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Desatando el potencial de los flujos de residuos líquidos

Los residuos se ven cada vez más como un recurso. Desde prácticas bien establecidas, como el reciclaje de papel y aluminio, hasta el desarrollo de la economía circular, ahora se está recuperando un volumen creciente de recursos de materiales que antes solo se consideraban desechos inconvenientes.

Matt Hale, Director de Ventas y Mercadotecnia Internacional de HRS Heat Exchangers, analiza cómo se puede extraer el valor de los flujos de desechos líquidos y qué considerar al elegir la tecnología para lograrlo.

Matt Hale, HRS Intercambiadores de calor

Matt Hale, HRS Intercambiadores de calor

¿Por qué recuperar los residuos?

La valorización de los desechos es el proceso de recuperar el valor de los materiales de desecho, por ejemplo, reutilizándolos o reciclandolos, o compostándolos o digiriéndolos anaeróbicamente y convirtiéndolos en productos más útiles como materiales, productos químicos, combustibles u otras fuentes de energía.

En una economía circular, en comparación con una lineal, los materiales dentro de los productos se reutilizan, convirtiendo los desechos que antes eran onerosos en recursos valiosos.

La Unión Europea ha propuesto duplicar su tasa de productividad de recursos mediante 2030 y, como parte de esto, adoptó una comunicación, Hacia una economía circular: un programa de cero residuos para Europa, en julio de 2014.

Al igual que las principales partes interesadas de la industria y las empresas, afirma que pasar a una economía circular puede tener un efecto positivo en el crecimiento económico y fortalecer la competitividad de las empresas, además de proporcionar una serie de beneficios ambientales.

Desatando el potencial de flujos de residuos líquidos

El tratamiento de aguas residuales y la "extracción de agua" también se han identificado como una plataforma clave en la que basar el desarrollo tecnológico de dichos sistemas de producción circular. El tratamiento eficaz del agua y la recuperación de materiales puede proporcionar un doble retorno económico.

Cada metro cúbico de agua reciclada o reutilizada produce una reducción correspondiente en la demanda de agua de la red y la descarga de aguas residuales. También hay beneficios en términos de la huella de energía y de carbono asociada con la recuperación del material en comparación con la extracción y el procesamiento primarios, junto con otros beneficios ambientales derivados de la reducción de los impactos en la eliminación de desechos.

Además, los investigadores están identificando cada vez más los flujos de desechos de procesamiento de alimentos y de la cadena de suministro como un recurso importante para el desarrollo de productos y procesos de base biológica, lo que sugiere que la valorización de los desechos de alimentos debe centrarse tanto en productos básicos como en productos especializados de mayor valor.

Ejemplos de recuperación de recursos

Si bien aún estamos lejos del desarrollo comercial de biorrefinerías a gran escala que pueden tratar las corrientes de aguas residuales para producir una gama de productos que incluyen biocombustibles, energía, fertilizantes, metales, medios inertes y toda una gama de productos químicos finos, partes de este proceso. Ya están establecidos.

El uso de la digestión anaeróbica (AD) para recuperar energía y crear un biofertilizante orgánico (digestato) a partir de residuos de alimentos y aguas residuales está ahora generalizado, y hay varios ejemplos de recuperación de materiales de diferentes flujos de residuos a todas las escalas, desde la investigación inicial hasta la comercial. Unidades de recuperación en instalaciones industriales y trabajos de tratamiento de agua en todo el mundo.

HRS unicus - Flujos de residuos líquidos


Algunos ejemplos de este tipo de recuperación de material incluyen:

  • Recuperación de nutrientes clave como el fósforo de las corrientes de aguas residuales para su uso como fertilizantes agrícolas.
  • La recuperación potencial de biopolímeros como los polihidroxialcanoatos (PHA) y los polifenoles de las aguas residuales de los almazaras.
  • Las aguas residuales de suero de queso (CWW) comprenden corrientes de desechos que incluyen suero de leche y agua de lavado, y podrían tratarse utilizando diversos procesos para producir una gama de productos que son útiles en la fabricación de alimentos y productos farmacéuticos, como proteínas de suero, péptidos, lactosa y glucosa. y otros productos químicos útiles.
  • La recuperación de productos de levadura gastados de diversos procesos para su uso en la producción de alimentos, como la estabilización y el búfer de pH. El procesamiento de frutas es otro sector que está idealmente situado para capitalizar el valor potencial de algunos de sus productos de desecho. Los residuos de cáscaras de cítricos representan hasta la mitad del volumen total de cítricos procesados ​​a nivel mundial y contienen hasta un 80 por ciento de agua. Es una fuente potencial de muchos productos útiles que incluyen fibra dietética, antioxidantes, colorantes y sabores para alimentos, y contiene una amplia variedad de compuestos que incluyen celulosa, pectina, azúcares, hemicelulosas, flavonoides y aceites esenciales como el D-limoneno.

Serie HRS unicus / Flujos de residuos líquidos

Avanzando hacia la descarga de líquido cero

La descarga de líquidos cero (ZLD) es una técnica mediante la cual se eliminan las corrientes de desechos líquidos. En lugar de descargarse al final del ciclo de tratamiento, cualquier agua residual se purifica y se recicla, mientras que otros residuos, que a menudo incluyen el tipo de subproductos valiosos mencionados anteriormente, se extraen.

Se emplean varios procesos en ZLD, que incluyen biorreacción de membrana, ósmosis inversa, electrólisis, filtración y más. Sin embargo, la evaporación también es un proceso clave, tanto para concentrar los residuos lo suficiente como para permitir su extracción económica o eliminación física, y como parte del proceso de purificación del agua.

Sin embargo, las mezclas sólido-líquido son complejas y es importante que la primera etapa de cualquier proyecto potencial incluya un estudio de investigación para evaluar la naturaleza de los flujos de desechos y los niveles de saturación requeridos. En experimentos de laboratorio, HRS evalúa las concentraciones máximas que se pueden alcanzar para diferentes regímenes de temperatura. Esto determina el tipo de equipo que diseñamos.

Por ejemplo, a altas temperaturas se pueden disolver más sales, en comparación con bajas temperaturas.

La importancia de la evaporación.

Los Intercambiadores de Calor de HRS han participado en proyectos de ZLD en Europa utilizando sistemas de evaporación, incluida la recuperación de sulfato de potasio y sodio a partir de flujos de residuos de salmuera orgánica. Un proceso típico de HRS podría consistir en tres pasos de la siguiente manera:

  1. Evaporación / concentración (usando uno o más evaporadores según los materiales involucrados y el nivel de concentración requerido) a niveles por encima del punto de saturación a alta [temperatura.
  2. Enfriamiento del producto para provocar la formación de cristales de sal.
  3. Más cristalización en tanques especialmente diseñados y separación de los cristales que se forman para permitir que se procesen para su uso. En el tercer paso, una capa sobrenadante de solución concentrada permanece después de la separación de los cristales. Esta solución se devuelve al segundo evaporador para concentrarse nuevamente por encima de su punto de saturación.

Selección correcta del intercambiador de calor para la recuperación del producto

Tanto los pasos de evaporación como de enfriamiento dan como resultado un alto grado de ensuciamiento del material en el interior del equipo, por lo que los intercambiadores de calor de superficie raspada de la Serie Unicus de HRS se utilizan para mantener la eficiencia térmica y eliminar el ensuciamiento cuando se produce. Junto con los enfriadores de la serie R de HRS y los tanques de cristalización diseñados a medida, el resultado es un proceso eficiente que puede funcionar continuamente sin necesidad de tiempo de inactividad programado.

En el ejemplo anterior, se utilizan dos evaporadores para concentrar y eliminar el agua pura de la solución, que se puede usar en otros lugares. Los refrigeradores y los cristalizadores producen cristales sólidos, y la solución restante regresa al proceso de evaporación. No quedan residuos líquidos después del proceso, por lo que, además de recuperar sales valiosas, también se reducen los costos de gestión de residuos.

Informador de la industria de procesos

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