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VALORIZACION Y APROVECHAMIENTO CORRIENTES RESPEL -septiembre-2021

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APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
1
CORPORACION AUTONOMA REGIONAL DE
CUNDINAMARCA - CAR
DIRECCIÓN DE EVALUACIÓN, SEGUIMIENTO Y CONTROL
AMBIENTAL – DESCA
Realizado: ALEJANDRO CERON GUERRERO
2021
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE RESPEL
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
2
Bogotá, D.C.
TABLA DE CONTENIDOS
1.
2.
3.
4.
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
5
6.
7
8
9
10
11
OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS ESPECIFICOS
ALCANCE
DEFINICIONES
APROVECHAMIENTO y VALORIZACION
CELDA DE SEGURIDAD
DISPOSICION FINAL
RIESGO AMBIENTAL
REMEDIACION
TRATAMIENTO
ULTRAFILTRACION
ANTECEDENTES
NORMATIVIDAD EN COLOMBIA
TRATAMIENTO CORRIENTE Y29: Compuestos de Mercurio
TRATAMIENTO CORRIENTE Y Y21 Compuestos de Cromo
TRATAMIENTO CORRIENTE A1180
TRATAMIENTO CORRIENTE Y21: Compuestos de plomo
TRATAMIENTO CORRIENTE Y23: Compuestos de zinc
5
5
5
6
6
6
6
6
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
3
LISTA DE TABLAS
Tabla 1
Tabla 2
Tabla 3
Tabla 4
Tabla 5
Tabla 5
Alternativas de aprovechamiento de RESPEL
Tecnología innovadora para tratamiento RESPEL
Proyectos de aprovechamiento y valorización de RESPEL
Normatividad en Colombia
Tecnologías para tratamiento de aguas contaminadas con
mercurio
Componentes pilas primarias
6
9
10
11
15
28
LISTA DE FIGURAS
Figura 1
Celda de seguridad
6
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
4
Figura 2
Figura 3
Figura 4
Figura 4
Figura 5
Figura 6
Ultrafiltración
Ciclo de contaminación por Mercurio
Fuentes de contaminación por Cromo
6
1- OBJETIVOS GENERALES
1.1. Identificar alternativas de aprovechamiento y valorización de corriente de
RESPEL en proceso de ser dispuestos en celdas de seguridad en concordancia
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
5
con la línea estratégica 2 del PGIRESPEL de la CAR: APROVECHAMIENTO Y
TRATAMIENTO DE RESPEL consagrada en el acuerdo CAR 045 de 2019.
2- OBJETIVOS ESPECIFICOS
2.1. Revisión e identificación de tecnologías e información importante e innovadora
para el tratamiento de RESPEL.
2.2. Revisión e identificación de información concerniente a valorización y
aprovechamiento de RESPEL.
3. ALCANCE
Este documento presenta el resultado de una investigación en tecnología e
información a fin de articular un espacio de búsqueda de información y desarrollos
innovadores e importantes en la gestión de las corrientes de RESPEL enumeradas
a continuación:
CORRIENTE 1 Y29 Mercurio, compuestos de mercurio Hg
CORRIENTE 2 Y21 Compuestos de Cromo hexavalente Cr+6
CORRIENTE 3 A1180 Montajes eléctricos y electrónicos de desecho o restos de
estos4 que contengan componentes como acumuladores y otras baterías incluidos
en la lista A, interruptores de mercurio, vidrios de tubos de rayos catódicos y otros
vidrios activados y capacitadores de PCB, o contaminados con constituyentes del
Anexo I (por ejemplo, cadmio, mercurio, plomo, bifenilo policlorado) en tal grado que
posean alguna de las características del Anexo III (véase la entrada correspondiente
en la lista B B1110) centrando la investigación en el tratamiento y
aprovechamiento de elementos que contengan mercurio y plomo.
CORRIENTE 4 Y31 Plomo y compuestos de plomo Pb
CORRIENTE 5 Y23 Compuestos de zinc Zn.
La selección de estas 5 corrientes se realiza considerando su alto poder
contaminante y afectación a la salud, las cantidades generadas en los años 2019 a
2020, las posibilidades técnicas de aprovechar este tipo de RESPEL en procesos
productivos que sean atractivos económicamente para la industria y a su vez
protejan y conserven el medio ambiente.
El presente documento es un aporte a la gestión que realiza la CAR en los campos
de APROVECHAMIENTO Y TRATAMIENTO DE RESPEL y en la INVESTIGACION.
4. DEFINICIONES
4.1 APROVECHAMIENTO y/o VALORIZACION
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
6
Es el proceso de recuperar el valor remanente o el poder calorífico de los materiales
que componen los RESPEL. Promover este tipo de manejo hace parte importante
de la estrategia de una política de manejo de residuos peligrosos.
Dentro de las alternativas de aprovechamiento de RESPEL tenemos la tabla 1,
basados en la sección B del ANEXO IV del documento POLITICA AMBIENTAL
PARA LA GESTION INTEGRAL DE RESIDUOS O DESECHOS PELIGROSOS. La
sección B comprende todas las operaciones con respecto a materiales que son
considerados o definidos jurídicamente como desechos peligrosos y que de otro
modo habrían sido destinados a una de las operaciones indicadas en la sección A.
(7)
Tabla 1. Alternativas de aprovechamiento RESPEL.
R1
Utilización como combustible (que no sea en la incineración directa) u
otros medios de generar energía
R2
Recuperación o regeneración de disolventes
R3
Reciclado o recuperación de sustancias orgánicas que no se utilizan
como disolventes
R4
Reciclado o recuperación de metales y compuestos metálicos
R5
Reciclado o recuperación de otras materias inorgánicas
R6
Regeneración de ácidos o bases
R7
Recuperación de componentes utilizados para reducir la contaminación
R8
Recuperación de componentes provenientes de catalizadores
R9
Regeneración u otra reutilización de aceites usados
R10
Tratamiento de suelos en beneficio de la agricultura o el mejoramiento
ecológico
R11
Utilización de materiales residuales resultantes de cualquiera de las
operaciones numeradas de R1 a R10
R12
Intercambio de desechos para someterlos a cualquiera de las
operaciones numeradas de R1a R11
R13
Acumulación de materiales destinados a cualquiera de las operaciones
indicadas en la sección B
4.2 CELDA DE SEGURIDAD o RELLENO DE SEGURIDAD
Infraestructura de ingeniería ubicada en la zona en la cual se realiza la disposición
final de los residuos, permite controlar la contaminación que pueden ocasionar
los residuos peligrosos a través de una disposición adecuada, evitando que estos
se dispersen y puedan generar un problema de salud y al medio ambiente.
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
7
Figura 1. Celda de seguridad
4.3 DISPOSICION FINAL
Aislamiento y confinamiento de los RESPEL, en especial los no aprovechables, en
lugares especialmente seleccionados, diseñados y aprobados para evitar la
liberación de contaminantes que puedan afectar al medio ambiente y la salud
humana.
En el caso de residuos peligrosos lo más común es el confinamiento en rellenos de
seguridad. Esta tecnología consiste en la disposición en el suelo utilizando obras
civiles especialmente diseñadas.
4.4 RIESGO AMBIENTAL
Riesgo resultante de la exposición a un peligro ambiental potencial. Los peligros
ambientales pueden ser químicos específicos o mezclas químicas como el humo del
tabaquismo pasivo y el del escape de automóviles. También puede haber otros
peligros como gérmenes patógenos, el agotamiento del ozono estratosférico, el
cambio climático y la escasez de agua.
4.5 REMEDIACION
4.6 TRATAMIENTO
Conjunto de operaciones, procesos o técnicas mediante los cuales se modifican las
características de los residuos o desechos peligrosos, teniendo en cuenta el riesgo
y grado de peligrosidad de los mismos, para incrementar sus posibilidades de
aprovechamiento y/o valorización o para minimizar los riesgos para la salud humana
y el ambiente. (4)
4.7 ULTRAFILTRACION
Filtración por membranas en la cual la presión hidrostática fuerza un líquido contra
una membrana semipermeable. Los sólidos suspendidos y los solutos de alto peso
molecular son retenidos, mientras que el agua y los solutos de bajo peso molecular
atraviesan la membrana. Este proceso de separación es usado en industria e
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
8
investigación para purificar y concentrar soluciones macromoleculares. La
ultrafiltración es aplicada en casos de flujo cruzado o flujo sin salida.
