DISEÑO DE UN PROCESO CONTINUO DE BIOSORCIÓN

Abstract

En Chile, buena parte de la contaminación de aguas es producto de metales pesados, generados por la gran minería del cobre. Entre los métodos más comúnmente utilizados para remover iones metálicos desde RILes se encuentran: osmosis inversa, electrodiálisis, intercambio iónico y la precipitación química, entre otros. Las principales desventajas de estos métodos radican en que la recuperación del metal no es completa, poseen un gran consumo de reactivos y de energía, y generan lodos tóxicos u otros residuos que requieren la disposición cuidadosa. Es aquí donde surge el proceso de biosorción, como una alternativa atractiva para la recuperación de metales pesados. La biosorción puede ser definida como un proceso que aprovecha la característica que poseen ciertos tipos de organismos, para retener y concentrar los metales pesados en su estructura, desde soluciones acuosas diluidas, a través de mecanismos fisicoquímicos. En la presente investigación se pretende determinar la viabilidad del cochayuyo como material biosorbente de cobre. Estableciendo la capacidad de biosorción y regeneración del alga en una operación continua. Primero se determinó mediante pruebas de contacto batch, que el ácido sulfúrico era el mejor regenerante para el alga, luego se realizaron experiencias de biosorción y regeneración continua, variando flujo y concentración de alimentación y altura de lecho. Las pruebas fueron realizadas en una columna de vidrio con lecho fijo de algas y flujo descendente. Se determinó que las mejores condiciones de operación para la biosorción eran: un flujo de 30 [mL/min], y un lecho de 20 [cm] de altura. Obteniéndose capacidades de biosorción de 10 y 6 [mg/g] y concentración del efluente de 200 y 100 [mg/L], cuando se alimentó el RIL a 300 y 150 [mg/L] de cobre respectivamente. Se obtuvieron buenos resultados de capacidad de regeneración del alga, en el mejor de los casos se llegó a eliminar el 97% del cobre presente originalmente en el alga, con una capacidad de desorción del regenerante de 160 [mg/L]. Este resultado se logró cunado se operó con una concentración del regenerante de 10 %p/p en ácido sulfúrico, flujo de alimentación de 30 [mL/min], y una altura de lecho de 15 [cm]. Con la información recopilada se propuso un proceso de biosorción continua para tratar 100 [m3/h] de un RIL contaminado con cobre. Se diseó para dos condiciones de alimentación, RIL a 300 y 150 [mg/L] de cobre respectivamente. Para ambos casos se determinó que el diseo no es técnicamente factible, ya que se requiere una cantidad de alga muy elevada, incluso superior a la disponible en el país. Además en ninguno de los casos se lograría cumplir con la concentración de efluente que cumpla con el límite de la normativa nacional vigente (DS90). Por su parte para la regeneración del alga también se concluye que no es técnicamente factible, ya que se necesita una gran cantidad de ácido sulfúrico para el proceso. Para ambos casos en conjunto, significaría disponer mensualmente de 4.500 [m3] de ácido concentrado. Un valor excesivo si consideramos que esta cantidad es casi el 2% de la oferta a nivel nacional de este producto. El análisis económico, también determinó que no es factible este proceso, el costo de tratamiento asciende a la suma de 20,3 [US$/m3], considerando biosorción y la posterior regeneración del alga. Valor muy superior al de otros tratamientos cuyos costos no superan 1[US$/m3].Ni siquiera si el alga se pudiera reutilizar infinitas veces después de su regeneración, el proceso seria económicamente factible, ya que el solo gasto en ácido genera un costo de operación de 3,6 [US$/m3]. En conclusión la durvillaea antarctica no es un buen material biosrbente.