Aguas residuales alcalinas? Cómo neutralizar el pH mediante CO₂ en 4 pasos

La industria textil es una de las mayores del mundo y produce una amplia gama de productos que se utilizan en diversos sectores. Debido a su tamaño, su impacto medioambiental también es importante. En concreto, la producción textil conlleva importantes cantidades de aguas residuales y muchos problemas medioambientales en general.

Las aguas residuales textiles, con un pH a menudo superior a 10 y denominadas alcalinas, plantean un reto medioambiental crítico por la contaminación de las aguas subterráneas que conllevan. Por lo tanto, es esencial que las industrias que quieran seguir un plan de negocio más sostenible presten atención a los sistemas de recuperación de agua para frenar el impacto de la industria.

En este artículo, presentaré la que considero la solución más innovadora y eficaz para abordar este problema: el uso de dióxido de carbono (CO₂) capturado directamente del humo de las chimeneas para neutralizar el pH de las aguas residuales textiles. Como veremos, la transformación de CO₂ en ácido carbónico representa un enfoque innovador de la gestión de residuos industriales y la mitigación del impacto ambiental en la industria textil. Empecemos.

CONTEXTO

Alcalinidad en las aguas residuales y sus efectos

Empecemos por lo básico, analizando qué es el concepto de agua alcalina. En muchos procesos industriales, como los de la industria textil del algodón y el cuero, el uso de sustancias alcalinas, como la sosa cáustica y la cal hidratada, produce aguas residuales con altos niveles de pH, a menudo superiores a 10 u 11.
Las aguas residuales son extremadamente perjudiciales para los ecosistemas si no se gestionan adecuadamente. De hecho, pueden contaminar las aguas subterráneas y los cursos de agua, causando problemas de salud pública y daños irreversibles al ecosistema.

Por ello, las empresas manufactureras deben recurrir a un sistema de neutralización para ajustar el pH antes de que las aguas residuales puedan verterse con seguridad a los sistemas de alcantarillado o a las masas de agua naturales.

Los métodos tradicionales consisten en añadir ácidos minerales fuertes, como ácido sulfúrico o clorhídrico. Sin embargo, estos métodos presentan algunas desventajas significativas, como los elevados costes operativos y el impacto ambiental negativo debido a la salinización resultante de la liberación de sales (sulfatos y cloruros) durante los procesos de neutralización.

MÉTODOS

Neutralización ecológica del pH de las aguas residuales alcalinas con dióxido de carbono

Como lo mencionamos antes, una solución innovadora para la neutralización alcalina de las aguas residuales textiles es un sistema avanzado que utiliza el CO₂ de las chimeneas de calderas o generadores para neutralizar las aguas residuales alcalinas de la industria textil.
Al aprovechar las propiedades naturalmente ácidas del CO₂, se reduce la dependencia de los neutralizadores químicos, que son perjudiciales para el medio ambiente, pero también supone un salto significativo hacia la mejora de la eficiencia y la sostenibilidad de las plantas de tratamiento.

Este método puede aplicarse con una planta específica construida directamente dentro de sus propias instalaciones de producción, estén o no relacionadas con el sector textil. Convierte un producto de desecho en un recurso, reduciendo el uso de productos químicos nocivos y los costes operativos, ayudando a disminuir la contaminación de la industria y, en consecuencia, las emisiones de CO₂ a la atmósfera.

ANÁLISIS

Cómo se utiliza el CO₂ para regular el pH del agua?

El uso de CO₂ para tratar el agua implica la disolución de CO₂ en las aguas residuales, donde este componente químico reacciona con los componentes alcalinos para formar ácido carbónico, un ácido que reduce suavemente el pH sin los efectos negativos asociados a los ácidos minerales.

Diseñado para adaptarse a distintos volúmenes y niveles de pH de las aguas residuales, el sistema de neutralización de CO₂ promete un control dinámico del proceso de neutralización sin las complejidades y riesgos asociados a la manipulación manual de productos químicos.

