jueves, 27 de octubre de 2011

3 MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL DEL RAMO DEL AGUA

BREVE RESUMEN DE LOS PROCESOS DE LA LANA

Lo mismo que hice con los procesos típicos del tratamiento del algodón, os hago un resumen y un cuadro de los tratamientos típicos de la lana, aunque según el tipo de tejido, no siempre se hacen todos los procesos. Dependerá del tipo de tejido que se quiera conseguir al final, pero nos da una idea del tipo de contaminación que pueden llevar las aguas residuales de este tipo de industrias. 


La lana cruda tiene como componentes aparte de la lana propiamente dicha, sustancias extrañas a la lana (suciedad, tierra, etc.) y sustancias propias de la lana, como lanolina, suintina, etc.  y cuya proporción varía según origen, raza de la oveja, acondicionamiento, etc.

Esta lana cruda se selecciona y el primer proceso húmedo que tiene lugar es el lavado y desengrase. Esto se puede hacer de varias formas.

Como materias primas se usa agua y detergentes neutros o alcalinos. Es un proceso muy importante porque deja la lana en condiciones de ser usada posteriormente y el vertido es el más contaminado, pero tiene la ventaja de que se puede actuar sobre el vertido y recuperar la lanolina y la suintina siguiendo varios métodos.

La contaminación orgánica de este vertido es muy alta en cuanto a los parámetros DBO5, DQO, ST, grasas, etc. La suintina propia de la lana reacciona con los iones alcalinos formando un tensioactivo de acción detergente. La lanolina es una grasa que recubre las fibras de lana y que se puede recuperar para usos exteriores. El otro componente importante de la contaminación es materia orgánica, tierra, sangre, excrementos, restos vegetales, etc.

Tras el lavado-desengrase se hace un secado y siguen operaciones entre las que destacan como más contaminantes el carbonizado, almacenaje-tintura y ensimaje. En almacenaje-tintura y ensimaje la contaminación más relevante es la de origen orgánico y el color.

Posteriormente se procede al desmote y batanado del tejido. El lavado posterior al batanado produce un vertido muy contaminado, con alto contenido en sólidos y un pH muy básico. Las materias primas usadas en este lavado son el agua, jabones y detergentes que se encontrarán en el vertido asociados a otras sustancias y a derivados de los ácidos grasos.

La operación siguiente al lavado puede ser el fieltrado que es una operación mecánica que transforma el tejido original en fieltro.

Posteriormente se somete el tejido al carbonizado para eliminar fibras celulósicas y otras impurezas que consiste en un tratamiento con una determinada disolución de sulfatos, humectantes, carbonato sódico, etc.
El caudal vertido es poca cantidad respecto al total.

Tras el carbonizado se puede proceder a la tintura del tejido, cuyo vertido poseerá contaminación debida a los distintos colorantes, igualadores, carriers, antiespumantes, sales y ácidos orgánicos (acético, fórmico) y minerales y también debida a las sales de cromo que se suelen utilizar en la tintura de la lana. El vertido acuoso poseerá por tanto contaminación orgánica, color, sales y Cr VI.

En la tabla siguiente se pueden ver valores típicos de los parámetros de contaminación del agua residual procedente de los procesos de la lana y están recuadrados las operaciones que más contaminación producen.

Contaminación de las aguas residuales en el procesado de lana - Del Águila
La próxima entrega de esta serie sobre minimización . . . . estará dedicada al proceso y la contaminación de aguas residuales en las industrias textiles de fibras sintéticas y mezclas de fibras. 

jueves, 20 de octubre de 2011

EL AGUA EN LA TIERRA


El agua que existe en la Tierra se encuentra en los tres estados y además debido a su capacidad de disolución de sustancias, puede tener distintas concentraciones de sales, metales, sustancias.

El agua se puede clasificar de distintas formas:

-       Según el origen (lluvia, escorrentía, subterráneas, etc.),
-       Según las características físicas (Hielo, nieve, líquida, vapor, termal, inclusión en minerales, etc.).
-       Según el uso (Potable, industrial, recreativa, riego, vía de transporte, etc.)
-       Según algún componente característico: Aguas carbónicas, Aguas sulfurosas, aguas ferruginosas, etc.

Y dentro de cada clasificación o tipo de agua se pueden hacer matices, como por ejemplo:

-       Potables, frías, calientes, de proceso, etc.
-       Saladas, salobre, etc.

