Evaluación de la factibilidad técnica y económica de la recuperación y reutilización de una solución ácida desde el proceso T-PHITE

Abstract

En términos económicos, se elaboraron flujos de caja proyectados y análisis de sensibilidad ante fluctuaciones de insumos críticos, con el fin de caracterizar la estabilidad financiera del proyecto. Ambos casos presentaron viabilidad económica, destacando el Caso 2 por su mayor estabilidad y mejor aprovechamiento del recurso ácido y, por otro lado, el Caso 1 se posicionó como una opción de menor inversión y operación más simple. El presente estudio evaluó la factibilidad técnica y económica de implementar un sistema de electrodiálisis (ED) para la recuperación y reutilización de una solución ácida utilizada en el proceso T-PHITE, específicamente en la etapa de lavado de carbón activado (CA). Se analizaron dos estrategias operacionales: el Caso 1, basado en la reutilización directa sin prelavado, y el Caso 2, que incorpora una etapa de prelavado previo al contacto con el ácido. Desde el punto de vista técnico, ambos casos demostraron ser viables, logrando remover el Zn+2 presente en la solución ácida y permitiendo su reutilización sin comprometer la calidad del CA final, manteniéndose por debajo del umbral de 1 ppm de Zn. La implementación del prelavado en el Caso 2 permitió extender la vida útil de la solución reutilizada hasta cuatro ciclos antes de requerir tratamiento por ED. Se identificaron como condiciones óptimas de operación una temperatura de 40 °C y una densidad de corriente de 250 A/m², las cuales permitieron un balance adecuado entre eficiencia de transporte iónico, consumo energético y estabilidad operativa. Las soluciones tratadas mediante ED mostraron un comportamiento comparable al de una solución ácida fresca, alcanzando porcentajes de remoción de Zn cercanos al 91 %. En términos económicos, ambos escenarios resultaron rentables, con indicadores positivos de VAN y TIR bajo distintas proyecciones de mercado. El Caso 2 destacó por su mayor estabilidad financiera frente a fluctuaciones en el precio del ácido sulfúrico y una menor frecuencia de reemplazo de membranas, lo que se tradujo en un mayor VAN y menor costo anual equivalente. Por su parte, el Caso 1 se posicionó como una alternativa de menor inversión inicial y operación más simple, adecuada para contextos de implementación progresiva. En conjunto, los resultados obtenidos validan la hipótesis planteada, confirmando que la tecnología de electrodiálisis, en conjunto con un adecuado pretratamiento, permite recuperar y reutilizar solución ácida de manera eficiente, sustentable y económicamente viable. El estudio sienta las bases para una futura implementación a escala piloto e industrial, orientada hacia un modelo de producción más circular y con menor impacto ambiental. This study evaluated the technical and economic feasibility of implementing an electrodialysis (ED) system for the recovery and reuse of an acidic solution used in the T-PHITE process, specifically during the washing stage of activated carbon (AC). Two operational strategies were analyzed: Case 1, based on direct reuse without prewashing, and Case 2, which incorporates a prewashing step prior to acid contact. From a technical perspective, both cases proved viable, achieving effective removal of Zn+2 from the acidic solution and allowing its reuse without compromising the quality of the final AC product, maintaining zinc concentrations below the 1 ppm threshold. The implementation of prewashing in Case 2 extended the useful life of the reused solution up to four cycles before requiring ED treatment. Optimal operating conditions were identified at 40 °C and a current density of 250 A/m², offering a balanced performance in terms of ionic transport efficiency, energy consumption, and system stability. The ED-treated solutions performed comparably to fresh acid, achieving zinc removal rates close to 91%. Economically, both scenarios were profitable, showing positive Net Present Value (NPV) and Internal Rate of Return (IRR) under various market projections. Case 2 stood out for its greater financial resilience against sulfuric acid price fluctuations and lower membrane replacement frequency, resulting in higher NPV and lower annual equivalent cost. Meanwhile, Case 1 emerged as a lower-cost and simpler alternative suitable for gradual implementation. Overall, the results validate the initial hypothesis, confirming that electrodialysis technology, combined with appropriate pre-treatment, enables efficient, sustainable, and economically viable acid recovery and reuse. The findings lay the groundwork for future pilot- or industrial-scale implementation aligned with circular production models and reduced environmental impact.