La implantación de este sistema de neutralización es flexible y puede integrarse en la infraestructura existente con adaptaciones mínimas. Esta agilidad operativa no solo aumenta los estándares de seguridad de las operaciones de la planta, sino que también reduce los costes operativos, lo que lo convierte en una opción económicamente atractiva.

Las fases químicas del uso de CO₂ en el tratamiento de aguas residuales textiles

El proceso con CO₂ se desarrolla en dos fases clave:

1ª FASE:
2 NaOH + CO₂ = Na₂HCO₃ + H₂O

2ª FASE:
Na₂CO₃ + CO₂ = 2 NaHCO₃

Vale, visto así, puede que la fórmula no esté clara para todos, pero intentaré explicarla. ¿Qué significa?

La disolución de CO₂ reacciona con los componentes alcalinos para formar ácido carbónico, un ácido que disminuye el pH sin los efectos negativos asociados a los ácidos minerales.
En el primer paso, las moléculas de hidróxido (OH⁻) reaccionan con el dióxido de carbono (CO₂) para formar carbonato (CO₃²⁻) y agua (H₂O). De este modo, se produce una reacción de acidificación en la que el CO₂ actúa como ácido y reduce la alcalinidad del agua.

En el segundo paso, el carbonato (CO₃²⁻) reacciona de nuevo con el CO₂ y el agua (H₂O) para formar bicarbonato de hidrógeno (HCO₃⁻). Se trata de una reacción de equilibrio que contribuye a reducir aún más el pH del agua, haciéndola aún menos alcalina.

CÓMO SE DESPLAZA EL ANHÍDRIDO CARBÓNICO
El anhídrido carbónico, o dióxido de carbono (CO₂), se obtiene de las chimeneas o de los gases de combustión industriales y se somete a un proceso de limpieza. Dependiendo del tipo de combustible utilizado y de la cantidad de exceso de oxígeno suministrado durante la combustión en la caldera, la concentración de CO₂ puede variar.
Se suministra en cilindros o bastidores en situaciones en las que se necesita menos gas.

Cómo convertir el CO₂ en ácido carbónico de forma sencilla

Este proceso de tratamiento del agua básicamente aprovecha el CO₂, un importante gas de efecto invernadero, convirtiéndolo en una forma más estable y menos “dañina”, como el ácido carbónico, que puede utilizarse para tratar y neutralizar las aguas residuales.

El proceso se basa en cuatro pasos clave, cada uno con sus propios beneficios para el medio ambiente:

1. captura de CO₂: el CO₂ se captura de los gases de escape de las chimeneas industriales mediante procesos que incluyen métodos físicos, de refrigeración y de limpieza. Este paso es crucial para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera;
2. conversión en ácido carbónico: el CO₂ capturado se convierte en ácido carbónico (H₂CO₃) mediante difusores especiales que crean una reacción con el agua. El ácido carbónico es un ácido débil y es una forma de carbono menos “dañina” que el CO₂ gaseoso;
3. neutralización de bases: en las aguas residuales textiles, el ácido carbónico puede utilizarse para neutralizar bases, ajustando el pH y facilitando la eliminación de contaminantes. Este paso mejora la eficiencia de los procesos de tratamiento de aguas residuales, haciéndolos más sostenibles y menos perjudiciales para el medio ambiente;
4. depuración de aguas residuales: además de reducir las emisiones de CO₂, este proceso contribuye a la depuración de las aguas residuales, reduciendo el impacto medioambiental de la industria textil. La conversión del CO₂ en un producto útil reduce la necesidad de eliminar gases de efecto invernadero y favorece una gestión más sostenible de los recursos industriales.

Este planteamiento es un ejemplo de economía circular, en la que los residuos de un proceso se utilizan como recurso en otro, lo que contribuye a reducir el impacto ambiental de las actividades industriales. La investigación y el desarrollo en este ámbito son fundamentales para implantar tecnologías innovadoras que puedan hacer frente a los retos medioambientales asociados a la industria textil y a otras industrias.

VENTAJAS

Una solución sostenible global: las ventajas de neutralizar las aguas residuales alcalinas con CO₂

Mientras la industria textil sigue buscando nuevas soluciones, el uso de CO₂ es un ganador desde al menos 4 perspectivas.

