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PROCESOS QUÍMICOS

FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS PROGRAMA DE QUÍMICA. INFORME VISITA INDUSTRIAL (PRINTEX). PROCESOS QUÍMICOS NOMBRES: Alejandra González Herrera; Miguel Esteban Cardona Jimenez. El dia viernes 5 de julio de 2019 en horas de la tarde se realizó la visita a la industria quindiana Printex ubicada en el municipio de La Tebaida, el propósito principal de la visita fue el de acercar a los estudiantes de la asignatura de procesos químicos dirigida por el profesor Carlos Alberto Guevara Bravo al campo industrial, este acercamiento está relacionado con la oportunidad de empleo que ofrece la industria para los profesionales de la Química y específicamente el compromiso que debe de existir por parte de los trabajadores y en general de la industria para proteger y preservar el medio ambiente, brindando garantías basadas en la calidad de vida para la comunidad y a futuras generaciones acompañadas de progreso en conjunto con las mismas, debido a que la empresa genera trabajo para cerca de 600 personas. Este compromiso ambiental va ligado al tratamiento de aguas residuales provenientes de procesos de tinción de prendas, denominado por la misma como un proceso industrial secundario, necesario para ser partícipes del control de calidad para el agua vertida en las fuentes hídricas; por ende es necesario ser conocedor de estos procesos que directamente no suponen una ganancia para la empresa pero ayudan a la coordinación mutua que debe existir entre la industria y el medio ambiente. A nivel de informe es de gran importancia profundizar acerca de los conocimientos que engloba el proceso del tratamiento de aguas a nivel industrial, ya que al ser un proceso de compromiso ambiental puede ser empleado en otra industria y porque no implementado en forma de proyecto por alguno de los estudiantes como futuros profesionales, además de que al hacer uso de la literatura promueve la obtención de nuevos conocimientos relacionados con el tema. Para comprender la importancia del tratamiento del agua al inicio de los procesos y la generada por adición de contaminantes como resultante de estos mismos, es necesario contextualizar al lector acerca de las rutas que sigue este fluido en estos procesos y su destino final, inicialmente el agua es tomada de una fuente de agua subterránea y almacenada en un pozo ubicado a más o menos noventa metros bajo tierra es impulsada por medio de una motobomba a setenta metros de profundidad hasta una bomba dosificadora que la desplaza a las torres de enfriamiento de la planta, allí una parte es destinada para procesos de filtración y otra se utiliza en conjunto con otros sistemas para la producción de aire acondicionado que abastezca el interior de la planta; el agua destinada para filtración pasa a través de filtros compuestos por materiales que hacen el papel de lechos filtrantes como lo son, la arena y la antracita, para ser llevada contiguamente a un proceso de suavización en el cual, se le remueve la dureza al agua mediante una resina de intercambio catiónico, esta resina retiene principalmente los iones de calcio y

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magnesio que puedan provocar variaciones en la eficiencia de los procesos y además retiene algunos iones férricos presentes en el pozo saturando el polímero del que están fabricadas, es por ello que, esta resina debe ser regenerada mediante una salmuera de cloruro de sodio, intercambian los iones presentes en ella por iones de sodio para luego ser enjuagada y reutilizada en múltiples ocasiones. Al agua pasada por estos lechos filtrantes y proceso de suavización se le realizan algunos análisis como dureza y residual de cloruros antes de ser utilizada en los procesos industriales y posteriormente se almacena en tanques. El proceso contiguo fue el de calderas, en el cual el agua tratada y almacenada es evaporada para la realización de varios procesos dentro de la industria textil. Antes de pasar el agua por las calderas es mezclada con productos químicos que enmascaran la dureza del agua ya que, si bien fue tratada mediante la suavización, puede ser contaminada por dureza en los retornos de condensado, los cuales son utilizados para evitar los choques de temperatura que provoquen variaciones en los procesos y sus rendimientos. En las calderas, la alcalinidad y el oxígeno presente son factores clave ya que, pueden generar espumas que se mezclen con el vapor causando contaminaciones mayores tanto en los procesos como en las emisiones ambientales además de los tratamientos previos del agua a utilizar para evitar daños mecánicos en la misma que provoquen pérdidas de eficiencia. A estas calderas, se les realizan pruebas isocinéticas, las cuales sirven para medir la cantidad de material particulado, óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno en las emisiones provocadas, esto es comparado con la normatividad ambiental para registrar si se cumple o no con los límites máximos permisibles, estos estudios se realizan cada seis meses, un año, dos años o tres años según la unidad de contaminación ambiental que tengan, es por ello que las industrias buscan el buen funcionamiento de sus calderas para postergar en lo posible la práctica de estos estudios que además de ser tediosos, son costosos para la industria. En el recorrido, se observó también el tratamiento de los residuos sólidos, en el cual se cuenta una zona de almacenamiento temporal de residuos con varios contenedores para su clasificación. La disposición de este tipo de residuos la hacen empresas especializadas en el tratamiento de los mismos sin embargo, la planta tuvo un cambio en cuanto a los residuos generados en la cafetería del lugar y ahora se utilizan junto con aserrín en un proceso de compostaje realizado allí mismo para la fertilización de las zonas verdes del lugar, este proceso ayuda ambiental y económicamente a la industria pues reduce la cantidad de residuos colectados por la empresa y al mismo tiempo ayuda al crecimiento y mantenimiento de la fauna y microfauna que se aprovecha de la misma. Finalmente, se observó el proceso de tratamiento de agua residuales, en donde son colectadas y tratadas las aguas provenientes de la fábrica antes de su vertimiento a los cuerpos de agua cercanos. En este lugar, se observó primeramente una caja de