Las membranas usadas en la ultrafiltración tienen poros más grandes que las
usadas en la nano filtración y la ósmosis inversa (ver figura 9) y es por lo tanto la
menos costosa de los tres, es útil para la separación de materiales delicados puesto
que es un método que no desnaturaliza en la separación.
Figura 2. Ultrafiltración.
5. ANTECEDENTES
La dirección de Laboratorios e Innovación Ambiental – DLIA, genero un documento
denominado INFORME DE VIGILANCIA TECNOLOGIA E INTELIGENCIA
COMPETITIVA SOBRE ALTERNATIVAS PARA EL APROVECHAMIENTO,
VALORIZACION Y TRATAMIENTO DE LA GESTIÓN DE RESIDUOS PELIGROSOS
(RESPEL), que recopila 5 documentos de tecnología innovadora para el tratamiento
de RESPEL, además de 4 proyectos de aprovechamiento y valorización de RESPEL.
Un ejemplo de las opciones que se tiene para tratar, aprovechar y valorizar diferentes
tipos de RESPEL, que pueden ser aplicados en la jurisdicción de la CAR, luego de
evaluar técnica y económicamente cada opción disponible en el mundo. Desde los
puntos de vista ambientales, salud, economía y eficiencia de los procesos productivos
implementar una tecnología de recuperación y aprovechamiento de RESPEL ofrece
grandes ventajas.
De igual manera en nuestro continente países como Perú, Brasil, México, Argentina y
USA, generan estudios similares para identificar tecnologías y desarrollos innovadores
que permitan el tratamiento, aprovechamiento y valorización de los RESPEL. En cada
uno de estos países, existen instituciones públicas y privadas que se encargan de
realizar estas investigaciones, documentarlas, evaluarlas y socializarlas entre la
comunidad científica, la industria, la comunidad educativa y la sociedad civil; algunos
ejemplos: México (Universidad Nacional Autónoma de México –UNAM), Perú (Oficina
General de Investigación y Transferencia Tecnológica – OGITT), USA (Environmental
Protection Agency – EPA), Chile (Comisión Nacional de Medio Ambiente – CONAMA)
entre otras.
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
9
TABLA 2 Tecnología innovadora para tratamiento de RESPEL
Numero
1
2
3
4
5
TITULO
DESCRIPCION
Uso de la tecnica solidificacion /
estabilizacion empleando residuos de
biomasa rica en lignina para tratar metales
Tratamiento de residuos
pesados. Se evaluaron cemento Portland y
peligrosos utilizando
compuestos puzolanicos. Aplicación de
inmovilazacion con cemento y
fibras naturales de desechos ricos pruebas TCLP.
https://repositoriotec.tec.ac.cr/bitstream/han
en lignina
dle/2238/3011/informe_final.pdf?sequence=
1&isAllowed=y
Detoxificacion residuos
peligrosos mediante tratamientos
biologicos y fotocataliticos y su
combinacion
RFID TECHNOLOG Y FOR
HAZARDOUS WASTE
MANAGEMENT AND TRACKING.
Determinacion de una mezcla
optima a incinerar, residuos
peligrosos y de manejo
especial;para facilitar tratamiento
termico y disminuir los niveles de
emisiones contaminantes al
ambiente.
Aplicación de la tecnologia de
membranas en el tratamiento de
residuos liquidos altamente
peligrosos
Degradación, mineralización y
detoxificación de residuos tóxicos: fenol,
formaldehído, resinas fenólicas, 4-nitrofenol
y etilenglicol, de manera aislada y
combinada, ofreciendo una solución
eficiente especialmente en zonas en las
cuales los proceso tradicionales no aplcian.
https://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?codig
o=80006
Sistema de tecnología RFID con 3
componentes: etiquetas, lectores y
software operativo. Identificar de manera
segura los componentes de un RESPEL y
poder realizar seguimiento del material.
https://journals.sagepub.com/doi/pdf/10.117
Tratamiento térmico por incineración de una
“Mezcla Óptima” de RESPEL, como opción
viable ambiental y socioeconomicamente.
RESPEL libre de organoclorados y metales
pesados. Sistema de oxidacion termica
ENVIROCLEAN 500 Analisis de emisiones
al aire, al agua y de las cenizas
resultantes.https://tesis.ipn.mx/xmlui/bitstre
am/handle/123456789/9608/66.pdf?sequen
ce=1&isAllowed=y
Aplicar tecnología de membranas al
tratamiento de desechos líquidos peligrosos
de CAR. Se escogieron 2 RESPEL líquidos
generados en el Laboratorio de Servicios
Químicos y Microbiológicos (CEQIATEC).
Antes de usar la membrana, el liquido
recibe tratamiento de neutralizacion.
https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?cod
igo=4835858
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
10
Tabla 3. Proyectos de aprovechamiento y valorización de RESPEL
Numero
1
TITULO
DESCRIPCION
Nanomateriales para transformación catalítica
de biomasa y RESPEL a compuestos de alto
valor tecnico. Investigacion en 2 etapas
probando 2 metales para producir
Enviromentally Friendly Paths For nanocatalizadores usados en produccion de
Wastes and Biomass Valorization Hiddrogeno y benzaldehido.
https://helvia.uco.es/xmlui/handle/10396/19294
seleccionar las alternativas de aprovechamiento
y valorización de los residuos peligrosos: 2
tecnicas de aprovechamiento de llantas usadas
y 5 alternativas de valorizacion del este
RESPEL.
2
Selección de alternativas de
aprovechamiento y valorizacion
de RESPEL generados en la
Industria Colombiana de Llantas
S.A. MICHELÍN, PLANTA
CHUSACÁ.
3
2 alternativas de valorizacion y aprovechamiento
Alternativas de aprovechamiento y
de los empaques plasticos de una gran variedad
valorización de empaques
de productos quimicos farmaceuticos y
contaminados con sustancias
alimentos.
químicas en polvo
4
5
6
7
Alternativas de valorización de
lodos secos provenientes de la
PTARI.
3 alternativas de valorizacion de estos lodos:
vitrificacion, ceramizacion y encapsulamiento.
Aplicación en la industria de construccion
3 alternativas de aprovechamiento de este
RESPEL con buenas posibilidades tecnicas y
Alternativas de aprovechamiento y economicas. 1 opcion de valorizacion como
combustible.
valorización para el disolvente
https://ciencia.lasalle.edu.co/cgi/viewcontent.cgi
orgánico no halogenado
?article=1158&context=ing_ambiental_sanitaria
Caracterizacion fisicoquimica de
pasivos ambientales
contaminados con aceites
lubricante en la zona
CONURBADA VERACRUZBOCA
DEL RÍO.
Los pasivos ambientales son sitios
contaminados por el uso industrial del suelo por
un mal manejo de sus residuos peligrosos,
donde existe la necesidad de una remediación.
Uso de microorganismos.
https://www.researchgate.net/publication/340903
396_CARACTERIZACION_FISICOQUIMICA_DE
_PASIVOS_AMBIENTALES_CONTAMINADOS_
CON_ACEITES_LUBRICANTES_EN_LA_ZONA
_CONURBADA_VERACRUZBOCA_DEL_RIO
Evaluacion agua residual de almazara (OMW),
residuo generado durante la extracción del
aceite de oliva como inductor de la producción
de ramnolípidos. Usando un medio que
Valorization of agro-industrial
contenga como único ingrediente maíz licor
wastes towards the production of (10%, v / v), melaza de caña de azúcar (10%, p /
v) y OMW (25%, v / v), Pseudomonas
RHAMNOLIPIDS
aeruginosa # 112.
https://repositorium.sdum.uminho.pt/bitstream/1
822/41308/1/document_37922_1.pdf
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
11
Si bien la tendencia en el manejo de metales pesados como mercurio, cromo y plomo
es la disposición final en relleno de seguridad, en los últimos años se han desarrollado
tecnologías que buscan recuperar la mayor cantidad de estos metales en diferentes
procesos industriales, por su valor, por la dificultad en su obtención y por el mismo grado
de contaminación que origina su explotación, purificación y uso como materia prima.
En ciertos procesos pueden ser reemplazados por otros compuestos químicos, que
también son contaminantes, es el caso de las operaciones de minería en las cuales las
amalgamas de mercurio se sustituyen por el uso de cianuros. Otro factor importante
para buscar aprovechar, recuperar y valorizar estas corrientes de RESPEL es su
constante presencia en elementos como las pilas y las baterías, que son elementos de
uso diario y aportan una alta carga contaminante y problemas en su manejo.
