CÓMO LOS TENSIOACTIVOS AFECTAN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

¿Sabía que los tensioactivos y otros compuestos inhibidores que se encuentran comúnmente en las plantas de tratamiento de aguas residuales están causando problemas graves? Hasta hace poco, no existía una solución viable para controlar estos compuestos. La tecnología de nanoburbujas de Moleaer ha surgido como una química de aire limpio para descomponer y eliminar selectivamente estos compuestos para ayudar a las plantas de tratamiento de aguas residuales a resolver los problemas que causan.

¿QUÉ SON LOS TENSIOACTIVOS?

Es posible que no sepa qué son los tensioactivos, pero ciertamente está familiarizado con lo que hacen. Estos compuestos químicos están omnipresentes en la vida moderna. La palabra tensioactivo o surfactant en ingles proviene de "SURFace ACTive AgeNT", que describe su función química: reducen la tensión superficial entre dos sustancias, como un líquido y un sólido o dos líquidos no mezclables.

La estructura de los tensioactivos suele consistir en una cabeza hidrófila (amante del agua) y una cola hidrófoba (repelente al agua). Esta estructura única permite que los tensioactivos interactúen simultáneamente con sustancias acuosas y no acuosas, lo que facilita la formación de mezclas o emulsiones estables.

Los tensioactivos se utilizan ampliamente en diversas industrias, incluidos los productos para el cuidado personal, los detergentes, los cosméticos, los productos farmacéuticos, las pinturas y los revestimientos, la agricultura y los procesos de recuperación de petróleo. Algunos ejemplos comunes son el lauril sulfato de sodio (SLS) y los cloruros de benzalconio (BAC), utilizados en la limpieza industrial. Contribuyen a la funcionalidad, estabilidad y rendimiento de estos productos y procesos modificando las propiedades interfaciales y mejorando las interacciones entre diferentes sustancias.

Aunque es beneficioso para muchas aplicaciones, el uso de tensioactivos tiene consecuencias negativas en el tratamiento de aguas residuales y el medio ambiente. Según un artículo reciente publicado en la revista Advances in Colloid and Interface Science, "[los surfactantes] destruyen las poblaciones microbianas acuáticas, dañan a los peces y otras formas de vida acuática, y reducen la eficiencia de conversión fotoquímica de las plantas, además de afectar negativamente los procesos de tratamiento de aguas residuales".

¿CÓMO INHIBEN LOS TENSIOACTIVOS LOS PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES?

Además de su acumulación nociva en el medio ambiente, los tensioactivos impiden los procesos de tratamiento de aguas residuales tanto en los flujos de residuos industriales como en los municipales.

Cuando se mezclan en el agua con grasas, aceites y grasas (FOG por sus iniciales en inglés), los tensioactivos aumentan la complejidad y el costo del tratamiento de aguas residuales porque interfieren con casi todos los procesos de tratamiento de agua y aguas residuales (físicos, biológicos y químicos). Estos FOG y los tensioactivos interrumpen el tratamiento del agua porque emulsionan las aguas residuales, impiden la transferencia de oxígeno, interfieren con la separación, inhiben los procesos biológicos y consumen productos químicos de desinfección. También interrumpen el tratamiento avanzado del agua (AWT) al provocar el paso de FOG, otros materiales coloidales y carbono orgánico total a las instalaciones avanzadas de tratamiento de agua (AWTF). En estas plantas, los tensioactivos causan problemas como el ensuciamiento acelerado de las membranas de micro/ultrafiltración y ósmosis inversa, lo que requiere más energía para el retrolavado y más productos químicos para los procedimientos de limpieza in situ. En algunos casos, la presencia de estos contaminantes restringe el alcance del AWT y el reciclaje del agua que un municipio puede lograr de manera rentable.

Los tensioactivos tienen afinidad por adsorberse en la superficie de los sólidos, una característica clave de un agente de limpieza. En el tratamiento de aguas residuales, se absorben en los lodos que luego se envían al digestor anaeróbico donde no pueden ser tratados. Además de crear inhibición en el proceso de digestión anaeróbica, crean problemas de formación de espuma y reducen la calidad del biogás.

EFECTOS DE LOS ALTOS NIVELES DE TENSIOACTIVOS EN LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

La mayoría de los procesos biológicos aeróbicos en el tratamiento de aguas residuales pueden manejar niveles bajos de tensioactivos y pueden ser efectivos para eliminarlos. Sin embargo, en altas concentraciones, pueden ser tóxicos para la biología en el tratamiento aeróbico. Además, estos:

• Inhiben los procesos de lodos activados
• Reducen la eficiencia de la transferencia de oxígeno
• Disminuyen la transferencia de oxígeno en la biomasa
• Reducen la cinética de la biomasa
• Interfiere con la separación de sólidos y la deshidratación de los lodos

Las alteraciones del proceso, la escasa eficacia del tratamiento y la reducción de la capacidad de tratamiento suelen estar causadas por sustancias tóxicas e inhibidoras como los tensioactivos. Estos problemas se han vuelto más frecuentes en los últimos años debido al aumento de las concentraciones de surfactante en las aguas residuales. Varias tendencias recientes han dado lugar a concentraciones elevadas de surfactante en las aguas residuales, lo que hace que la eliminación de surfactantes sea más importante que nunca.

