miércoles, 28 de diciembre de 2011

LA EUTROFIZACIÓN


La eutrofización es el fenómeno que ocurre cuando las aguas de un lago o río se van enriqueciendo de nutrientes a un ritmo superior al de eliminación, ocasionando cambios sustanciales en el equilibrio ecológico  del sistema.

Cuando un ecosistema está equilibrado las entradas y salidas de nutrientes están equilibradas de tal forma que las condiciones ambientales varían poco dentro de un margen y los ciclos estacionales son iguales cada año.

La eutrofización consiste en que un aumento en la entrada de nutrientes al sistema acuático (principalmente compuestos de nitrógeno y fósforo) produce un aumento del crecimiento de los seres vivos de la fase primaria que hay en el sistema.

El origen de los compuestos de nitrógeno y fósforo suele ser humano y los más habituales son la industria, excesos de fertilizantes en agricultura, detergentes, aguas residuales urbanas, etc.

Debido a esta “sobrealimentación” de los microorganismos, ocurre un aumento desmesurado de la población de algas que aprovechan más rápido y mejor los nutrientes que entran en el sistema, hace que se descompense el equilibrio ecológico (aumentando unas especies y disminuyendo otras) y aparecen problemas que pueden ser de difícil solución y en algunos casos irreversibles.

En la foto se observa un caso de eutrofización con un crecimiento desmesurado de algas.

problemas de eutrofización en río

Nutrientes limitantes

Para explicar un poco la eutrofización, convendría conocer antes el concepto de nutriente limitante. Lo podríamos definir como aquel nutriente cuya ausencia o baja cantidad en el medio hace que el crecimiento o desarrollo de organismos no pueda ser mayor o más rápido.

Por ejemplo, si para el crecimiento de algas se necesitara la proporción 100:10:1 de carbono, nitrógeno y fósforo (C:N:P) en el agua y el resto de  nutrientes están biodisponibles de sobra, se alcanzará un crecimiento máximo cuando exista la proporción 100:10:1.

Si la proporción es 100:5:1 (C:N:P), quiere decir que hay la mitad de nitrógeno para la proporción ideal, luego solo se puede producir la mitad de algas.

En un caso extremo, si la proporción fuese 100:10:0 (C:N:P), al no haber fósforo, no crecerían algas.

Fundamento de la eutrofización

En los sistemas acuáticos naturales, suele haber mucha mayor proporción de carbono biodisponible que de otros elementos, debido a las aportaciones de la materia orgánica, carbonatos disueltos, etc.

En nuestro ejemplo consideremos la proporción 100:1:0,1 (C:N:P), luego se produce un 10 % de algas de las que potencialmente se pueden producir ya que nitrógeno y fósforo están 10 veces menos de la proporción óptima que comentamos anteriormente (100:10:1). Nitrógeno y fósforo son limitantes.

Cuando se aporta más cantidad por nitrógeno y fósforo por vertidos industriales, exceso de fertilizantes, detergentes, etc. y la proporción C:N:P aumenta por ejemplo hasta 100:2:0,5, el nutriente limitante es el nitrógeno que es el que está en proporción más baja. O sea, se produce el 20 % de lo potencialmente posible para aprovechar todo el nitrógeno y nos sobraría carbono y fósforo.

Como vemos si se aumenta el  aporte de sustancias que en el medio natural eran limitantes hasta una proporción 100:10:1 (C:N:P), se puede llegar a producir un crecimiento explosivo de algas que utilicen todas los nutrientes y en muy poco tiempo colonizar todo el sistema acuático.

En el siguiente cuadro se aprecian algunos ejemplos de crecimientos teóricos máximos según distintas proporciones de C:N:P y considerando que el resto de elementos y nutrientes están disponibles en exceso. 

Ejemplo proporción carbono nitrógeno fósforo
                                                                                                                Del Águila 
La situación de un aporte de nutrientes en exceso durante mucho tiempo puede  producir un deterioro de los ecosistemas difíciles de solucionar llegando a la desaparición incluso de peces, vegetales, animales, etc.

En las fotos siguientes se observa un lago antes y después de la eutrofización.

eutrofización de un lago


Esquemas de eutrofización

En los esquemas siguientes podemos ver como ocurre o cuales son las fases de los procesos de eutrofización.