Ante estas condiciones el aprovechamiento, recuperación y valorización de metales
pesados como mercurio, plomo, cromo y zinc toma un creciente interés para los
generadores y gestores de estos RESPEL.
6. NORMATIVIDAD EN COLOMBIA
La normatividad nacional que rige para el aprovechamiento, valorización y tratamiento
de RESPEL, es:
Tabla 4. Normatividad Colombia.
NORMA
Ley 1252 de 2008
Decreto 3930 de 2010
Decreto 4741 de 2005
Resolución 1297 de 2010
Resolución 1362 de 2007
DESCRIPCION
Normas prohibitivas en materia
ambiental, referentes a los residuos y
desechos peligrosos.
Reglamenta parcialmente el Título I de
la Ley 9 de 1979, así como el Capítulo
11 del Título VI-Parte 11 I- Libro 11 del
Decreto Ley 2811 de 1974 en cuanto a
usos del agua y residuos líquidos.
Reglamenta parcialmente la
prevención y el manejo de los residuos
o desechos peligrosos generados en el
marco de la gestión integral.
establecen los Sistemas de
Recolección Selectiva y Gestión
Ambiental de Residuos de Pilas y/o
Acumuladores.
Procedimiento para el Registro de
Generadores de Residuos o Desechos
Peligrosos.
7- TRATAMIENTO CORRIENTE Y29 Mercurio, compuestos de mercurio Hg.
La contaminación por mercurio género en 2009 la reacción de PNUMA (Programa
de Naciones Unidas para el Medio Ambiente), para convocar 1 160 gobiernos del
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
12
planeta para dar inicio a un convenio mundial de regulación y control del uso de
mercurio.
El mercurio y sus compuestos derivados han sido reconocidos en las últimas
décadas entre los contaminantes de mayor impacto ambiental y peores
consecuencias sobre la salud humana. Prueba de ello son los grandes desastres
provocados por contaminación del medio acuático con mercurio en distintos países
como Japón, Irak, Sudáfrica o Perú. [UNEP), 2002]. Debido a estas características,
el mercurio y sus compuestos están incluidos en la lista de sustancias peligrosas
prioritarias de la Directiva Marco relativa al Agua de la Unión Europea (Directiva
2000/60/CE) y posteriormente en la modificación Nº 2455/2001/CE del Parlamento
Europeo y del Consejo de 20 de noviembre de 2001.En 2017 entró en vigor el
convenio de MINAMATA que impulsa la reducción y eliminación en el uso de
mercurio y sus compuestos.
El Convenio de Minamata es la respuesta del siglo XXI a la catastrófica
contaminación ocurrida en Minamata (Japón), donde las liberaciones
industriales de metilmercurio causaron la epidemia conocida como la
enfermedad de Minamata en el decenio de los cincuenta y en años posteriores.
Las normas y estrategias ambientales buscan reducir el uso de pilas y baterías con
mercurio, es innegable que en la práctica estos elementos son de uso común y
generan problemáticas ambientales y de salud pública
El uso de mercurio en actividades de explotación minera se viene regulando de
manera muy estricta desde hace más de 10 años, sin embargo, en nuestro país el
uso de este material sigue siendo importante y alarmante.
Según IPEN (Red Internacional de Eliminación de Contaminantes Persistentes) la
contaminación por mercurio se produce en más de 10 actividades industriales. (8):
Minería y explotación de gas.
Producción de cloro-álcali
Baterías y pilas
Bombillas y tubos fluorescentes
Pinturas industriales
Instrumentos de medición de temperatura
Plaguicidas y biocidas
Joyería artesanal y refinación de metales.
Catalizadores de mercurio usados en la industria química.
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
13
Figura 3. Ciclo contaminación del mercurio
Las principales formas en las cuales se presenta el mercurio son:
Mercurio metálico: es la forma química menos abundante en la naturaleza Es un
metal de color plateado, líquido a temperatura ambiente que corresponde al
elemento sin combinar, en estado de oxidación 0.
Compuestos inorgánicos de mercurio: entre los que se encuentran sulfuro de
mercurio (HgS), cloruro mercúrico (HgCl2), óxido de mercurio (HgO), nitrato de
mercurio (HgNO3), etc. Estas especies son mucho más abundantes en la
naturaleza.
Finalmente, la combinación del mercurio con carbono da lugar a los llamados
organomercuriales, denominación que incluye una gran variedad de compuestos
como metilmercurio, fenilmercurio, etc.
Si bien el mercurio es vertido al medio ambiente en su forma inorgánica o metálica,
puede ser transformado por diversos tipos de bacterias en metilmercurio, que se
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
14
considera la forma química más tóxica del mercurio, es una potente neurotóxina,
que causa daños en el sistema nervioso y que afecta al desarrollo fetal e infantil.
Además, también produce efectos nocivos en el sistema inmunológico, renal y
cardiovascular. La asimilación de metilmercurio por parte de los seres vivos da lugar
a procesos de bioacumulación a través de la cadena trófica; con la afectación de
peces de gran tamaño, como el atún, que hacen parte de la cadena alimenticia de
muchos seres humanos.
Se han estudiado diferentes tratamientos fisicoquímicos convencionales para la
remoción de mercurio presente en aguas y suelos, los cuales incluyen precipitación
química, intercambio iónico, adsorción, filtración por membranas, coagulación
floculación, oxidación con H2O2/O3, flotación, precipitación química o
electroquímica, lodos activados y ósmosis inversa, entre otros. Sin embargo,
muchos de estos métodos tienen alto costo y problemas de disposición espacial en
el momento de aplicarlos a gran escala. Además, estas técnicas son a menudo
ineficaces y costosas, especialmente cuando las concentraciones están en el orden
de 1-100 mg/L. (2)
Los métodos tradicionales para el procesamiento de pilas y baterías con contenido
de mercurio, basados en procesos de hidrometalurgia que emplean bases o ácidos
fuertes en medio acuoso para disolver los metales y finalmente formar amalgamas
de Zn con mercurio y cadmio, que luego se procesan para recuperar el mercurio o
el cadmio, con el fin de reducir la explotación y comercio de mercurio de manera
ilegal. El objetivo de todo generador debe propender por el reemplazo del mercurio
en sus procesos productivos, a fin de cumplir el artículo 5 del Convenio de Minamata.
La fitorremediación con uso de buchón es una alternativa importante, para ser
aplicada en sectores mineros de Colombia en los cuales se emplea mercurio. El
humedal utilizado cuenta con un sustrato de grava de tamaño medio que conserva
muy bien las raíces de la planta y permite la extracción posterior del mercurio
mediante operación de arrastre con vapor y lavado, en promedio la remoción de
mercurio en la corriente tratada fue de 71% y a pesar que el agua tratada tiene un
contenido elevado de mercurio (0,09 ppm) en comparación con los límites
establecidos por la norma de vertimientos, la recuperación de mercurio fue de 58%
y se pudo reutilizar en los procesos de la operación minera, teniendo presente que
el 42% de mercurio se encontró como compuestos derivados del mismo y debe ser
llevado a disposición final adecuada. (9)
A nivel internacional y nacional la presencia de mercurio en corrientes de agua y en
el suelo es altamente preocupante, por el gran potencial toxico de este metal. La
figura 4 nos muestra una región altamente afectada por la exploración minera
usando mercurio.
