sirven como medios de retención en las diferentes condiciones operacionales de presión, temperatura, pH, atracción eléctrica, etcétera. Entre ellos, la filtración tangencial es un proceso que se diferencia de los métodos convencionales. Consiste en la separación de sólido y líquido mediante una membrana que tiene un componente de fluido presurizado, donde el flujo del material por filtrar circula tangencialmente a la superficie de la membrana, y solo una parte del agua y las partículas con menor diámetro que el tamaño del poro logran atravesar (permeado) la membrana. El resto del agua y las partículas de mayor tamaño son rechazados (véase la figura 1.13). El principio aplicado en este método es la diferencia de presión entre ambos lados de la membrana, conocida como presión transmembrana, además de la porosidad, cuya función es la retención de las partículas de diferente tamaño (Sulem et al. , 2014). Por ello, es importante indicar cuál es el diseño de los equipos que se utilizan en la filtración tangencial y reducir el cambio de medios filtrantes debido a la colmatación y a la incrustación de partículas por la presión de trabajo.

Figura 1.13

Esquema de sistema de filtración tangencial

Elaboración propia

En el tratamiento del agua o de efluentes, se aplica la tecnología de membranas para la separación de partículas microscópicas inferiores a 10 –5m, que puede ser en medios filtrantes, intercambio de iones y desinfección. A continuación, se describen brevemente los diferentes métodos utilizados en el tratamiento terciario de aguas o efluentes en el ámbito internacional.

a. Microfiltración (MF)

Opera con membranas de porosidad entre 0,05 µm y 10 µm y para diferencias de presiones de hasta 2 bar. Se utiliza principalmente para separar las partículas en suspensión y la clarificación del agua.

b. Ultrafiltración (UF)

Funciona con presiones cuyo rango varía entre 2 a 10 bar y la porosidad de la membrana es menor que en la MF. Debido a la porosidad menor, estas membranas son apropiadas para la desinfección de las aguas y la clarificación.

c. Nanofiltración (NF)

La membrana es más densa (menor porosidad) y requiere la aplicación de mayores presiones que oscilan entre 10 y 50 bar. Con estas membranas se logra retener sales multivalentes como el sulfato de magnesio, y se obtienen aguas desalinizadas y muy puras.

d. Ósmosis inversa (OI)

La ósmosis es el fenómeno fisicoquímico que implica la difusión de moléculas de disolvente a través de una membrana semipermeable desde una zona de mayor concentración de disolvente a una zona de menor concentración de disolvente. El Diccionario de la lengua española define ósmosis como el paso de disolvente, pero no de soluto, entre dos disoluciones de distinta concentración separadas por una membrana semipermeable. La intensidad en el paso del disolvente está en función de la temperatura, la concentración y las características de los iones. La membrana semipermeable es selectiva y deja pasar algunas sustancias a través de ella. En la figura 1.14, (a) representa la situación inicial y (b) es el sistema en equilibrio cuando las moléculas de disolvente pasan a la zona de menor concentración. La diferencia de presión cuando el sistema llega al equilibrio se denomina presión osmótica (Ps). La ósmosis inversa es el proceso inverso a la ósmosis y consiste en aplicar una presión (P) mayor a la presión osmótica para que partículas de disolvente pasen de la zona de menor concentración a la zona de mayor concentración (c). La ósmosis inversa (OI) sirve principalmente para la desalinización de aguas marinas, salobres y contaminadas; se usan las membranas selectivas de gran permeabilidad para el agua y se fabrican especialmente para cada proceso; la presión requerida puede llegar hasta los 80 bar (Sulem et al. , 2014).

En la mayoría de los casos, los sistemas de ósmosis inversa requieren de un adecuado tratamiento previo para evitar que las membranas se bloqueen a causa de sedimentos, dureza, materia orgánica, bacterias, sílice, óxidos metálicos e incluso cloro. Normalmente, se necesita de un sistema de tratamiento posterior, ya que el agua que sale del proceso de ósmosis inversa suele ser más ácida que el agua o efluente que ingresa para su tratamiento, puesto que contiene CO 2disuelto (Hernández, 2010). El tratamiento posterior consiste en un proceso de neutralización y remineralización (véase la figura 1.15).