Esquema eutrofización lago
Esquema de eutrofización de un lago                                                                                                                    Del Águila

fases eutrofizacion
EUTROFIZACIÓN                                                                                                                                                              Del Águila
En casos extremos, el gran crecimiento de algas que no pueden ser consumidas o eliminadas produce exceso de materia orgánica y organismos muertos que al ser degradados también producen una disminución de oxígeno disuelto en el agua produciendo la muerte de peces y la desaparición de especies que se alimentaban de ellos.

La muerte de peces y otros organismos producirá más materia orgánica para degradar, mas 
consumo de oxígeno disuelto, etc.

Cuando las condiciones son anóxicas, la degradación de la materia se realiza por microorganismos anaerobios que producen gases como sulfhídrico, metano y derivados que producen malos olores y son tóxicos para muchos organismos.

Como vemos, se puede producir una degradación irreversible del ecosistema y la desaparición del mismo.

La eutrofización de ecosistemas se produce principalmente por la actividad humana. Los desechos de la actividad urbana, agricultura, ganadería, industria, etc. puede suponer un gran aporte de las sustancias que sean nutrientes o nutrientes limitantes y producir el crecimiento desproporcionado de algas, comenzando así el proceso de eutrofización.

Los problemas o consecuencias de la eutrofización más habituales son:
  • ·        Mortandad de peces.
  • ·        Disminución de las especies del ecosistema.
  • ·        Malos olores.
  • ·        Impacto visual.
  • ·        Toxicidad del agua.
  • ·        Problemas de potabilización.

jueves, 15 de diciembre de 2011

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


1.- OPERACIONES GENERALES DE MINIMIZACIÓN EN INDUSTRIA TEXTIL

Dentro de las operaciones de procesado de tejidos de algodón, lana, fibras sintéticas y mezclas de fibras en el ramo del agua, hay una serie de medidas de minimización comunes a todos los tipos de tejidos que podríamos llamar operaciones generales de minimización.

Dentro de estas medidas de minimización generales hoy veremos un grupo de medidas que suponen cambios en el proceso de producción y/o modificaciones en la instalación de la fábrica.

La información sobre el efecto minimizador de los residuos generados que se incluyen en este informe se indican de la siguiente forma:

Se enuncia cada medida de minimización y a continuación se nombran los efectos que produce. Si el efecto es positivo va precedido de un signo + y si el efecto es negativo va precedido de un signo - .

No se han cuantificado los efectos excepto en algunos cuadros porque hay que tener en cuenta que el balance cuantitativo final será diferente dependiendo del proceso o instalación de que se parta antes de tomar las medidas de minimización.

Como veréis, algunas medidas de minimización son muy simples, pero es que es tan sencillo como eso. A veces se trabaja de una determinada forma “porque toda la vida se ha hecho así”, por descuido, falta de motivación, etc. y la instalación de una simple válvula de cierre automático puede suponer un ahorro considerable en la cantidad o calidad del agua residual.

1.1.- MEDIDAS QUE SUPONEN CAMBIOS EN PROCESO DE PRODUCCIÓN Y/O MODIFICACIONES EN LA INSTALACIÓN.

Lo más usual para minimizar los residuos teniendo en cuenta las operaciones que se realizan, es: hacer cambios en la forma de trabajar, en las recetas de tintura, operar en continuo y hacer recirculación de baños.

A continuación se enumeran una serie de medidas que también contribuyen a una menor producción de residuos.

1.1.1:     Mentalización de personal e instalación de válvulas de paso y medidores de flujo.
                               + Reducción del consumo de agua hasta un 30 %.
                               + Menor generación de aguas residuales.
                               + Reducción del consumo de reactivos.
                               + Vertido de menor carga contaminante.
              -  Necesita inversión.

            1.1.2:     Limpieza de máquinas, suelo, etc.
                               + Menor ensuciamiento de tejidos y contaminación.
                               + Menos reprocesado de tejidos estropeados.

