Hacia el Vertido Cero

La tendencia tecnológica que actualmente se da en el tratamiento de las aguas y los flujos residuales, cuyo objetivo máximo es obtener el mayor nivel de pureza en el agua de salida y el máximo nivel de secado de los lodos extraídos, esta dando lugar, cada vez con más frecuencia, a la aparición de rechazos líquidos concentrados que en muchas ocasiones presentan un difícil tratamiento, siendo destinados en la mayoría de los casos a su gestión como residuos, aun cuando su contenido en agua pueda ser incluso de hasta el 95%.

Esta tendencia es totalmente predecible si pensamos en la depuración de las aguas como en un sistema para la extracción de sólidos en suspensión o disueltos que se encuentran en el seno de la misma, la concepción clásica de los tratamientos de depuración vista desde un punto de vista generalista, disponiendo para ello de procesos concatenados que usan de todos los medios físicos, químicos y biológicos posibles para conseguir precipitar, coagular, flocular, decantar, flotar o filtrar dichos sólidos y separarlos del agua.

Sin embargo, es cuando la tecnología piensa en extraer el agua del flujo residual cuando podemos empezar a hablar del tan ansiado “vertido cero”, es decir, al cierre total del ciclo y a la recuperación de todo o casi todo el flujo de agua contaminada por un proceso determinado.

Para ello la tecnología dispone de los procesos térmicos de alto rendimiento, que permiten la evaporación de grandes cantidades de agua con bajos consumos de energía, permitiendo a su vez recuperar la mayor parte de la que escapa con estos flujos residuales habitualmente e incluso llevarla a se reutilización.

En este campo se han desarrollado considerablemente los Evaporadores al Vacío, procedentes fundamentalmente del sector de la alimentación, como una tecnología ya madura que se aplica actualmente al sector ambiental (tratamiento de aguas) con resultados más que satisfactorios.

El principio es bien sencillo y es aplicable a cualquier proceso de evaporación. La temperatura de ebullición del agua baja considerablemente en función de la presión a la que esté sometida, por lo que a menor presión menor temperatura es necesaria para evaporar el agua, llegando los evaporadores actuales a ser capaces de evaporar a temperaturas de 30ºC a 35ºC (con depresiones que llegan a los 33 mbar).

Estas bajas temperaturas llevan a que exista una alta eficiencia energética y a que el aporte de calor se pueda realizar desde flujos residuales, bombas de calor o mediante compresión mecánica del vapor.

En cualquiera de los casos, el resultado final es la obtención de un flujo concentrado, resultado de llevar prácticamente hasta el punto de saturación el flujo residual, pudiendo en algunos casos llegar incluso al residuo seco (5% de agua), utilizando equipos de concentración especiales denominados cristalizadores, aunque por lo general esto suele exceder el límite de la rentabilidad.

Los Evaporadores al vacío pueden llegar de esta forma a reducir hasta en un 95% los flujos residuales entrantes, con el ahorro de costes que esto pueden llegar a suponer para la industria en cuanto a gasto para su gestión, estando actualmente estos equipos gracias a estos ahorros en tiempos de amortización incluso por debajo de los dos años.

Más allá de la Evaporación al vacío llegan los procesos de Secado por Spray, también denominados Spray Dryer o secado por atomización, que dan una vuelta de tuerca más a los sistemas de evaporación de agua.

Estos procesos, sobradamente implantados en industrias como la farmacéutica o la alimentaria, donde se usan desde hace décadas para la fabricación de productos en formato polvo o encapsulados, comienzan a plantearse en la actualidad como una alternativa viable para su uso en el tratamiento final de flujos problemáticos.

El principio del proceso es incrementar la superficie libre del líquido a tratar al máximo posible, mientras se pone en íntimo contacto con aire caliente, lo que permite que la cantidad de agua sometida a evaporación en el momento sea la máxima posible, optimizando así su secado.

Para cumplir con este fin el corazón de los secadores de spray está en el sistema de atomización del flujo, que puede ser de tipo centrífugo (disco rotatorio), de boquilla a presión, o ultrasónico, y cuyo objetivo es conseguir generar nieblas homogéneas de microgotas que pueden ir de los 9 µm a los 250 µm.

Los secadores se diseñan siguiendo distintos patrones de flujo, con el fin último de que la mezcla aire caliente / niebla generada sea íntima, y el patrón de flujo de ambos disponga de un tiempo suficiente de contacto como para que se evapore todo el líquido.

Esta evaporación provoca una cesión de calor del aire entrante (que se enfría) para conseguir una evaporación rápida, mientras que el núcleo de la partícula generada, donde se concentran los sólidos, permanece a temperaturas bajas gracias al efecto de la propia evaporación del agua.

Al final lo que se consigue es una partícula totalmente seca (cerca del 4% de humedad) de granulometría controlada, que se puede manejar perfectamente gracias a su pequeño volumen y estado sólido sin que se generen los riesgos de contaminación de un líquido, y teniendo un coste de gestión mucho menor debido a su menor volumen. Todo ello sin contar con las posibilidades que se abren con el potencial de recuperación de compuestos o de recuperación del flujo de agua, que también se puede condensar para su aprovechamiento.

Estas tecnologías, unidas a las nuevas posibilidades que se abren en el terreno de la reingeniería de procesos para el aprovechamiento de corrientes de calor residuales, incluso a baja temperatura, así como la posibilidad de aplicar los últimos avances en energías renovables a estos procesos (como por ejemplo ocurre con las tecnologías de concentración solar de potencia para la generación de calor y/o frío de proceso), abren un futuro interesante en el tratamiento de flujos residuales, cerrando el ciclo y permitiendo el total aprovechamiento del agua usada en nuestros procesos.