El agua salada (salada y salobre) supone el mayor porcentaje de agua existente (97,47 %) en la Tierra. El agua dulce comprende el resto (2,53 %), pero hay que tener en cuenta que la mayoría del agua dulce está congelada en hielos y nieves perpetuas y en aguas subterráneas en algunos casos difíciles de extraer.

En la tabla siguiente se observa la cantidad y porcentajes estimados del total que hay en la Tierra.
distribucion del agua en la tierra

 En los gráficos siguientes se puede observar la proporción que hay de cada tipo de agua.

cantidad total de agua en la tierra


cantidad agua salada en la tierra


cantidad agua dulce en la tierra

La mayoría del agua que usamos los seres humanos es el agua dulce, que es necesaria para nuestra nutrición, actividades domésticas, actividades industriales, riego, etc.

A pesar de que estas cifras pueden indicar que hay agua suficiente, en realidad la humanidad tiene dificultades para proveer de la cantidad de agua necesaria para vivir, entre otros motivos, porque:

-       El agua no está distribuida homogéneamente por la Tierra, habiendo zonas con agua abundante y zonas desérticas.
-       La estacionalidad hace que haya épocas del año con agua abundante y otras donde escasea.
-       Tampoco se puede disponer de todo el agua superficial, puesto que hay zonas donde disminuir al caudal de ríos o nivel de lagos supone un grave deterioro de los ecosistemas que causarían daños irreversibles.
-       También las aguas superficiales cada vez están más contaminadas por la acción humana (aguas residuales urbanas, vertidos industriales, etc.) o disminuida su capacidad de regeneración, etc.

Actualmente hay necesidades de agua cada vez más acuciantes y hay que recurrir a la obtención de agua de origen subterráneo o por desalación de agua de mar o salobre.

De lo anterior deducimos que el suministro de agua tiene un importante componente económico. La disponibilidad de agua para uso humano tendrá (ya tiene) un coste cada vez mayor porque costará más obtenerla y también costará más depurarla. Esto repercutirá en el desarrollo económico de personas y países.

La disminución del coste del agua se mejora haciendo un uso sostenible de la misma (doméstico, industrial, riego, etc.), y disminuyendo la contaminación de la misma.

Una página web interesante donde se puede ver la distribución del agua en la tierra es http://www.unep.org/dewa/vitalwater/index.html

Creo que deberíamos de hacer un uso más adecuado y racional de algo que forma parte de nuestra vida.

jueves, 13 de octubre de 2011

2 MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL DEL RAMO DEL AGUA


BREVE RESUMEN DE LOS PROCESOS DEL ALGODÓN

En el post 1 de Minimización de residuos . . . . se indicaron los procesos típicos relacionados con la producción y contaminación del agua residual en la industria textil del ramo del agua. En este post y en los dos siguientes de la serie veremos una pequeña introducción de los procesos productivos en este tipo de industrias para que podamos relacionar mejor las medidas de minimización que comentaremos posteriormente. Después empezaremos de lleno con las medidas que producen minimización de residuos en cuanto a calidad y cantidad de las aguas residuales generadas en el proceso de producción.

Las operaciones que tienen lugar para la obtención del producto acabado son variadas, según el tipo de fibra de que se trate, del acabado deseado y la forma de hacerlo que tenga cada fabricante.


De los esquemas que se encuentran a continuación hay que tener en cuenta que para la elaboración de un tejido se pueden seguir las operaciones indicadas, se pueden añadir otras o se puede cambiar el orden de estas operaciones. Lo que se pretende es formar una idea básica de cuáles son los procesos y en especial cuáles son los más contaminantes de la industria textil del ramo del agua.

A continuación se describen brevemente tres casos de procesado de tejidos de: algodón, lana y artificiales, sintéticas y mezclas.

ALGODÓN:

El algodón llega bruto a la fábrica en forma de balas de algodón.

Se realizan una serie de operaciones en seco, como: batanado, cardado, peinado, etc. hasta obtener el hilo. En estas operaciones los residuos producidos son secos, tales como impurezas del algodón, fibras sueltas, etc.

Con el hilo se forma la urdimbre y sobre ésta se efectúa el encolado, que es el primer proceso que se realiza en fase líquida. Los hilos de la urdimbre son cubiertos de cola y adquieren la suficiente fuerza y tensión para operaciones posteriores, como el tisaje.

Las materias primas usadas en esta operación suelen ser disoluciones acuosas (raramente se usan disolventes orgánicos) de sustancias naturales como féculas, gomas, y sustancias artificiales, como: alcohol polivinílico (PVA), carboximetil celulosa (CMC) y resinas acrílicas.