1.1.3:   Control estricto y automático de: temperatura, caudales, velocidad de tejido, nivel del agua, tiempo, concentración de reactivos, pH, etc.
                               + Reducción del consumo de agua.
                               + Reducción del consumo de productos químicos.
                               + Menor generación de aguas residuales.
                               + Aguas residuales menos contaminadas.
                               + Mejora de la eficiencia de los procesos.
                               - Instalación de los equipos de control.
                
            1.1.4:     Sustitución de baños estáticos por baños en movimiento.
                               + Reducción del consumo de agua.
                               + Menor generación de aguas residuales.
                               + Menor tiempo de proceso.
      + Eliminación de los residuos que se posan en el fondo de los baños por bombeo y  
           renovación del baño por pequeñas adiciones.
             - Aumento del consumo energético.
             - Instalación de equipos.

            1.1.5:     Uso de aparatos con relación de baño corta.
                               + Reducción del consumo de agua.
                               + Reducción del consumo de productos químicos.
                               + Menor generación de aguas residuales.
                               - Mayor consumo de energía en el accionamiento.
                               - Instalación de equipos.
            1.1.6:     Hacer un buen agotamiento de los baños.
                               + Reducción del consumo de agua.
                               + Reducción del consumo de productos químicos.
                               + Menor generación de aguas residuales.
                               + Aguas residuales menos contaminadas.

             1.1.7:     Hacer operaciones en continuo.
                               + Reducción del consumo de agua.
                               + Menor generación de aguas residuales.
                               + Menos tiempo de proceso.
                               - Instalación de equipos.
                               - No es siempre aplicable.

            1.1.8:     Utilizar sistemas de lavado de alta eficiencia. Lavados a contracorriente.
                               + Reducción del número de lavados.
      + Reducción del consumo de agua hasta un 85 % respecto sistemas tradicionales.
             + Menor generación de aguas residuales.
              - Aguas residuales más contaminadas.
              - Aumento del consumo energético.
              - Instalación de equipos, filtros, bombeo, etc.

            1.1.9:     Control de la presión de escurrido tras los baños.
                               + Mejor aprovechamiento de los baños.
                               + Menor gasto de agua en los aclarados.
                               + Menor consumo de agua.
                               + Menor consumo de productos químicos y neutralizantes (en su caso).
                               + Menor generación de aguas residuales.
                               - Mayor consumo energético.

            1.1.10:  Segregación de efluentes.
                               + Posibilidad de aprovechamiento térmico del agua caliente.
      + Posibilidad de depurar, reciclar, o reutilizar algún vertido o recuperar algún producto.
                               - Costes de instalación.
                               - Posibles problemas de espacio.

1.1.11:  Evitar vertidos de pastas de estampación, segregándolos y posteriormente: incineración, desecación, etc.
                               + Reducción de la contaminación y sobre todo la DBO5 en vertido final.
                               + Disminución del color en el efluente final.

            1.1.12:  Lavado con disolventes.
                               + No se consume agua.
                               + No hay vertido de aguas residuales.
                               + Reciclado del disolvente.
                               +`Se puede utilizar en fibras sintéticas.
                               - Instalación de equipos.
                               - Aumento del consumo energético en bombeo y evaporadores.
                               - No se puede hacer cuando se requiere blanqueo.

            1.1.13:  Utilización de cambiadores de calor en los vertidos finales de alta temperatura.
                               + Ahorro de energía en recalentamiento de agua.
      + Vertidos con temperatura más baja, menos contaminación térmica, evitando shocks
           en el tratamiento biológico.
                               - Instalación de equipos, filtros, etc.

jueves, 8 de diciembre de 2011

2 CICLO DEL AGUA - EVAPORACIÓN


Como vimos en el primer post del ciclo del agua este consiste en un continuo cambio de estado y de lugar del agua. En algunos casos, el agua permanece durante mucho tiempo (miles y millones de años) en distintos reservorios como las nieves perpetuas, casquetes polares, agua fósil, etc. Y en otros casos pasa de un lugar a otro o de un estado a otro en minutos, horas o en días.

Estos cambios, rápidos o lentos, se producen por cambios de energía, donde el motor que la suministra es el sol. Se producen cambios de estado, cambios térmicos, cambios de energía potencial y de energía cinética.

En esta entrada hablaremos de la evaporación/sublimación, o sea, el paso de agua líquida o sólida a vapor de agua.