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
15
Figura 4. Zona de explotación aurífera con uso de mercurio
Una de las mayores fuentes de mercurio son las lámparas fluorescentes, allí se
encuentra como vapor, en Centro América y Sur América muchos gestores de
RESPEL sumergen el tubo fluorescente en un tanque con agua y lo perforan por un
extremo, el vapor de mercurio sale inmediatamente y es absorbido por el agua,
usualmente entre 2% y 5% del total del gas es vapor de mercurio, el agua ingresa
dentro del tubo y este es retirado a otro tanque para drenar y procesar. El agua
contaminada con mercurio debe ser tratada de manera segura y adecuada, dentro
de los procesos recientes para cumplir esta premisa se tiene la fotocatálisis
heterogénea. La ruptura de un tubo fluorescente puede alcanzar a liberar hasta 5
miligramos de mercurio, a la atmosfera, cantidad altamente toxica. (3)
Los procesos fotos catalíticas con TiO2 se desarrollan mediante la irradiación de la
disolución acuosa de mercurio en la que se suspende el fotocatalizador. Se ha
podido comprobar que aplicando el tratamiento foto catalítico, es posible disminuir
la concentración de Hg (II) en disolución acuosa desde 100 ppm hasta valores por
debajo de 100 ppb, límite de vertido establecido en la Comunidad de Madrid. El
mercurio eliminado de la disolución queda depositado en forma de mercurio metálico
y calomel (Hg2 Cl2) sobre la superficie del catalizador empleado, a partir del cual
puede recuperarse fácilmente, mediante disoluciones procesos químicos. Además,
la posibilidad de utilizar radiación solar en el proceso de irradiación añade beneficios
ambientales al proceso, ya que permite aprovechar una forma de energía
ampliamente disponible en España. (4)
En Alemania la empresa OSRAM, fabricante de bombillos y lámparas fluorescentes,
desarrollo una maquina compactadora de tubos y bombillos, que opera en seco y
separa los REPEL en contenedores especiales, que permiten la reutilización o
disposición final de manera segura. Este buen ejemplo se ha replicado en Inglaterra,
Francia y Belgica.
Una descripción general de este proceso:
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
16
Figura 5. Reciclaje de tubos fluorescentes con vapor de mercurio (6)
Los tubos ingresan enteros al proceso, siendo la primera etapa la trituración del
vidrio. Los componentes de la lámpara son separados y depositados en diferentes
contenedores. Los cabezales de aluminio y el vidrio son analizados en cuanto a su
contenido de mercurio y enviados a su reciclaje fuera del sitio.
El polvo de fósforo es separado y enviado a un contenedor para su posterior
tratamiento. Los filamentos son removidos por un separador magnético y enviados
a reciclaje. Un soplador industrial mantiene la presión negativa a lo largo de todo el
proceso. El polvo se hace pasar a través de un sistema de filtros (que son
automáticamente limpiados para evitar acumulación) y por último a través de un filtro
de carbón activado antes de ser liberado a la atmósfera.
El polvo se somete a recuperación térmica en un horno, que permite la vaporización
del mercurio y su almacenamiento en un contenedor de seguridad. Este contenedor
se extrae del sistema y el mercurio es sometido a un proceso de destilación (llamado
destilación de triple efecto) y que permite obtener mercurio técnicamente puro (99,8
% pureza). El residuo producido en la destilación de triple efecto, se somete a
pruebas de lixiviación para determinar su contenido de mercurio y plomo, en caso
de superar los límites máximos de la legislación germana es llevado a disposición
en celda de seguridad.
La tabla 3 contiene varios desarrollos de patentes en los últimos 10 años para el
tratamiento de corrientes liquidas contaminadas con mercurio y posibilidades de
recuperación y reutilización controlada del metal.
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
17
Tabla 5. Tecnologías para tratamiento de aguas contaminadas con mercurio
REFERENCIA
CN108998400A
14 Dic 2018
TITULO
DESARROLLA
MICROORGANISMOS EN LAGUNAS
Bacteria de bioingeniería para reducir los
UNIV GUANGXI
iones de mercurio divalentes y su método de TEACHERS
EDUCATION
preparación y aplicación
CN107099483A
29 Ago 2017
Preparación biológica compuesta y su
aplicación en el tratamiento de aguas
residuales que contienen mercurio
CN106244471A
21 Dic 2016
Cepa de hongo resistente al metal pesado
mercurio y su aplicacion
CN104560736A
29 Abr 2015
bacteria de bioingeniería para reducir los iones
de mercurio divalentes. La invención describe
además un método de preparación y aplicación
de la bacteria de bioingeniería para reducir los
iones de mercurio divalentes
La preparación biológica compuesta es
razonable en compatibilidad, fuerte en efecto
sinérgico, alta en la capacidad de degradación
del mercurio y puede ser utilizada para tratar
aguas residuales que contienen mercurio.
Cepa de Aureobasidium pullulans F134M. El
Aureobasidium pullulans F134M es capaz de
tolerar y adsorber el mercurio y se puede usar
para el tratamiento del agua, el suelo y
similares con contaminación de mercurio
La cepa de hongos GX-4 proporcionada por la
invención como un adsorbente microbiano
tiene un buen efecto de eliminación de los
La cepa de hongos GX-4 y su aplicación en el CECEP LANDT
tratamiento de aguas residuales que
ENVIRONMENTAL iones de mercurio en las aguas residuales, tiene
contienen mercurio
TECHNOLOGY CO un bajo costo y es fácil de cultivar, se puede
reciclar y tiene una perspectiva de aplicación
relativamente buena.
Bacteria para reducir la contaminación por
mercurio en el agua de mar y su aplicación
CN102373161A
14 Mar 2012
CN108946947A
07 Dic 2018
JIN WENZHONG
COMENTARIOS
UNIV NANJING
TECH
YANTAI INST
COASTAL ZONE
RES CAS
uso de microorganismos ambientales, describe
una bacteria para reducir la contaminación por
Hg en agua de mar. La bacteria es
Pseudomonas putida SP1. El uso de la cepa
bacteriana SP1 para eliminar la contaminación
por mercurio del agua de mar tiene ventajas
de alta eficiencia y facil operacion
PLANTAS Y REACTORES BIOLOGICOS
La electricidad viva de las células biológicas es
Batería de electricidad viva producida por
clave para mejorar la recuperación electrolítica
microalgas y aplicación de la misma a la
BEIJING NORMAL de metales pesados como el Pb, As, Cd, Cr y
limpieza de contaminantes de metales
UNIV HONG KONG Hg. Los electrodos ionizan las moléculas
pesados en el agua
adyacentes, como el agua y el oxígeno,
BAPTIST UNIV
mientras atacan los iones frontales de metales
pesados, se permiten diferentes reacciones
químicas en posiciones cercanas y los iones
pesados de metales se reducen a través de la
formación de óxidos metálicos sólidos
dispositivo integrado de tratamiento de aguas
residuales de membrana doble. El diseño se usa
para absorber Cd, Pb, Hg, Ta, Ag, Co, Sn y
GUANGDONG
otros metales pesados en aguas residuales, las
DONGRI
impurezas en las aguas residuales también
ENVIRONMENTAL pueden ser absorbidas en el sistema. La
PROT
descomposición y la mineralización se aceleran,
los materiales sedimentables se precipitan en el
estanque y se recuperan
UNITED
INTERNATIONAL
COLLEGE
Dispositivo integrado de tratamiento de
aguas residuales de doble membrana.
CN107324615A
07 Nov 2017
El método para separar el mercurio del agua
de proceso, consiste en tratar el agua de
proceso mediante una planta de reactor de
DE10200703875
etapas múltiples con Chlamydomonas
0A1 11 Dic 2008
reinhardtii o biomasa de algas similares
como biosorbente
IFU GMBH
[DE],SCHARFF
WOLFRAM
[DE],LUTZE HANS
[DE
separación de mercurio implica tratar el agua
de proceso mediante una planta de reactor de
múltiples etapas con Chlamydomonas reinhardtii
o biomasa de algas similar como biosorbente.
La biomasa de algas cargada de mercurio se
trata térmicamente para la recuperación del
mercurio metálico. T
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
18
FLOCULACION Y COAGULACION
Material cerámico compuesto para eliminar
el mercurio de las aguas residuales / aguas CAS JINGTOU
CN108249955 residuales y el método de preparación
ENVIRONMENT
A 06 Jul 2018
TECH JIANGSU
CO
CN105836983A
10 Ago 2016
CN102010086A
13 Abr 2011
EP2167432A1
31 Mar 2010
CN108046382A
18 May 2018
CN106345437A
25 Ene 2017
CN105016431A
04 Nov 2015
La cerámica compuesta tiene gran área
superficial, alta permeabilidad, alta
capacidad de esterilización, resistencia al
lavado, respeto al medio ambiente y es
renovable; el reciclaje de mercurio es
simple y factible, y no se produce
contaminación secundaria.