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inspección ya que, antiguamente la normatividad exigía una toma de muestra de agua a la salida y a la entrada del proceso de tratamiento de agua. También se contaba con una caseta de cloración de agua que ahora es el centro de compostaje mencionado anteriormente, esta caseta de cloración dejó de ser utilizada para ese propósito ya que mediante investigaciones, las cuales no fueron muy bien especificadas, se analizaron diversos procesos para la decoloración del agua menos agresivos con el ambiente ya que, los compuestos formados por el cloro en compañía con las moléculas de los colorantes y la contaminación del agua, se transformaba en productos de alta toxicidad para los ecosistemas acuíferos, la alternativa amigable a la que llegó la empresa y la que utiliza actualmente es la oxidación avanzada con Fenton en la cual se utiliza el hierro como catalizador y se utiliza el peróxido para la formación de radicales hidroxilo que facilitan la ruptura de las insaturaciones de los colorantes y evita la formación de contaminantes de alto grado como los formados por los procesos de cloración pasados. Seguido a la caja de inspección se encuentra una trampa de grasas, en la cual se retienen aceites y grasas provenientes de derrames en el mantenimiento de las máquinas. Posteriormente, el agua es pasada por un tamizaje de mayor a menor tamaño de poro para ser depositada en unos tanques de homogeneización en donde se depositan los diferentes caudales para obtener una sola calidad de agua a tratar. En la planta, se cuenta con dos tanques de homogeneización, lo que le permite trabajar por baches. Los tanques de homogenización trabajan mediante aireación permitiendo estabilizar también la temperatura del agua. Una vez se cuenta con una única calidad de agua, se llevan muestras al laboratorio de control del proceso para realizar pruebas de jarras, las cuales permiten identificar las cantidades de productos a adicionar para el tratamiento y mediante cálculos se escalan las magnitudes a los procesos. En esta planta se cuenta con un tratamiento químico, un tratamiento físico y un tratamiento biológico. Como se mencionó anteriormente, tratamiento químico es realizado mediante la oxidación avanzada Fenton además de un floculante y un polímero que ayudan a aumentar el tamaño de las moléculas y agilizar su precipitación, tras estos procedimientos, el agua pasada mediante los tanques para dar lugar a tiempos de reposo y aquietamiento y llegar a sedimentadores de colmenas, luego de esto, se da un tratamiento biológico del agua se da mediante bacterias en condiciones especiales de oxígeno, fósforo, nitrógeno y azúcares que permiten un ambiente propicio para la alimentación de los microorganismos mencionados facilitando la degradación de la materia orgánica presente. El agua resultante de estos procesos es llevada a unos lechos filtrantes de arena y posteriormente vertida a los cuerpos de agua. El agua formadora de flóculos en donde se encuentran todos los productos agregados durante el tratamiento se colecta mediante tuberías en el fondo de todos los tanques, se acondiciona con cal y se pasa por un filtro prensa en donde se