• La pandemia y las tendencias en los productos que contienen tensioactivos. Durante el apogeo de la pandemia de COVID-19, se instó a las personas a lavarse y desinfectar sus hogares, espacios de trabajo, escuelas, hospitales, tiendas y a sí mismos con mayor frecuencia y minuciosidad, lo que provocó concentraciones más altas de surfactantes en las aguas residuales descargadas al sistema de recolección. El cambio hacia los jabones líquidos y los detergentes líquidos concentrados y el alejamiento de los jabones en barra y los detergentes en polvo, una tendencia que precedió al COVID, también ha exacerbado el problema porque los limpiadores líquidos contienen más tensioactivos que los limpiadores sólidos.
• Conservación del agua. Paradójicamente, el éxito de los esfuerzos de conservación del agua, además de la introducción de aparatos de alta eficiencia que utilizan menos agua, también ha dado lugar a mayores desafíos para las instalaciones de tratamiento de aguas residuales. Si bien los consumidores usan menos agua para realizar sus tareas domésticas y de limpieza, lo cual es beneficioso desde una perspectiva climática, continúan usando la misma cantidad de jabón y productos de limpieza. Por lo tanto, se agrega menos agua al sistema de recolección, lo que resulta en concentraciones más altas de tensioactivos en las aguas residuales.
• El aumento de la gravedad y la duración de las sequías también están contribuyendo al problema. A medida que el agua se vuelve más escasa, las personas se ven obligadas a conservar más agua, lo que resulta en menos agua en el sistema de recolección y una mayor concentración de tensioactivos en las aguas residuales.
  
  

TECNOLOGÍA DE NANOBURBUJAS: COMBATIENDO EL IMPACTO DE LOS TENSIOACTIVOS EN PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Esta situación ha ejercido una inmensa presión sobre el rendimiento y las operaciones de las estaciones de tratamientos aguas residuales (EDAR) y las plantas de tratamiento de aguas residuales, ya que cada vez son más frecuentes las alteraciones de los procesos. Muchos de los síntomas de los tensioactivos a menudo se diagnostican erróneamente como una capacidad de tratamiento insuficiente que requiere costosas mejoras de infraestructura para abordarlas. Alternativamente, algunos operadores de planta resuelven el problema con soluciones temporales, como la aplicación de productos químicos como bloqueadores de quat sin mitigación a largo plazo.

La tecnología de nanoburbujas de Moleaer ofrece a las plantas de tratamiento de aguas residuales un método de pretratamiento no tóxico que elimina los tensioactivos de las aguas residuales y mejora la eficiencia de los procesos de tratamiento posteriores, incluido el tratamiento primario, el tratamiento secundario y la desinfección.

Las nanoburbujas tienen propiedades únicas que permiten su uso en múltiples aplicaciones y ofrecen un valor significativo a nuestros clientes y al medio ambiente. En el tratamiento de aguas residuales, las nanoburbujas funcionan como una química limpia, cambiando la naturaleza fundamental de los compuestos inhibidores y ofreciendo resultados significativos. Algunas de las propiedades específicas de las nanoburbujas beneficiosas para el tratamiento de aguas residuales incluyen:

• Tamaño: Las nanoburbujas tiene un diámetro de <200 nanómetros. En comparación con una burbuja fina típica de 1 mm, estas burbujas proporcionan 10.000 veces más superficie para adsorber compuestos inhibidores.
• Cargadas: Las nanoburbujas tienen una fuerte carga superficial negativa que evita que se fusionen y se extienden por todo el cuerpo de agua.
• Estable: Las nanoburbujas son de flotabilidad neutra: permanecen suspendidas en el agua, lo que da tiempo para que se produzca la reacción.
• Hidrofóbico: Las nanoburbujas son hidrofóbicas y, como tales, atraerán las colas hidrofóbicas de los compuestos anfifílicos.
• Presión interna: Las nanoburbujas tiene un diámetro de 100 nanómetros. Según lo determinado por la ecuación de Young Laplace, estas burbujas tienen una alta presión interna de 400 psi (27,5 bar). Por lo tanto, estas burbujas liberan enormes cantidades de presión y energía térmica cuando se desestabilizan.
  
  

Cuando se introducen al principio del proceso de aguas residuales, las propiedades únicas descritas anteriormente ayudan a las burbujas a atraer y secuestrar los compuestos inhibidores. Cuando se desestabiliza, la burbuja libera la energía atrapada en ella, lo que rompe las moléculas de tensioactivo y las hace fáciles de tratar. Las propiedades del compuesto inhibidor cambian fundamentalmente, lo que facilita su tratamiento. Al cambiar su capacidad para recubrir otros compuestos orgánicos, el resto de las aguas residuales se vuelven más fáciles de tratar.

UN FUTURO CON EL PRETRATAMIENTO DE NANOBURBUJAS EN LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

En conclusión, el aumento de las concentraciones de tensioactivos en las corrientes de aguas residuales afluentes ha provocado efectos perjudiciales en los procesos de tratamiento de aguas residuales, causando interrupciones, ineficiencias y daños ambientales. Las crecientes concentraciones de tensioactivos en las aguas residuales, exacerbadas por tendencias recientes como la pandemia de Covid-19, los esfuerzos de conservación del agua y las sequías prolongadas, han creado desafíos para las plantas de tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, la tecnología de nanoburbujas de Moleaer surge como una solución para combatir los tensioactivos, ya que ofrece un método de pretratamiento no tóxico para eliminar eficazmente los tensioactivos y mejorar la eficiencia de los procesos de tratamiento posteriores. Con propiedades únicas como el tamaño, la carga, la estabilidad, la hidrofobicidad y la presión interna, las nanoburbujas desempeñan un papel crucial en la alteración de la naturaleza de los compuestos inhibidores, proporcionando un enfoque sostenible e innovador para abordar los problemas relacionados con los tensioactivos que afectan a las plantas de tratamiento de aguas residuales. Al adoptar la tecnología de nanoburbujas, podemos allanar el camino para prácticas de tratamiento de aguas residuales más limpias, eficientes y respetuosas con el medio ambiente.