1) Ahorro económico: adoptar la neutralización con CO₂ en la industria textil permite eliminar los ácidos minerales fuertes, como el ácido sulfúrico, con un importante ahorro económico.
Las empresas pueden eliminar completamente su compra reduciendo los costes operativos asociados al tratamiento de aguas residuales, contribuyendo a la cuenta de resultados de la empresa y al objetivo de sostenibilidad medioambiental.

2) Reducción de emisiones: aplicar tecnologías avanzadas para capturar CO₂ directamente de las chimeneas industriales es una estrategia eficaz para minimizar el impacto ambiental debido a las emisiones de gases de efecto invernadero. Este enfoque no sólo ayuda a reducir significativamente la cantidad de dióxido de carbono liberado a la atmósfera, sino que también se alinea con los objetivos de mitigación del cambio climático definidos en el Protocolo de Kioto. Mediante la adopción de este método, las empresas pueden obtener créditos verdes, que son certificaciones reconocidas internacionalmente que atestiguan la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. La incorporación de este tipo de prácticas no sólo promueve la transición hacia una economía baja en carbono, sino que también apoya el desarrollo de un modelo empresarial responsable con el medio ambiente, en consonancia con los esfuerzos mundiales de lucha contra el cambio climático.

3) Eficacia operativa: una ventaja significativa de la neutralización con CO₂ es su capacidad para evitar el riesgo de sobredosificación, un problema habitual con los ácidos fuertes. El uso excesivo de ácidos puede provocar una bajada excesiva del pH en el agua, causando corrosión y problemas de eficiencia en los procesos posteriores. Con la neutralización por CO₂, este riesgo se elimina por completo, permitiendo un control preciso del proceso de neutralización sin comprometer la calidad del tratamiento de las aguas residuales.

4) Mejora de la calidad del agua: este método no aumenta los niveles de sulfatos y cloruros en el agua vertida, lo que puede permitir una mayor tasa de recuperación de agua en los procesos de tratamiento.

Recapitulemos las ventajas de la neutralización de aguas residuales mediante CO₂:

Reduce significativamente los costes asociados a la neutralización

Permite optar a créditos de carbono y certificaciones ecológicas

Lo que la convierte en una opción rentable y responsable con el medio ambiente

Lo que reduce la dependencia de productos químicos peligrosos

Garantizando que los niveles de pH permanezcan dentro de límites seguros

Permitiendo una mayor recuperación de agua aguas abajo en la planta de tratamiento biológico

Minimizando los riesgos asociados a la sobredosificación, como la sobredosis de ácido orgánico

Contribuye significativamente a reducir las emisiones de CO₂ a la atmósfera

CONCLUSIONES

Tratamiento de aguas residuales con CO₂: oportunidades para las empresas

El enfoque basado en el CO₂ puede ayudar a las empresas a recuperar las aguas residuales al tiempo que cumplen la normativa medioambiental y mejoran su imagen de sostenibilidad.

La forma y el ritmo de producción de la industria textil causan importantes impactos negativos en el medio ambiente, el clima y la sociedad, sobre todo en términos de consumo de recursos, tierra y agua y de liberación de contaminantes químicos.

Para adoptar los principios de la economía circular, mi experiencia sugiere que la mejor manera de hacerlo es rodearse de socios y proveedores que hayan emprendido el mismo viaje hacia la sostenibilidad. Adentrarse en este punto de vista significa acogerse a importantes beneficios estratégicos, por ejemplo:

• atracción de capital ISR y nuevos talentos;
• adquisición de un público objetivo de consumidores ecológicos;
• adaptación temprana a las normativas y a la creciente regulación sobre los distintos ámbitos de la gestión y la comunicación de la sostenibilidad, como se señala, por ejemplo, en la Estrategia de Textiles Sostenibles de la UE.

Hay varias empresas en todo el mundo a la vanguardia del tratamiento de aguas residuales con CO₂. Sólo hay que explorar para encontrar los socios adecuados.