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colecta el lodo. Se comentó también que estos lodos fueron caracterizados como no tóxicos, no peligrosos y no reactivos y son llevados a relleno sanitario. Los procesos generados en la industria textil requieren de un elevado consumo de agua, energía y productos químicos; reflejados en una alta producción de aguas residuales de necesario tratamiento; debido a la elevada concentración de compuestos colorantes, contaminantes orgánicos, materias en suspensión, tensioactivos y compuestos clorados; que a su vez reaccionan entre sí, formando compuestos de mayor peligrosidad, siendo este el caso al mezclar compuestos orgánicos y clorados, promoviendo la producción de organoclorados. Actualmente los requisitos normativos obligan a la población y a la industria en la participación del cuidado a la salud y del medio ambiente, para este efectivo cumplimiento es necesario poner en marcha proyectos que contengan métodos que otorguen rentabilidad económica para la empresa y para el medio ambiente, por ende la intervención de personas con responsabilidad y empatía con la causa es de gran importancia en la estructuración, planeación, ejecución y análisis de proyectos que promuevan la conservación y reparación del medio ambiente. en la industria textil el agua residual debe de pasar por una serie de procesos para su posterior vertimiento, siendo estos: coagulación o floculación, proceso fenton, ozonización, tecnología de membranas, técnicas de adsorción, técnicas electroquímicas y procesos biotecnológicos; como se indica en (Condorchem, 2013), procesos de fotosensibilizadores son ampliamente estudiados en el tratamiento de aguas residuales provenientes de industria textil como lo expresa (Giraldo, 2007), con el fin de reducir el impacto ambiental que tienen los colorantes en la fuentes hídricas y el contacto directo con la flora y fauna, dia a dia se desarrollan nuevos métodos con aumentos en su eficiencia responsabilizando directamente a la industria del deber de implementarlos en sus metodologías de remoción contaminantes en el agua, para evitar la contaminación del agua en los ecosistemas, ya que como se ha venido nombrando el tratamiento de las aguas residuales de la industria textil es importante porque algunos de los productos que allí son elaborados producen gran contenido de contaminantes debido a que son sometidos por muchos procesos químicos, el permanganato de potasio es uno de estos contaminantes empleados en la industria para el blanqueamiento del color índigo como lo sugiere (Vogt, 2018), la contaminación también puede estar mediada por procesos físicos, esto sucede cuando se presentan vertimientos de aguas con temperaturas extremas en las efluentes de agua, generando así impactos ambientales directamente en las fuentes hídricas e indirecta en la atmósfera, el suelo e inclusive genera un impacto social, ya que estas aguas serán retornadas a la comunidad aledaña, este impacto ambiental está asociado a la presión ejercida con los vertimientos, las emisiones y los residuos sólidos generados, como por el uso intensivo de algunos recursos como el agua y los combustibles fósiles por la demanda de energía térmica de sus procesos, el siguiente figura representa el nivel de impacto ambiental y social de las diferentes etapas en el proceso textil.

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Figura 1. Impacto ambiental del proceso textil Fuente: Acercar, CAE, CCB. El impacto ambiental que ejerce la industria textil obliga a los entes gobernantes a ejercer un control sobre estos y lo realiza por medio de una legislación que debe ser aplicada por este sector industrial con el fin de aplicar para la competencia a nivel industrial, estando los siguientes dentro del marco nacional según (Cámara de Comercio de Bogotá - CCB, 2004): ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Ley 9 de 24 de enero de 1979 Decreto 1594 de 26 de junio de 1984, del Ministerio de Salud Ley 99 de 22 de diciembre de 1993, del Congreso de la República Decreto 1753 de 3 de agosto de 1994, del Ministerio del Medio Ambiente Decreto 2150 de 5 de diciembre de 1995, de la Presidencia de la República Resolución 655 de 21 de junio de 1996, del Ministerio de Medio Ambiente (Derogado por el Decreto 3100 de 2003) Decreto 3100 de Octubre 30 de 2003 Ley 223 de 1995 Ley 6 de 1995 Decreto 3172 del 7 de noviembre de 2003

Es de aclarar que esta normatividad es exigida en un ámbito nacional, pero las autoridades departamentales tienen el deber de implementar una legislación que complete las nacionales, con el fin de adecuar éstas a las condiciones ambientales. Definiciones de algunos términos empleados Proceso industrial, proceso por el cual se obtienen, transforman o transportan uno o varios productos primarios. (OBS, 2019)

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Tratamiento de aguas, intervención de manera química, física o biológica realizada al agua para disminuir en la mayor medida posible contaminantes presentes en la misma. Contaminante, sustancia introducida a los productos o procesos, causante de afecciones negativas en la finalidad del recurso. Agua residual, agua con presencia de elementos perjudiciales para organismos vivos o sus ecosistemas. Calidad de agua, medida de la condición y aptitud del agua según parámetros físicos, químicos o biológicos. Preguntas referentes al tema ¿Qué diferencias se observan en la tinción de algodón y fibras sintéticas? Es necesario hacer énfasis en que el método de tinción y los colores que se quieren lograr proveen diferentes tipos de contaminación, ya que el proceso en el que son sometidas las prendas debe ser diferente, un ejemplo de esta diferencia se muestra a continuación: Tabla 1. Diferencias observadas en la tinción de algodón y fibras sintéticas (Valverde, L., 2015). TINCIÓN ALGODÓN