Método para el tratamiento de residuos de
pesticidas y del metal pesado mercurio en
aguas residuales.
l tratamiento de aguas residuales, en particular
a un método para reducir la contaminación del
ZHU XIAOMING
mercurio y los residuos de pesticidas en aguas
residuales
método para tratar aguas residuales que
Método para tratar aguas residuales que
contienen mercurio con un proceso continuo XINJIANG TIANYE contienen mercurio en la producción de resina
de PVC. Proceso simple y fácil de implementar,
de tres secciones
GROUP CO
se puede aplicar ampliamente al tratamiento de
aguas residuales que contienen mercurio
Proceso de eliminación de mercurio en
aguas residuales.
Un método para eliminar el mercurio iónico,
EXXONMOBIL RES orgánico y elemental de corrientes acuosas
como las corrientes de aguas residuales del
& ENG CO
procesamiento de hidrocarburos.
ELECTROCOAGULACION Y CAMPOS MAGNETICOS
Agente de tratamiento compuesto para el
Agente de tratamiento compuesto para aguas
tratamiento de aguas residuales de campos
residuales de campos de petróleo y gas. El
agente de tratamiento compuesto elimina
de petróleo y gas
CHONGQING
sustancias tóxicas y nocivas como Hg
VOCATIONAL
inorgánico y el alquilmercurio, las sustancias
orgánicas difíciles de degradar se degradan, y
INST ENG
Método de preparación del material
conductor de fijación de azufre polimérico y
su aplicación en el tratamiento de agua
Método y aparato para la eliminación y
recuperación de iones de metales pesados
de aguas residuales
UNIV TAIYUAN
TECHNOLOGY
WANG
QIJUN,WANG
QINING
no es probable que el agente de tratamiento
compuesto cause contaminación secundaria al
medio ambiente. Recuperacion de Hg en 85%
método de preparación para un material de
fijación de azufre polimérico conductor y una
aplicación del mismo para eliminar iones de
metales pesados del agua. El sulfuro se puede
fijar de manera efectiva y se puede prevenir la
contaminación secundaria causada por el
sulfuro que ingresa al agua; no requiere un
instrumento complejo, y no se requiere el
procesamiento electroquímico de aguas
residuales que contienen metales pesados
mediante el uso de una cesta de carbón
activado como electrodo. Se procesan aguas
residuales que contienen Cu, Pb, Zn, Fe,Co,
Ni, manganeso, cadmio, mercurio, tungsteno
OSMOSIS INVERSA E INTERCAMBIO IONICO
La membrana esterilizadora de ultrafiltración de
Método de preparación de la membrana
HARBIN INST
PVDF preparada por la invención es buena en
esterilizadora de ultrafiltración de PVDF
TECHNOLOGY
hidrofilia, fuerte en capacidad anticontaminante
CN108479425A
WEIHAI,HARBIN y alta en resistencia mecánica, tiene
capacidades antibacterianas y bactericidas más
04 Set 2018
INSTITUTE OF
fuertes, puede regenerarse y puede aplicarse
TECH WEIHAI
bien al tratamiento de aguas residuales, y el
INNOVATION
tiempo
es muy
p
p de vida de la membrana
p
p
Método de preparación de película de
compuesta rellena con hidrogel de red de
separación compuesta rellena por un
polímero interpenetrante que tiene como
hidrogel de red de polímero interpenetrante
función la adsorción de metales pesados; la
CN105289316A
UNIV ZHEJIANG
preparación se puede utilizar para el
03 Feb 2016
tratamiento de aguas residuales industriales
de metales pesados y agua residual
doméstica
Uso de materiales zeolíticos para eliminar
una corriente de líquido. El proceso implica
iones de mercurio (+2) de corrientes líquidas
poner en contacto la corriente de líquido con
materiales zeolíticos UOP especificados.
US2014311986A
UOP LLC [US]
Estos tamices moleculares son
1123 Oct 2014
particularmente eficaces para eliminar los
iones Hg2 + de las corrientes acuosas
incluso en presencia de iones Mg2 + y Ca2 +
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
19
8. TRATAMIENTO CORRIENTE Y Y21 Compuestos de Cromo hexavalente
Cr+6
Los seres humanos pueden entrar en contacto con el cromo por consumir alimentos
provenientes de cultivos contaminados, agua contaminada o por vía respiratoria
(consumo de tabaco, trabajador de la industria del acero, textil y pintura
electrostática). La exposición prolongada al cromo causa erupciones cutáneas,
afectaciones serias al hígado y riñones, cáncer de pulmón y afecta el sistema
nervioso.
La mayor afectación al medio ambiente se da por suelos contaminados o aguas
superficiales afectadas por vertimientos industriales. En Colombia una de las
industrias que más aporte realiza de Cromo hexavalente y trivalente es la de curtido
de cueros y pieles, por economía y facilidad se utilizan operaciones de coagulaciónfloculación tradicionales, con ajuste de pH, en una PTAR para separar el cromo del
efluente acuoso.
Figura 6. Fuentes de contaminación por Cromo
APLICACIÓN EN CURTIEMBRES DE BOGOTA (San Benito) factibilidad técnica y
sostenible para recuperar cromo de las aguas residuales del proceso de curtido de
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
20
una curtiembre en San Benito (Bogotá), precipitándolo con soda cáustica 4 M y
regenerándolo con sulfato de sodio y ácido fórmico grado industrial, para reutilizarse
en el mismo proceso. Proceso que reduce en 99% la presencia de cromo en el
efluente acuoso.
Se encuentra que una mezcla 40 / 60 de sulfato de cromo recuperado / sulfato cromo
comercial nuevo, permite procesar el cuero de manera óptima. En cuanto al aspecto
económico la inversión en equipos y químicos tiene una recuperación en 2 años.
La contaminación de aguas por presencia de cromo presenta un grave problema en
Colombia, debido a los efectos sobre la fauna y flora de los ríos Bogotá y Magdalena,
además de afectar las zonas de San Benito, Villapinzon y Choconta.
En Europa es mayor el control ambiental, lo que no implica que sea suficiente para
evitar la contaminación ambiental que también allí produce el sector de las
curtiembres. Sin embargo generalmente sus tratamientos utilizan cal para precipitar
el cromo de las aguas residuales, sin reutilizarlo generando lodos, lo que implica que
las tecnologías implementadas en general no son más avanzadas, pero se ejerce
mayor control ambiental por las entidades reguladoras.
En Estados Unidos los lodos producidos por precipitación del cromo con cal en las
industrias de curtiembres, generan problemas de contaminación, necesitando
destinar recursos para su disposición (IFC, 2006). Debido a los contaminantes
presentes en los vertimientos de las industrias curtidoras, se pueden implementar
tecnologías para su recuperación para uso en la misma industria o en otros procesos
(Hageman, 2002).
El aporte de este proyecto radica en hacer accesible para el sector de las
curtiembres una tecnología con principios químicos de relativa sencillez para reducir
el impacto ambiental causado por el cromo del proceso de curtido y además reducir
costos de producción, por una parte, por la recuperación del cromo de los
vertimientos y, por otra, por el reemplazo del ácido sulfúrico para la regeneración del
cromo por sulfato de sodio.
En el departamento de Cundinamarca, jurisdicción de la CAR, encontramos el 81%
de las empresas de curtiembres a nivel nacional
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
21
Figura 7. Distribución de la producción de curtiembres en Colombia
El aporte significativo de este Proyecto radica en hacer accesible para el sector de
las curtiembres una tecnología con principios químicos de relativa sencillez para
reducir el impacto ambiental causado por el cromo del proceso de curtido y además
reducir costos de producción.
PREGUNTA CRÍTICA
¿Cuál es el porcentaje de recuperación y reutilización de cromo de las aguas
residuales del proceso de curtido de curtiembres de San Benito (Bogotá), mediante
la implementación de un proceso sostenible y viable tecnológicamente, que permita
reducir la contaminación con cromo del río Tunjuelito que actualmente es afectado
por vertimientos de curtiembres?
Los 4 agentes más adecuados para precipitar el cromo son: el óxido de magnesio
(MgO), la cal (CaO), el bicarbonato de sodio (NaHCO3) y la soda cáustica o
hidróxido de sodio (NaOH); los 2 primeros contaminarían con iones Ca y Mg el agua,
elevando excesivamente la dureza, el bicarbonato de sodio forma ácido carbónico
(HCO3) y reduce la cantidad de cromo precipitado.
La soda caustica NaOH tiene un valor comercial muy competitivo y por ser una base
fuerte reacciona con el Cr+3 con alta eficiencia, produciendo mayor cantidad de
cromo precipitado; además el ion sodio tiene mayor tolerancia en una corriente de
agua residual, en comparación de los iones metálicos Mg y Ca.