Cuando se inicia la evaporación, la cantidad de vapor sobre la superficie del agua va aumentando hasta que se iguale la presión de vapor del agua, a esa temperatura y a esa presión atmosférica. Si por acción del viento, ascenso de la capa de vapor, etc. disminuye la concentración de vapor sobre la superficie del agua, entonces seguirá evaporándose más agua y así sucesivamente hasta secarse toda el agua.

Según lo anterior, los factores que tendremos en cuenta en la evaporación del agua, son:
  •            Presión de vapor del agua. La presión varía dependiendo de las sustancias disueltas del agua. Cuando más sales lleva disueltas, más baja la presión de vapor y por tanto se evapora menos cantidad de agua para una temperatura determinada.
  •       Temperatura del agua. Si la temperatura del agua es más alta, la presión de vapor del agua es más alta y se evapora más agua por unidad de tiempo. Cada 11 ºC que aumenta la temperatura del agua, aumenta aproximadamente el doble la presión de vapor y por tanto la capacidad de evaporación.
  •      Renovación de aire. Si se evapora agua hasta alcanzar la presión de vapor sobre la superficie del agua, se llega al equilibrio entre evaporación y condensación y se para el proceso. Sin embargo, si el aire saturado o vapor acumulado se elimina (por ej. condensación) o desplaza a otra zona, se sigue evaporando agua hasta alcanzar nuevamente el equilibrio.
  •       Presión atmosférica. Cuanto menor es la presión atmosférica, mayor es la presión de vapor, o dicho de otra forma, más cantidad de agua se evapora.

Con estas nociones podemos saber comparativamente cuando se produce más evaporación. Por ejemplo:

En las mismas condiciones ambientales, el agua dulce se evapora antes que el agua salada.

El agua caliente se evapora antes que el agua fría o el hielo.

Si hace viento que arrastre el aire con vapor de agua, “deja sitio” a más vapor de agua y por tanto hay más evaporación.

En lugares con presión atmosférica más baja (montañas) se evapora el agua más rápidamente que cuando la presión atmosférica es más alta (nivel del mar), si existen las mismas condiciones de temperatura y renovación de aire.

ciclo del agua evaporacion
Ciclo del agua. EVAPORACIÓN                                                                                                                                       Del Águila 
Como vemos, allí donde hay agua se produce evaporación en mayor o menor medida y rapidez. Así, comentando el gráfico anterior de evaporación del agua a la atmósfera de forma natural y habitual, podemos distinguir cinco fuentes principales de evaporación:

1)     Evaporación en océanos y mares.

Además de la evaporación del agua en la superficie marina se forma aerosoles que pasan a la atmósfera que pueden contener además de sales, sustancias orgánicas, algas, bacterias y en general pequeñas partículas que quedan retenidas en las nieblas.

2)     Evaporación superficial terrestre.

El agua que hay en la superficie terrestre como ríos, lagos, charcas, agua de lluvia (sobre superficies, vegetación, etc.), etc. es evaporada y puede contener también sustancias volátiles de origen orgánico, partículas del aire, etc.

3)     Evaporación de la humedad de la tierra.

La humedad que posee la tierra bien por origen de la lluvia, afloramiento de acuíferos, condensación sobre la tierra, etc. también se evapora cuando ocurren las condiciones adecuadas. Cuando se evapora el agua de la capa superficial de tierra puede ascender más agua a la superficie por capilaridad y también se evapora. Dependiendo de la porosidad del terreno, puede evaporarse el agua de hasta 1 m por debajo de la superficie.

4)     Transpiración.

Este fenómeno consiste en la evaporación del agua que transpiran los seres vivos (principalmente las plantas). La cantidad de agua que transpiran las plantas es muy importante y suponen la evaporación de agua que hay en el suelo que al ser absorbida por las plantas pasa después a la atmósfera. La profundidad del agua extraída y evapotranspirada por la planta depende de la profundidad de las raíces. .

5)     Sublimación.

Es la generación de vapor de agua a partir del hielo y la nieve. Evidentemente se genera menos cantidad de vapor porque la presión de vapor del hielo es baja y contribuye poco a la evaporación total del ciclo del agua.

Otro día hablaremos un poco más de los siguientes pasos del ciclo del agua.