FIBRA TEXTIL

Tintura de CO (Colorantes reactivos)

Tintura de PES (Poliéster a ebullición con carriers)

Se produce mediante la adición de sustancias que posibilitan la reacción de los colorantes para que se fijen a las fibras de algodón. Sensible a hidrolización de los colorantes empleados o el manchado de la tela. Comúnmente se genera sangrado del colorante en los procesos de enjuague

Se produce por el ingreso de los colorantes a los espacios intermoleculares de las moléculas en las fibras textiles proporcionados por un aumento de calor y atrapados por una disminución del mismo.

pH alcalino

pH ácido

45 minutos

45 minutos

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Temperatura de 60°C

Temperatura de 130°C

Baja eficiencia de captación del color

Alta eficiencia de captación del color

¿Qué tipo de aguas residuales y de proceso se pudieron observar? Al momento de estar en la planta de tratamiento de aguas en la industria se pudo apreciar el tratamiento de aguas residuales procedentes de la tinción de prendas, es de aclarar que el color de las aguas era negro esto debido al color del colorante añadido para el teñido, pero no siempre es de este color, ya que este dependerá del colorante que sea empleado en la tinción y se deberá principalmente al tipo de prenda que se está fabricando, cuando el agua estaba llegando a la planta se podía apreciar que el agua se encontraba a temperatura ambiente, ya que no se observaba ningún fenómeno procedente de aguas calientes, al pasar por los diferentes tratamientos se observó como primer residuo grasas y aceites, después esta agua desengrasada de color negro pasó por un tratamiento de coagulación, en el cual con el uso de sustancias químicas se realizó un aumento de la masa molecular de los colorantes, separándolos así del agua, pero dejándola con una apariencia muy viscosa y color un poco oscuro, para la separación del colorante esta mezcla es pasada por diferentes tanques que buscan sedimentar el colorante en el fondo y pasar el agua a otros tanques para la realización de procesos microbiológicos para la eliminación de contaminantes, después de estos procesos se conseguía un agua traslúcida pero con un color marrón muy claro, la guía de la industria aclaró a que este color se debe a la miel de purga que es adicionada en el proceso microbiológico para la alimentación de los microorganismos, pero que el agua cumplía con las características necesarias para ser vertidas en afluentes hídricas. ¿Qué características debe tener el agua de proceso? Según lo aprendido en la visita industrial, el agua de proceso para este tipo de industria debe estar libre de dureza y no contener residual de cloro para así evitar problemas relacionados con el almacenamiento y procesamiento de la misma. Además, se comentó que debe tener un pH especial para cada proceso de tinción que se realiza en la planta, sin embargo, el pH del agua extraída de la fuente subterránea es el necesario para los procesos industriales realizados allí. De acuerdo a la normatividad colombiana que normas debe cumplir el agua desechada por la industria visitada. Tras consultar la normatividad colombiana se encontraron parámetros y valores límites máximos permisibles generales en resolución No. 0883 del 18 de mayo de

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2018 dados por el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, entre los cuales se tienen para la industria visitada: Tabla 2. Valores límites máximos permisibles generales en vertimientos de aguas residuales de actividades industriales, comerciales o de servicios. PARÁMETRO

AGUAS RESIDUALES DE ACTIVIDADES INDUSTRIALES, COMERCIALES O DE SERVICIOS.

UNIDADES

pH

6,00 a 9,00

Unidades de pH

Demanda Química de Oxígeno (DQO)

200,0

mg/L O2

Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)

100,0

mg/L O2

Sólidos suspendidos totales (SST)

100,0

mg/L

Sólidos sedimentables (SSED)

1,5

mg/L

Grasas y aceites

15,0

mg/L

¿Cómo considera que la Universidad del Quindío puede aportar al desarrollo de este tipo de industria o a disminuir los impactos ambientales? Como institución la universidad del Quindío puede realizar convenios con las industrias para dar un total aprovechamiento de la unión entre la industria y la academia, con el fin de idear proyectos que permitan la participación de personas con responsabilidad ambiental capaces de poner en marcha los proyectos planeados para la disminución de los impactos ambientales, esta unión tendrá inicio desde la estructuración y planificación del proyecto, en conjunto con un total acompañamiento en el análisis de los resultados que permitan conocer a ciencia cierta los factores que intervienen y buscar una mejor solución, siempre y cuando respetando el derecho a la privacidad de...