La contaminación producida será debida sobre todo a la eliminación de productos que se utilizan en el encolado y se eliminan en el vertido residual líquido de la fábrica. Los parámetros de contaminación dependerán de las sustancias usadas, destacándose que cuando se usan féculas o gomas la DBO5 es muy alta y cuando se usan PVA, CMC y metil celulosa, la DBO5 es mucho más baja.


Posteriormente se somete a chamuscado de las fibras y partículas que quedan libres después del encolado y tisaje y se procede al desencolado.

Mediante el desencolado se elimina la cola sobrante. Es la segunda operación que se realiza en fase líquida.
Las materias primas usadas en el proceso son encimas o ácidos, agua y ClNa (1-2 g/l).

Los residuos originados están muy contaminados y su composición es análoga a los residuos de encolado además de sustancias que se han originado por la descomposición encimática o por catálisis ácida de las colas usadas.

El descrudado consiste en someter al tejido a una especie de lavado con detergentes sintéticos o jabones en medio básico (generalmente se hace con soluciones de hidróxido sódico) para extraer del algodón la cera y otras sustancias no celulósicas.

Las materias primas usadas en el descrudado son: agua, jabones, tensioactivos amónicos, sosa caústica, carbonato sódico, agentes neutralizantes, etc.

La contaminación principal que producen es el aumento considerable del pH y las partículas y sustancias que se extraen del tejido.

El blanqueo consiste en cambiar el color amarillento propio del algodón por blanco, sometiéndolo a un tratamiento en fase líquida con blanqueantes, como hipoclorito sódico, peróxido de hidrógeno, etc.

Las materias primas que se utilicen dependerán del blanqueante que se use, siendo por lo general sales sódicas, peróxidos, perboratos, blanqueantes orgánicos, ácido, bases, etc. Salvo los compuestos orgánicos, se contribuye poco a la DBO final y se influye más en el pH, sales disueltas, etc. El uso de peróxido de hidrógeno no produce contaminación directa.

La operación de mercerizado es propia del algodón y consiste en someter el algodón a un tratamiento en medio básico (generalmente se obtiene con hidróxido sódico) que le da una serie de propiedades características, como son: retracción e hinchamiento de la fibra, brillo permanente y mayor capacidad de absorción de álcalis y colorantes.

Las materias primas utilizadas en ésta operación, aparte del agua, son humectantes (generalmente fenólicos) e hidróxido sódico.

Los humectantes fenólicos contribuyen a la contaminación orgánica y plantean problemas en la depuración posterior. La sosa es el contaminante principal de este vertido, originando aguas residuales cargadas en sales disueltas y con un pH netamente básico.

Por último quedan las operaciones de tintura, estampación y acabado, que también contribuyen mucho a la carga final del vertido, sobre todo a nivel de DBO5 y color.

En la tintura se utilizan sales sódicas y de cobre, ácido fórmico o ácido acético, igualadores, humectantes, tensioactivos, colorantes de varios tipos, etc.

La contaminación que se produce es debida a las sales sódicas y sobre todo al as demás sustancias que contribuyen considerablemente a la contaminación orgánica, color, etc.

La estampación tiene como materia prima principal los colorantes, espesantes y disolventes.

La mayor contaminación se produce por aumento de los parámetros de contaminación orgánica (DBO5, DQO, ST, etc.) y del color.

En el acabado se utilizan resinas sintéticas y mucílagos principalmente y se produce un vertido con contaminación orgánica alta.

En la tabla siguiente se dan valores aproximados de los contaminantes principales del agua y he recuadrado las operaciones que producen más contaminación.


En el siguiente post de la serie hablaré del proceso y la contaminación del agua residual en el tratamiento de la lana y sus tejidos. Y en el próximo de los procesos y aguas residuales de los tratamientos de fibras sintéticas y mezclas de fibras.

martes, 4 de octubre de 2011

1 MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL DEL RAMO DEL AGUA.


Pretendo incluir una serie de post que tratarán sobre la minimización de residuos en la industria textil del ramo del agua, basado en un trabajo que realicé hace muchos años. Tendrán el mismo título con un número correlativo delante. Calculo que serán 10 o 12.

Lo incluyo en el blog porque puede resultar interesante para alguien, aunque la tecnología de la industria textil del ramo ha evolucionado a sistemas más eficientes y menos contaminantes.