El cromo precipitado se trata con ácido sulfúrico para obtener sulfato básico de
cromo, sal usada para curtir el cuero.
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
22
Opcionalmente el ácido sulfúrico (H2 SO4 ) se puede sustituir con una mezcla de
sulfato de sodio y un ácido como el fórmico, que se usa en el proceso de curtido y
no tiene restricciones legales para su utilización.
Sostenibilidad Económica y Financiera de Procesos: Desarrollo sostenible es
un término acuñado, en 1713, por Hanns Carl von Carlowitz, jefe de la guardia
forestal del electorado de Sajonia, Alemania. Difundió el conocido "Ejemplo
del bosque" para explicar el concepto sostenibilidad: "Si talamos un poco de
madera de un bosque él sólo se regenera y sigue produciendo más madera
todos los años, pero si cortamos todos los árboles del bosque desaparece y
nunca más volverá a producir madera". Esta definición fue recuperada, en
1987, por Gro Harlem Brundtland, primer ministra de Noruega, para el
informe socio-económico de la ONU: “Nuestro Futuro Común / Our Common
Future”. Este informe se redactó como respuesta a las crisis energéticas del
petróleo de los años 70.
El objetivo del desarrollo sostenible es definir proyectos viables y reconciliar los
aspectos económico, social y ambiental de las actividades humanas; "tres
pilares" que deben tenerse en cuenta por parte de las comunidades, tanto
empresas como personas.
La sostenibilidad económica se da cuando la actividad que se mueve hacia la
sostenibilidad ambiental y social es financieramente posible y rentable. La
sostenibilidad social se basa en el mantenimiento de la cohesión social y de su
habilidad para trabajar en conseguir objetivos comunes.
La sostenibilidad ambiental busca la compatibilidad entre la actividad
considerada y la preservación de la biodiversidad y de los ecosistemas,
evitando la degradación de las funciones fuente y sumidero.
9. TRATAMIENTO CORRIENTE A1180
10. TRATAMIENTO CORRIENTE Y31 Plomo y compuestos de plomo Pb
El plomo es un elemento presente en la corteza terrestre, conocido y utilizado desde
tiempos inmemoriales para la fabricación de diferentes herramientas y como parte
de varios productos de uso común. Si bien el porcentaje de plomo en la naturaleza
es menor al 10%, la industria al utilizarlo para ciertos productos genera compuestos
de mayor concentración de plomo y sus compuestos, aumentando su potencial de
contaminación al medio ambiente y los riesgos de toxicidad para los seres vivos.
Las emisiones de plomo más importantes ocurren en la minería, en la industria
metalúrgica y en procesos de transformación de este metal para su uso industrial.
Industria muy importante en la segunda mitad del siglo XX. La utilización de plomo
elemental y de sus compuestos ha repercutido en gran manera en la contaminación
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
23
ambiental y su utilización es básicamente en arquitectura (pinturas, recubrimiento
de cables, cañerías) y la industria automotriz (antidetonante de las gasolinas
(Et4Pb)). Actualmente se ha reducido mucho su uso, aunque los efectos llegan hasta
nuestros días. En la actualidad las mayores fuentes de contaminación son las
baterías de automóviles, los perdigones de caza, vidrios y soldaduras.
Figura 8. Contaminación por plomo
Los contaminantes con plomo usualmente se acumulan para eliminación en
vertederos, que presentan un alto riesgo de lixiviación y los consecuentes problemas
de contaminación y riesgo de salud. Otro método utilizado es la incineración, que
genera humos y escorias con residuales de plomo que representan riesgos
importantes, por ello se han buscado tecnologías para reusar el producto con
seguridad y en el caso extremo realizar una eliminación segura.
La Conferencia Americana de Higienistas Industriales (ACGIH) ha clasificado a los
compuestos de Pb +2 como productos cancerígenos para los humanos, causando
“Plumbosis o Saturnismo” Estos compuestos entran en el cuerpo humano o bien por
vía respiratoria o bien por la ingesta de agua o alimentos. De todo el plomo que se
inhala se absorbe entre el 30 y el 50%, y entre el 5 y el 15% del que se ingiere. Las
cantidades absorbidas dependen de diferentes factores, tamaño de las partículas,
edad de la persona y estado nutricional de la misma, entre otros; la eliminación de
plomo o sus derivados puede tomar hasta 20 años en los seres vivos.
Químicamente la detección de plomo y su eliminación, presenta varias dificultades
por las bajas concentraciones de sus compuestos, que no dejan de ser peligrosos
para el medio ambiente y la salud. Tradicionalmente la eliminación de plomo se basa
en la formación de compuestos insolubles y su posterior disposición por
precipitación; estos métodos tienen varias desventajas importantes:
Limite detección elevado
Consumo elevado de reactivos para el procesamiento
Selectividad muy baja
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
24
Los métodos modernos implican el uso de sensores biomimeticos o colorimétricos
(especialmente para aplicaciones en aguas, con detección de µg/L) y sensores
potenciométricos que contienen ionoforos (moléculas orgánicas que según su origen
tienen afinidad para asociarse con ciertos metales).
Desde 2016 se han desarrollado investigaciones en Europa para el desarrollo de
materiales nanoestructurados que permitan reacciones químicas de sustitución o
intercambio iónico, especialmente en aguas residuales, a pesar de limitantes como
el pH, la conductividad y las interferencias con otros iones metálicos.
Podemos resumir en la figura 9 , el número de desarrollos tecnológicos a nivel
mundial para el tratamiento de diferentes aguas residuales contaminadas con
metales pesados (8).
Figura 9. Tecnologías para tratamiento de efluentes contaminados con metales
pesados
La presencia de plomo en muchas pinturas de uso industrial, es causante de
importantes riesgos para la salud y contaminación ambiental. Para la OMS 90 ppm
de plomo es el límite máximo tolerado en un recubrimiento industrial. Cuando la
pintura envejece y comienza a deteriorarse se liberan partículas con plomo; en 2018
se analizaron muestras de pintura para uso doméstico encontrándose que un
porcentaje superior al 45% de muestras contenían 600 ppm de plomo.
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
25
REFERENCIA
CN107619806A
23 Ene 2018
CN106222113A
14 Dic 2016
TITULO
DESARROLLA
MICROORGANISMOS EN LAGUNAS
COMENTARIOS
La cepa tiene la capacidad de generación de
álcali y eliminación de plomo alta a
Bacteria capaz de absorber plomo y metales
Univ. WUHAN diferentes valores de pH. El metabolito de
pesados
eliminación de plomo de la cepa no es tóxico
y es respetuoso con el medio ambiente
Complejación de iones de metales pesados y
nitrógeno, oxígeno, azufre, fósforo y otros
Método microbiano para tratar rápidamente Ningbo Fengyejie
átomos en grupos fosforilo o grupos carboxi
el agua contaminada con plomo y zinc
Biotechnology Co
en la superficie del Penicillium chrysogenum
o el bacilo con iones de plomo y zinc
CN103833144A
04 Jun 2014
Método para eliminar los iones de metales
pesados en agua mediante el uso de caldo
de fermentación de bacterias que producen
floculante
método para eliminar iones de metales
pesados en agua utilizando caldo de
Univ Northeastern
fermentación de una bacteria que produce
un floculante.
