Vista de la planta de oxidación supercrítica diseñada en la universidad de Cádiz. Esta tecnología ofrece una mayor flexibilidad de operación, permite el tratamiento de residuos acuo-oleosos y ahora está disponible para su explotación comercial.

La oxidación hidrotérmica es un proceso ecológico de alto rendimiento para el tratamiento de residuos, que presenta una elevada aplicabilidad comercial en el tratamiento de residuos orgánicos acuosos, y que es particularmente relevante para el tratamiento de aceites sintéticos (incluyendo los fluidos de corte y aceites de motor). La eliminación completa de dichos efluentes es prácticamente imposible con las técnicas tradicionales, debido a la dificultad que implica romper la emulsión, mientras que la oxidación supercrítica permite rendimientos de eliminación próximos al 100% a una muy elevada velocidad de operación.

Tecnología

Este proceso se basa en la oxidación total de materia orgánica utilizando agua a alta presión y temperatura como medio de reacción y aire u oxígeno como oxidante. Al emplear agua en condiciones de presión y temperatura superiores a su punto crítico (definido por 374 ºC y 220 atm), los aceites son solubles en este medio, obteniéndose una única fase homogénea de reacción en la que los compuestos orgánicos y el oxígeno están en íntimo contacto siendo rápida (orden de segundos) y completamente oxidados hasta obtener productos inocuos – principalmente CO₂ y H₂O-, sin formación de dioxinas, NO_x, SO_x, CO u otros productos de oxidación incompleta.

La universidad de Cádiz recientemente ha realizado un estudio exhaustivo del tratamiento de un alto rango de compuestos representativos de los principales efluentes generados por las industrias de mecanizado (clasificadas como residuos peligrosos en la actual normativa) mediante oxidación hidrotérmica.

El diseño realizado por el grupo de investigación ha conseguido alcanzar una eliminación mayor del 99% de los residuos en solo unos segundos. Sobre la base de estos resultados, se considera que el sistema diseñado representa un avance significativo en la eliminación de residuos peligrosos, ofreciendo una alternativa comercialmente viable y ecológica al almacenamiento de residuos tóxicos en depósitos o estanques.

Diseño del sistema

El grupo de investigación Análisis y Diseño de Procesos con Fluidos Supercríticos de la universidad de Cádiz, integrado por Enrique Martínez de la Ossa, Juan Ramón Portela, Enrique Nebot y Jezabel Sánchez. han patentado un novedoso diseño de planta de oxidación hidrotérmica.

Este diseño, entre otros aspectos innovadores, presenta dos líneas de alimentación independientes. Asimismo, esta nueva planta ofrece una serie de ventajas importantes en cuanto a la versatilidad de operación en comparación a los diseños alternativos de sistemas de oxidación hidrotérmica existentes, entre las que destacan la oxidación completa de residuos industriales insolubles, que sería imposible eliminar mediante otras técnicas.

La primera línea de alimentación lleva una corriente de residuos oleosos al reactor, mientras que la segunda línea introduce residuos insolubles. La primera línea es presurizada y precalentada hasta las condiciones de operación adecuadas antes de ser introducidas al reactor. La segunda línea de alimentación es solamente presurizada e introducida al reactor, sin que sea precalentada.

Las condiciones de operación supercríticas se mantienen en el reactor, donde los residuos oleosos se vuelven completamente solubles. El agente oxidante, una corriente de aire presurizada y precalentada, se introduce entonces, de manera que comienza la reacción de oxidación.

Además, conforme se introduce la corriente de residuos insolubles en el reactor en ausencia de agua, la potencia necesaria para la bomba de alta presión se reduce significativamente, permitiendo un mayor control sobre el proceso de reacción. En el caso de que se produzcan altas presiones o temperaturas, el sistema de control corta la corriente de alimentación de residuos insolubles, mientras que se mantiene la corriente acuosa. Esto permite al sistema volver rápidamente a las condiciones de operación adecuadas, sin la necesidad de parar la planta.

Una vez que la reacción ha tenido lugar, la corriente de salida del reactor es enfriada y despresurizada hasta condiciones ambientales, y se hace pasar por un separador gas-líquido, en el que se obtiene una fase acuosa inocua así como una fase gaseosa que contiene principalmente dióxido de carbono y nitrógeno.

La planta consta de un reactor adiabático tubular aislado térmicamente, fijado a intercambiadores de calor concéntricos para aprovechar la energía generada durante el proceso de reacción. La planta opera en régimen autotérmico, sin la necesidad de suministro externo de calor, que reduce considerablemente los costes de operación.

Ventajas

Aplicaciones industriales

• Este diseño es adecuado para el tratamiento de cualquier tipo de residuos oleosos. Su gran ventaja se encuentra en la capacidad de tratar directamente fases oleosas, aceites lubricantes, fluidos de corte, etc.
• El proceso elimina posteriores etapas de tratamiento físico-químico y produce un efluente final con una DQO muy por debajo de 500 mg/L.
• La oxidación en agua supercrítica elimina completamente los contaminantes, de manera que desde el punto de vista medioambiental presenta una gran ventaja sobre los procesos convencionales que producen lodos tóxicos que necesitan ser inertizados y posteriormente depositados en vertederos.
• Los diseños convencionales de oxidación hidrotérmica no permiten la inyección directa de los residuos en el reactor. El diseño de la Universidad de Cádiz, por tanto elimina las dificultades asociadas al bombeo de mezclas bifásicas.
• El efluente final del proceso cumple holgadamente las normativas medioambientales de los países más exigentes, por lo que esta tecnología puede ser recomendable frente a normativas futuras más restrictivas.
• El proceso desarrollado permite abordar el tratamiento de numerosos residuos industriales, incluso de los no solubles en agua. Además, al alimentar los residuos concentrados, sin dilución en agua, se simplifica el equipamiento del bombeo a alta presión.
• La existencia de dos líneas de alimentación independientes mejora el control de la planta.
• El empleo de un sistema de control automático permite mejorar el rendimiento y la seguridad de la planta. En caso de sobrepresión del sistema o exceso de temperatura, no es necesario detener la planta completamente, siendo más sencillo y rápido el restablecimiento de las condiciones de operación.
• El proceso puede auto mantenerse térmicamente e incluso generar un exceso de energía que podría ser aprovechado a nivel industrial.
• La planta de proceso es compacta y de dimensiones mucho menores que los tratamientos convencionales, lo que conlleva un ahorro de espacio en la empresa.

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