El enfoque del trabajo considera la minimización de residuos en dos aspectos principalmente:
-          Disminución de la cantidad de residuos generados.
-          Disminución de los contaminantes más problemáticos o críticos de las aguas residuales.

Hoy haremos una pequeña introducción a las industrias textiles que vamos a tratar en sucesivos posts.

En la industria textil del ramo del agua, los principales residuos generados que nos interesan son los vertidos acuosos de las distintas operaciones que tienen lugar en la fábrica. Lo que más contribuye a la contaminación será:
                - Agua de proceso.
                - Productos químicos de proceso ( 90 % de la DQO)
                - Pérdidas de tejido, fibras, etc.
                - Aguas de servicios.

La problemática de los vertidos está influida por la cantidad de éstos y por su calidad.

Las fibras que se trabajan en este tipo de industrias son: algodón, lana, otras fibras naturales, fibras artificiales, fibras sintéticas, mezcla de artificiales, sintéticas y naturales. Hay fábricas que tratan un solo tipo de fibra o incluso un solo tipo de tejido, pero gran cantidad de ellas trabajan varios tipos de fibras o tejidos.

Las fibras naturales como algodón, lana, lino, etc. necesitan un tratamiento previo a la elaboración del hilo, tejido, tintura y acabado, que es laborioso, consume mucha agua y es muy contaminante. Sin embargo, en el procesado de fibras sintéticas, el residuo originado procede casi todo de la tintura y el acabado.

Las medidas de minimización de residuos a adoptar son muchas debido a la gran variedad de: reactivos químicos, aprestos, maquinaria, condiciones de trabajo, tintura, sistema de depuración, acabados deseados, fórmulas, etc.  y la amplia gama de combinaciones que se pueden dar. Es interesante por tanto, que se analice cada caso particular con objeto de elegir las medidas que supongan una mayor minimización de residuos, menor coste material y de mantenimiento y que beneficie más a la depuración final.

Como ocurre en otro tipo de industrias, cuando mayores y más homogéneas son las producciones, los vertidos son también más homogéneos, es más fácil y rentable minimizar residuos y también es más fácil tratar estos residuos acuosos.



El estudio de minimización de residuos en una industria, es una tarea que ha de realizarse previamente a los planteamientos de depuración, porque va a suponer:

            -          Menor consumo de agua.
                -          Menor consumo de productos químicos.
                -          Menor gasto energético.
                -          Tratamiento más fácil y económico de los residuos.


La industria textil produce unos residuos muy complejos y que normalmente varían en el tiempo, debido a:

-          Gran variedad de procesos distintos.
-          Gran variedad de productos químicos y tinturas.
-          Gran variedad de calidades y acabados.
-          Pedidos pequeños y variados con entregas rápidas, que varían los procesos de producción constantemente.

En el cuadro siguiente se indican los procesos que más influyen en la contaminación de los tres tipos de fibras que vamos a tratar:

El fin que se persigue con este trabajo es encontrar acciones que se puedan llevar a cabo en la industria textil y que redunden en una menor producción de residuos.

Se tendrán en cuenta las medidas que actualmente se llevan a cabo de forma habitual, así como las que sean posibles de realizar en un futuro y que se consideren económicamente rentables. La adopción de estas medidas dependerá del balance CONTAMINACIÓN ELIMINADA-RENTABILIDAD.

La reducción de la contaminación tiene lugar actuando principalmente a tres niveles:

-      Agua: mediante la disminución del consumo, disminución de la carga contaminante, reciclado y reutilización.
-      Productos químicos: mediante disminución del consumo, reutilización, sustitución por otros menos contaminantes.
-        Modificaciones en el proceso de producción.

En este estudio se recogen una serie de medidas que se agruparán en Generales y Particulares:

GENERALES: Pueden darse en distintos procesos y clases de fibras y se dividen en tres tipos de medidas según la modificación que tenga lugar:
a)      Cambios en los procesos de producción y modificación de la instalación.
b)      Reciclaje, Reutilización y Recuperación (Revalorización).
c)       Sustitución de productos químicos.

PARTICULARES: Tienen lugar exclusivamente en un tipo de fibra o proceso determinado y se dividen en cinco grupos:
a)      Algodón.
b)      Lana.
c)       Fibras artificiales, sintéticas y mezclas.
d)      Tintura.
e)      Depuración de efluentes.

A la hora de aplicar estas medidas se ha de tener en cuenta la principal preocupación del fabricante, que es, que la calidad del tejido obtenido sea la misma que si no se llevasen a cabo estas medidas de minimización de residuos y que sean técnica y económicamente viables.