La Electrocoagulaci n retos y oportunidades en el

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La Electrocoagulaci n retos y oportunidades en el tratamiento de aguas 59. In this article we make a review of electro coagulation showing its historical evolution discussing. about its challenges and opportunities presenting its potential applications its advantages and. finally proposing the reaction mechanisms and the design and operation of the reactors. From this perspective electro coagulation turns into an electric and chemical process that can. be successful when applied by optimizing the factors that conform it thus achieving the goal of. protecting keeping and recovering the water resources. Key words Waste water treatment Electro coagulation Electrolysis Electrodes Coagulation. Electro flotation,INTRODUCCI N, Hoy en d a la humanidad enfrenta la que quiz s sea una de las mayores prob. lem ticas del siglo XXI y es la necesidad de proveer agua para una creciente. poblaci n mundial Se requiere satisfacer las demandas de agua potable de aguas. de riego y de agua para la industria El panorama es tal que se estima que 1 1bil. lones de personas el equivalente a una sexta parte de la poblaci n mundial no. tienen garantizado el acceso al agua potable1 y 2 2 billones no cuentan con ser. vicios b sicos de saneamiento 2 Entre tanto la demanda de agua va en aumento. en relaci n con el agua disponible y existe una sobreexplotaci n de las fuentes. adem s de contaminaci n mal uso y desperdicio por la utilizaci n de sistemas de. distribuci n inadecuados e ineficientes, Alrededor del mundo los lagos r os canales y otros cuerpos de agua son con. taminados por descargas industriales por la actividad antropog nica o por pro. cesos naturales En los pa ses en desarrollo un 70 de los desechos industriales se. vierten al agua sin tratamiento alguno contaminando as el agua disponible y m s. del 80 de los desechos peligrosos del mundo son producidos en los Estados. Unidos y en otros pa ses industrializados 3, Muchas regiones del planeta sufren por la escasez de agua mientras que en otras. el problema no es la falta del recurso sino su mala gesti n y distribuci n adem s. de los m todos empleados para ello Es por esto que uno de los mayores desaf os. que enfrenta hoy en d a la humanidad es el de proporcionar agua principalmente. potable a la inmensa mayor a de poblaci n mundial siendo una necesidad par. ticularmente cr tica en los pa ses en v a de desarrollo debido a factores como la. pobreza y como se dijo anteriormente a la poca disponibilidad del recurso y su. mal manejo, El uso del agua a nivel mundial se distribuye entre dom stico industrial y agr cola. Para los pa ses desarrollados 11 se utiliza para fines dom sticos 59 para la in. dustria y 30 para la agricultura mientras que para los pa ses en v a de desarrollo. s lo el 8 tiene uso dom stico 10 para la industria y el 82 para la agricultura 3. A nivel global el 70 del agua dulce es demandada por la agricultura y el 22 por. Producci n Limpia Julio Diciembre 2006 Vol 1 No 2, la industria 4 Es importante resaltar que en la actualidad la poblaci n mundial es.
cuatro veces mayor que hace 100 a os mientras que el consumo de agua se ha. multiplicado por 9 y la necesidad de agua industrial por 40 5 6. Frente a esta problem tica mundial en torno al agua los pa ses desarrollados. como Estados Unidos y los pa ses de la Uni n Europea est n experimentando la. necesidad de tratar sus aguas residuales para evitar o controlar la contaminaci n. de su recurso h drico y garantizar su disponibilidad para los diferentes usos Al. mismo tiempo se han visto en la necesidad de desarrollar una serie de estrategias. de manejo sustentable del agua 7, El reuso y recirculaci n son operaciones que hacen parte de las estrategias de. manejo del agua Sin embargo es necesario realizar tratamientos a los efluentes. Estos tratamientos deben ser adecuados para el prop sito tener una alta eficien. cia bajos costos y adicionalmente traer ventajas ambientales Por consiguiente. es importante desarrollar t cnicas innovadoras que entren a competir t cnica. econ mica y ambientalmente con las tecnolog as tradicionales Dentro de las. tecnolog as tradicionales se encuentran procesos biol gicos y procesos f sico. qu micos Los procesos f sico qu micos m s comunes son filtraci n intercambio. i nico precipitaci n qu mica oxidaci n qu mica adsorci n ultrafiltraci n smosis. inversa y electrodi lisis entre otros, Hoy en d a existen una serie de tecnolog as emergentes que est n basadas en la. electroqu mica y que actualmente se presentan como alternativas que ofrecen ven. tajas competitivas frente a las tecnolog as tradicionales Se puede mencionar en este. grupo la electrocoagulaci n la electroflotaci n y la electrodecantaci n 7 8. La electrocoagulaci n