CN102603070A
25 Jul 2012
Humedal construido de flujo vertical utilizado
para tratar aguas residuales de pintura que
contienen plomo y cadmio y su método de
preparación
Gansu Golden
Bridge Water
Supply &
Drainage Design
And Engineering
Group Co
CN102994394A
27 Mar 2013
La cepa fúngica LP-18-3 y la aplicación de la Cecep L & T
cepa fúngica LP-18-3 en el tratamiento con Environmental
cuerpo de agua que contiene plomo
Technology Co
Ltd
CN109160612A
08 Ene 2019
CN107010734A
04 Ago 2017
La cepa fúngica LP-18-3 tolera iones
plomo con alta concentración en una
solución acuosa y puede eliminar o
recuperar los iones de plomo en las aguas
residuales
PLANTAS Y REACTORES BIOLOGICOS
formulación de algas compuestas pueden lograr
Formulación de algas compuestas capaz de
una adsorción de alta eficiencia en la sal de
eliminar rápidamente metales pesados en el
cobre y de plomo mediante la combinación de
agua y método para eliminar rápidamente
la proteína fresca nuclear Chlorella pyrenoidosa
metales pesados a través de la formulación Song Xinrun
y el alga verde de la espirogira fresca; y cuando
de algas compuestas
la adsorción en la sal de plomo es relativamente
Humedal construido con celdas de
combustible para remover metales pesados
de Pb y Zn
Planta suculenta método de tratamiento de
islas flotantes de aguas residuales que
contienen plomo
CN105753161A
13 Jul 2016
tecnología para purificar ciertos
contaminantes de metales pesados en las
aguas residuales y eliminar el fósforo
mediante sustratos de humedales
construidos mezclados.
completa cuando la sal de zinc se agrega a la
formulación de algas compuesta
humedal construido con celdas de combustible
Nanjing Institute para remover metales pesados Pb y Zn. La
Of Environmental actividad metálica del Pb y Zn es menor que la
Sciences Ministry del aluminio, el aluminio puede desplazar los
iones del plomo y del zinc, y el cátodo puede
Of Environment
reemplazarse para eliminar el Pb y Zn.
método de tratamiento de islas flotantes de
agua residual que contiene Pb con plantas
suculentas. Diferentes tipos de plantas
suculentas como material de fijación de Pb, las
plantas suculentas con la mayor capacidad de
Dong Xiao
fijación de plomo se eliminan después del
cultivo a través de una solución de nutrientes
que contiene Pb, se complementa con cal
rápida después de que se fija una placa de
espuma, y el tratamiento se realiza tras la
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
26
CN109046292A
21 Dic 2018
CN107837793A
21 Dic 2018
CN107694348A
16 Feb 2018
INTERCAMBIO IONICO Y OSMOSIS INVERSA
adsorbente de iones de Pb en el agua,
Adsorbente híbrido orgánicoinorgánico con
resuelve el problema de que el nanoestructura jerárquica, método de
adsorbente en polvo convencional es fácil de
preparación y aplicación de los mismos.
aglomerar y perder, y es difícil de separar de la
UNIV YANSHAN
masa de agua tratada cuando se trata el agua
residual que contiene plomo, y es adecuado
para el tratamiento de metales pesados en
aguas residuales
material de tratamiento de aguas residuales
Material de tratamiento de aguas residuales
basado en salvado y cascara de arroz y un
basado en el salvado la cascara del arroz, y ZHENGZHOU
método de preparación y aplicación del material
método de preparación y aplicación de
YUANRAN
de tratamiento de aguas residuales, preparado
material de tratamiento de aguas residuales BIOLOGY TECH
a través de un tratamiento de agitación a
CO LTD
diferentes temperaturas es capaz de absorber
eficazmente los iones de Pb, Cd y Ni
preparación de un PVDF antipolución (fluoruro
Membrana plana anticontaminante con
TIANJIN JINLIN
de polivinilideno). El producto descrito se
función de eliminación de iones de metales
WATER TREAT
caracteriza porque los iones de metales
pesados y tintes orgánicos y método de
SCIENCE &
pesados tales como el Ni, el Cr y el Pb en el
preparación de membrana plana
TECHNOLOGY CO agua pueden eliminarse por adsorción
anticontaminante.
LTD
Clarificador de agua portátil.
CN205974015U
22 Feb 2017
CN105417908A
23 Mar 2016
CN106564983A
19 Abr 2017
CN102583689A
18 Jul 2012
CN101798126A
11 Ago 2010
Clarificador de agua portátil en su interior,
diferentes capas filtran la fuente de agua,
impurezas como sedimentos orgánicos, sólidos
FILTER (FUZHOU) suspendidos, polvo, VOC, diversas bacterias
PURIFICATION
malignas y de metales pesados solubles, como
plomo, mercurio, cromo, arsénico etc
TECH CO LTD
método para tratar de manera inocua lodo de
Zn y Pb. Se puede lograr una utilización inocua
YUNNAN SOLID
y de reducción del Pb y Zn de residuos
Método para tratar inocuamente los lodos de
WASTES MAN
peligrosos. Mientras tanto, el lodo limpio
fundición de Pb y Zn
CENTER
obtenido se puede utilizar como materia prima
de ladrillos y vidrio microcristalino sin hornear.
ELECTROCOAGULACION Y CAMPOS MAGNETICOS
método para adsorber metales pesados
Método para adsorber metales pesados
utilizando polvo de marisco marino purificado
utilizando mariscos marinos
con una estructura de superficie modificada
eliminar metales pesados en las aguas
residuales de galvanoplastia a través del
sistema electromagnético de hierro cerovalencia a nanoescala
Método para el tratamiento de aguas
residuales industriales mediante
fotoelectrocatálisis
UNIV ZHEJIANG
OCEAN
UNIV TONGJI
UNIV SICHUAN
tiene buena dispersión, no es susceptible de
acumulación, muestra un fuerte efecto de
adsorción sobre el Pb, Cu, Zn, Cd, Ba, Al, Ti,
Cr, Mn, Fe, Co, Ni e iones de plata metalicos.
método y un dispositivo para eliminar metales
pesados en la electrodeposición de aguas
residuales a través de hierro cero valente a
nanoescala; Se eliminan varios metales pesados
como Zn, Cu, Pb, Cd y Ni en las aguas
residuales de galvanoplastia
Método para tratar aguas residuales
industriales mediante oxidación química o
desoxidación química en fotoelectrocatalisis
11. TRATAMIENTO CORRIENTE Y23 Compuestos de zinc Zn.
Anualmente se producen de 12 a 4 millones de toneladas de zinc, con un 50%
destinado a procesos de galvanizado para la protección de aceros y piezas del
mercado automotriz.
México nos ofrece un ejemplo de tratamiento y aprovechamiento de residuos de zinc
provenientes de pilas, procesos de galvanizado y cincado. La empresa REFINERIA
ELECTROLITICA DE ZINC – San Luis Potosí, incorpora a su proceso productivo de
zinc en lingotes y bandejas lodos previamente tratados con contenido de zinc; en
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
27
una proporción que oscila de 12% a 20% de material usado o reciclado se mezcla
con material virgen proveniente de las minas de zinc de la empresa. La empresa
tiene 2 fuentes de material reciclado: lodos tratados de procesos electrolíticos de
cincado de piezas automotrices y de pilas provenientes de equipos del área médica
(marcapasos, audífonos y otros equipos médicos).
La compañía ofrece asesoría técnica y económica a sus proveedores de material
reciclado, a fin de recibir en sus instalaciones una materia en buenas condiciones y
con fácil incorporación al proceso de producción.
El proceso se puede esquematizar en las siguientes etapas:
Recepción de materia prima: lavado separado del material virgen y del material
reciclado, tamizado y mezcla de las fuentes de materia prima. Importante anotar que
los proveedores de material reciclado han realizado una clasificación granulométrica
y limpieza del material entregado.
Planta de cocción o tostado: material homogenizado se lleva al horno, en el cual
se obtiene óxido de zinc (ZnO) y gases ricos en SO2 que son materiales vitales para
el proceso general de la compañía.
Lixiviación: se trata el óxido de zinc en una solución acuosa acida para obtener
sulfato de zinc, los compuestos ferrosos que vienen en la materia prima se retiran
con Ag y Cd.
Purificación: se obtiene una solución de sulfato de zinc con pureza de 98% y se
separa un lodo rico en Ag y Cd.
Electrolisis: se hace una mezcla de solución nueva de sulfato de zinc con solución
agotada para someterla al proceso electrolítico y producir placas de zinc.
Fusión y Moldeo: se producen los lingotes y bandejas de varios tamaños de zinc,
con una pureza de 98,7%.
Planta de cadmio: recuperación de un metal con pureza de 99%, que es reusado
en los procesos productivos y se evita enviar un metal pesado contaminante al medio
ambiente.
Planta de flotación: diseñada para la recuperación de la plata, con una eficiencia
de 90%, permite la reutilización de una materia prima de alto valor en el proceso.
PTAR: es muy importante por cuanto permite un ahorro del 50% del agua total
requerida por el proceso, con el consecuente ahorro del agua extraída de los pozos
subterráneos de la región. Se recupera un 90% de agua de proceso que se destina
a lavado de materia prima y reinyección al proceso.