aunque no es una tecnolog a nueva ha sido poco estudiada. y desarrollada Pese a esto ha logrado alcanzar un aprovechamiento comercial im. portante en el tratamiento puntual de algunos contaminantes ubic ndose como. una t cnica con mayores ventajas comparativas con respecto a las tecnolog as. tradicionales de tratamiento Por sta raz n en los ltimos a os ha cobrado in. ter s cient fico pues se necesita entender a fondo el proceso y sus mecanismos. HISTORIA Y EVOLUCI N,DE LA ELECTROCOAGULACI N, La electroqu mica es una ciencia que nace a finales del siglo XVIII con los. trabajos de Galvani y Volta y ha tenido desarrollos y aplicaciones en m ltiples. reas Podemos mencionar su uso en el arranque de los motores de los au. tom viles en procesos de s ntesis qu mica y m todos para la eliminaci n de la. contaminaci n 9, La Electrocoagulaci n retos y oportunidades en el tratamiento de aguas 61. La electrocoagulaci n ha sido una tecnolog a emergente desde 1906 con la. primera patente concedida en Estados Unidos Problemas de tipo financiero. o de regulaci n de incentivos generaron tropiezos para que la industria adop. tara esta t cnica pero se conocen desarrollos anteriores Desde el siglo XIX. exactamente en 1888 se efectu el primer ensayo reportado en Londres por. Webster Su proceso utilizaba nodos de hierro soluble con una ca da de po. tencial de 1 8 vatios entre los electrodos distantes una pulgada y una corriente. an dica de 0 6 Amp pie2 10, En 1893 Wolff electroliz una soluci n concentrada de sal para producir cloro.
y soda c ustica que utilizaba para esterilizar aguas negras en Brewster NY 11. En 1896 se us en Lousville Kentucky una modificaci n del proceso de Web. ster para coagular agua cenagosa del r o Ohio proceso en el que se utilizaron. nodos de hierro y aluminio 7 12 En 1908 el proceso Webster se utiliz en Santa. M nica con reducciones de 40 de materia org nica, En 1914 se utiliz en New York una modificaci n del proceso Webster llamado. Landreth En ste se a ade cal para mejorar la conductividad del electrolito En. 1932 fue utilizada la electrocoagulaci n en Alemania con eficiencias del 50 en. reducci n de la DBO de aguas residuales La falla de estos procesos se dio por. el alto costo de la energ a y la necesidad de recambiar los electrodos. En 1947 en URSS se utiliz el proceso con electrodos de hierro para formar. hidr xido ferroso obteniendo remociones de 70 al 80 para la DBO Unos. a os m s tarde en 1958 el profesor Mend a de la Universidad de N poles. utiliz esta t cnica para desinfectar las aguas negras de ciudades costeras En. este proceso se mezcl 25 al 30 en volumen de agua de mar antes de la elec. tr lisis En Noruega F yn combin 20 de agua de mar con las aguas residuales. en la electr lisis para la remoci n de fosfato utilizando electrodos de carb n. Aunque la eficiencia del proceso fue buena hubo problemas de corrosi n 10. Durante las dos ltimas d cadas se han reportado trabajos en donde se utiliza. el proceso para remover part culas dispersas de aceite12 grasa y petr leo en el. tratamiento de aguas residuales provenientes de procesos de electroplateado. textiles y en procesos de potabilizaci n del agua misma13 entre otros. LA ELECTROCOAGULACI N, La electrocoagulaci n es una t cnica utilizada para el tratamiento de las aguas re. siduales Los contaminantes de muy diversos efluentes son removidos aplicando. el principio de coagulaci n pero en este caso no se hace uso de un coagulante. qu mico cuya funci n es llevada a cabo por corriente el ctrica que es aplicada al. medio l quido contaminado como se muestra en la figura 1 Podemos entonces. Producci n Limpia Julio Diciembre 2006 Vol 1 No 2, definir la electrocoagulaci n como un proceso en el cual son desestabilizadas. las part culas de contaminantes que se encuentran suspendidas emulsionadas o. disueltas en un medio acuoso induciendo corriente el ctrica en el agua a trav s. de placas met licas paralelas de diversos materiales siendo el hierro y el aluminio. los m s utilizados 1 8 14, La corriente el ctrica proporciona la fuerza electromotriz que provoca una serie. de reacciones qu micas cuyo resultado final es la estabilidad de las mol culas con. taminantes Por lo general este estado estable produce part culas s lidas menos. coloidales y menos emulsionadas o solubles Cuando esto ocurre los contami. nantes forman componentes hidrof bicos que se precipitan o flotan facilitando. su remoci n por alg n m todo de separaci n secundario Los iones met licos se. liberan y dispersan en el medio l quido y tienden a formar xidos met licos que. atraen el ctricamente a los contaminantes que han sido desestabilizados 1 14 15. Figura1 Sistema de electrocoagulaci n con nodo de aluminio y c todo de hierro. Retos y oportunidades, A pesar de que la electrocoagulaci n es una tecnolog a que se conoce hace ya.