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
28
Otra fuente muy importante de materiales como el zinc, cadmio, mercurio, níquel y
manganeso es la producción de pilas y baterías. Según composición y de acuerdo
con el tipo de manejo requerido, las pilas pueden agruparse en: primarias o
desechables y secundarias o recargables. Las tablas 5 y 6 nos muestran la
composición estándar de pilas comerciales:
Tabla 6. Componentes pilas primarias
BATERIA
Carbon - Zinc
C-Zn
COMPONENTE
Zn
17% anodo
MnO2
29% catodo
C
7%
Hg
0,01%
Cd
0,08%
ZnCl2
10%
NH4Cl
11%
plastico-lamina
Zn
MnO2
C
Hg
26%
14% anodo
22% catodo
3%
Alcalinas
1% anodo
KOH
12%
plastico-lamina 42%
HgO
33% catodo
Oxido Mercurio
Zn
11% anodo
HgO
KOH
13%
plastico-lamina 42%
Zn
30% anodo
oxigeno
Zinc - Aire
Hg
1% anodo
Ag
1%
plastico-lamina 67%
Zn
14% anodo
Ag O2
27%catodo
Oxido Plata AgO2
NaOH
26%
Hg
1%
plastico-lamina 30%
Litio Li
Li
30% anodo
MnO2
37% catodo
plastico-lamina 30%
APLICACIÓN
linternas, radios, juguetes
juguetes, camaras
fotograficas,
electrodomesticos
audifonos, relojes,
instrumentos de precision,
calculadoras
camaras fotograficas,
audifonos medicos,
marcapasos
calculadoras y relojes
radios, transmisores,
celulares, camaras
fotograficas, tablet,
instrumentos medicos
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACION DE CORRIENTES DE
RESPEL
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Tabla 7. Componentes de pilas secundarias-recargables
PILA
Níquel-Cadmio (Ni-Cd)
COMPONENTES
Cd 18% - Ni 20% - NaOH
restante
Níquel-Metal Hidruro (Ni- Ni 25%, KOH 72%
MH)
Ion-Litio (Ion-Li)
Li 2 O y Co (cátodo) –
Carbón
cristalizado
(ánodo)
y
solvente
orgánico
USOS
Juguetes, equipo
electrónico y lámparas
Equipo electrónico
portátil
Celulares, computadores
y video cámaras
En ESPAÑA se tiene un programa para el tratamiento, aprovechamiento y
valorización de baterías y pilas se consideran los siguientes pasos
Primer Paso: La Clasificación
La tecnología para el reciclaje de los residuos de pilas y baterías es distinta según
la composición química de los mismos. Para poder enviarlas a la planta de
tratamiento adecuada las clasificamos según su composición química:
Salinas/alcalinas (El 83% del total de los residuos de pilas recogidos) son recicladas.
Botón (Contenido en Ag, alcalinas, posible contenido Hg)
Recargables y litio primario (Litio-ion, Ni.Mh, Ni.CD, Litio primario) son recicladas en
plantas de tratamiento europeas
Plomo (Automoción, industrial, portátil) son recicladas en fundiciones.
Segundo Paso, el reciclaje que se divide en 2 grandes fases:
Trituración o molienda:
En esta fase mecánica los residuos de pilas y baterías se someten a un proceso de
fragmentación donde se reduce el tamaño facilitando la separación de los materiales
que conforman la pila. Este paso permite clasificar los materiales obtenidos en
función de su composición y posterior envío a procesos específicos.
Los materiales que se obtendrán en los procesos de reciclaje:
• Plásticos que serán posteriormente reciclados y separados por acción neumática.
• Metales férreos de las carcasas metálicas cuyo destino será la siderurgia para
obtener de nuevo acero. Separados por medios magnéticos
• Fracciones intermedias que serán tratadas en una segunda fase
En la segunda fase podemos encontrar 2 tipos de tratamientos:
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Pirometalúrgicos: tratamientos a altas temperaturas que permiten recuperar los
metales pesados contenidos en las pilas y baterías por su gasificación y posterior
depuración y sedimentación.
Hornos Waelz tratamiento del “black mass”, fracción no férrea de las pilas salinas/
alcalinas: los hornos de Waelz son instalaciones en las que se tratan residuos de
polvos de zinc y otros residuos que provienen de esta industria. Debido al alto
contenido en zinc de las pilas salinas/ alcalinas es posible reciclarlas en esta
instalación obteniéndose diferentes productos con alto contenido en Zn y Mn.
Fundición de plomo: placas de plomo sometidas a un proceso de fusión y depuración
tras el cual se obtienen lingotes de plomo aptos para ser utilizados de nuevo como
materia prima, en la mayoría de los casos para la fabricación de nuevas baterías.
Hidrometalúrgicos: tratamiento de disolución parcial o total de metales en agua con
ácidos o bases fuertes y extracción selectiva de metales para su uso como materia
prima en la industria, finalmente se realiza concentración o purificación de la solución
para extraer los metales.
El black mass (fracción no férrea de las pilas salinas/ alcalinas) puede ser también
tratado con esa tecnología, obteniéndose fracciones de alta pureza de Zn y Mn.
Como resultado de esta segunda fase, según la tecnología se obtendrán los metales
pesados de las baterías (Zn, Mn, Li, cobalto, plomo, níquel, cadmio…) algunos de
ellos vuelven a ser utilizados en la producción de baterías nuevas y otros son
destinados a siderurgia u otros procesos.
Tenemos un esquema de una pila alcalina
Elementos reciclados de una batería alcalinas
Etiqueta protectora y tubo de acero:
El tubo de acero aísla a los elementos químicos del interior y hace circular los
electrones hacia el polo positivo de la pila. Se recicla como chatarra de acero en
hornos eléctricos de la industria siderúrgica para obtener nuevo acero.
Dióxido de manganeso:
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Recoge los electrones y los manda al polo positivo, a través del tubo de acero.
Se recicla, conjuntamente con el zinc, en hornos rotatorios para extraer nuevos
materiales para la industria metalúrgica. Además, tiene múltiples aplicaciones como
material de relleno y en la construcción.
Zinc:
Hace circular los electrones hacia el polo negativo (abajo) a través del colector, de
hierro que está en el medio de la pila y sujeto a la base.
Al igual que el manganeso, se recicla en hornos rotatorios para obtener nueva
materia prima. También puede reutilizarse directamente en la industria del acero en
procesos de galvanizado.
Pieza de cierre y colector:
Está situada en el centro de la pila y canaliza el flujo de electrones hacia el polo
negativo. Es reciclado como chatarra de acero en hornos eléctricos de la industria
siderúrgica para la obtención de nuevo acero.
¿Cuál es el promedio de reciclaje de los elementos de las pilas alcalinas?
Fracciones férreas (acero, latón): 20-30%
Aplicación: Fabricación acero
Fracciones no Férreas (Zinc, óxido de manganeso, plomo, estaño): 60-75%
Aplicación: Producción de zinc y plomo
Plástico y cauchos: 5-10% con destino a valorización energética
POR CADA TONELADA DE PILAS ALCALINAS RECOGIDA PUEDEN
RECUPERARSE MÁS DE 300 KILOGRAMOS DE ZINC Y 250 DE HIERRO Y
NIQUEL QUE SE UTILIZAN PARA FABRICAR DE NUEVO TODO TIPO DE
OBJETOS: DESDE TENEDORES Y CUCHARAS PARA LA MESA, HASTA
MATRÍCULAS DE COCHE, BATERÍAS NUEVAS Y PANELES FOTOVOLTATICOS.
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La industria petroquímica en multiprocesos genera residuos provenientes de los
procesos de catálisis, que contienen diferentes metales pesados como Cu, Co, Ni,
V, Mo, Zn.
Los catalizadores de cobre usados que, por lo general, tienen concentraciones de
cobre puro que oscilan entre un 15 % y un 60 %, utilizados en gran variedad de
aplicaciones petroquímicas, y pueden contener grandes cantidades de otros
metales, como Mn, Zn y Cr.
Para recuperar metales preciosos de catalizadores usados, muchos métodos son
usados: hidro y pirometalúrgicos; pero ninguno de estos métodos es universal para
tratar todo tipo de catalizadores gastados. Estos métodos de recuperación también
tienen algunas desventajas: los métodos pirometalúrgicos requieren equipos
especiales, para alcanzar la temperatura deseada, y no solo son costosos sino
tienen alto consumo de energía. La aplicación de métodos hidrometalúrgicos
requiere resolver el problema de emisiones nocivas generadas durante el proceso.
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