m s de cien a os no se ha desarrollado una investigaci n sistem tica que pueda. predecir el proceso desde su comportamiento qu mico reacciones y mecanis. mos ni provea las herramientas suficientes para el dise o y operaci n de los. reactores Es importante aclarar que en las diferentes publicaciones que se han. venido haciendo sobre el tema se encuentran una serie de dise os a escalas de. laboratorio y piloto pero no hay dise os de reactores prototipos en uso hoy. en d a La literatura disponible b sicamente se limita a comparar los trabajos re. portados2 7 13 Esto se ha dado en parte por la reputaci n que ha adquirido la. electrocoagulaci n como tecnolog a demandante de electricidad la que puede. ser costosa en muchos lugares obligando a que se abandonen sus estudios sin. un an lisis m s detenido y por otra parte a que esta tecnolog a se ha aplicado. La Electrocoagulaci n retos y oportunidades en el tratamiento de aguas 63. de manera emp rica en muchos casos y como tratamiento puntual sobre un. contaminante espec fico, En los ltimos a os y debido a la imperante necesidad de investigar adaptar e imple. mentar tecnolog as eficientes en la remoci n de contaminantes de diversas aguas. residuales se ha vuelto a considerar la electrocoagulaci n como alternativa viable. en el tratamiento de los efluentes l quidos cobrando un importante inter s cient. fico e industrial hecho ste que permitir avanzar sobre los escollos que han dejado. a esta tecnolog a rezagada durante varias d cadas Es as como nos enfrentamos al. reto de investigar los par metros que controlan el proceso de electrocoagulaci n. de manera organizada y sistem tica de una forma que permita dise ar el proceso. en su totalidad desde su requerimiento de energ a hasta su reactor para as optimi. zarlo adaptarlo y aplicarlo ubicando dicho proceso como una tecnolog a de punta. que brinde sus ventajas en la protecci n y conservaci n del recurso h drico. Aplicaciones de la electrocoagulaci n Se ha aplicado la electrocoagulaci n para. la remoci n de diversas aguas residuales En muchos casos se hace una combi. naci n de esta t cnica con flotaci n promovida tambi n por electr lisis electro. flotaci n cuya finalidad es aumentar la eficiencia de remoci n del contaminante. Esto se realiza en un proceso en la misma celda o en celdas consecutivas 13 16 17. Una de las aplicaciones m s conocidas y populares de la electrocoagulaci n ha. sido el tratamiento de aguas residuales de la industria de galvanoplastia y electro. plateado met lico13 17 19 proceso que busca remover la carga de metales solubles. en las descargas de una industria por dem s contaminante 11. La industria metal rgica la de producci n de cromo las curtiembres y la indu. stria de fertilizantes utilizan en sus procesos cromo 6 elemento de una alta. toxicidad Las descargas de cromo son muy reguladas a nivel mundial y para su re. moci n se utilizan m todos convencionales que incluyen adsorci n precipitaci n. qu mica y degradaci n biol gica entre otros La electrocoagulaci n combinada. con electroflotaci n ha sido probada como alternativa para la remoci n del cro. mo en esta agua residual Este tratamiento ha permitido obtener aguas tratadas. con concentraciones de cromo por debajo de 0 5ppm 20. La industria mec nica las refiner as los talleres de reparaci n automotriz el. transporte y la distribuci n y almacenamiento de aceites producen aguas residu. ales con altos contenidos de elementos propiamente aceitosos y grasosos que. se caracterizan por presentar una gran estabilidad qu mica de sus emulsiones. aceite agua Esto representa una problem tica ambiental importante La electro. coagulaci n ha mostrado alta efectividad en desestabilizar dichas emulsiones y la. consecuente remoci n de los aceites y grasas 21 23. La electrocoagulaci n tambi n ha sido utilizada en el tratamiento de las aguas re. siduales de la industria alimentaria24 27 estas aguas se caracterizan por altos con. La electrocoagulaci n es una tecnolog a limpia emergente que se conoce desde principios del siglo XX y ha sido aplicada en el tratamiento de diversas aguas residuales Pese a ello esta tecnolog a no se ha desarrollado ampliamente y a n falta mucho por investigar sobre sus procesos y mecanismos En este art culo se hace una revisi n de la electrocoagulaci n presentando su evoluci n

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