Por medio de electrocoagulación y de procesos electroquímicos avanzados de oxidación se podría reducir el color del agua residual proveniente de las productoras de café soluble y obtener altos niveles de mineralización, es decir transformación de la materia orgánica.
Estos procesos fueron explorados por Harold Norbey Ibarra Táquez, estudiante del Doctorado en Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, cuyo objetivo era buscar métodos más efectivos de tratamiento, teniendo en cuenta que aunque en el Eje Cafetero esta industria ha resuelto parcialmente el problema con métodos convencionales, hoy se enfrenta al incremento de los vertimientos y a la exigencia de la legislación colombiana, lo que significa un reto.
Aunque Colombia es el séptimo país exportador de café del mundo, la producción genera aguas residuales con un alto contenido de color, de demanda química (DQO) y biológica de oxígeno (DBO) –lo que indica el grado de contaminación–, de materia orgánica soluble y de algunos componentes que inhiben los procesos biológicos.
La electrocoagulación es un proceso de desestabilización de los contaminantes del agua –en suspensión, emulsionados o disueltos– mediante la acción de corriente eléctrica directa de bajo voltaje y por la acción de electrodos metálicos de sacrificio, normalmente aluminio o hierro.
Los procesos electroquímicos avanzados de oxidación se basan en procedimientos fisicoquímicos capaces de producir cambios profundos en la estructura química de los contaminantes, los cuales se utilizan especialmente en la eliminación de compuestos difícilmente biodegradables e incluso para disminuir la contaminación microbiológica.
Para los diferentes ensayos se utilizó una muestra preparada a 20 °C temperatura ambiente, con 3 g de café soluble suministrado por una empresa caldense, disueltos en un litro de agua destilada.
“Así se obtuvieron concentraciones de DQO, DBO y colores similares a las de las aguas residuales producidas por esa empresa, según lo indican sus reportes confidenciales”, explicó el investigador.
En desarrollo de la investigación se utilizaron cerca de 21 reactivos, entre los que se destacan el sulfato alumínico octadecahidratado, el ácido clorhídrico y el cloruro férrico.
Resultados óptimos
El desempeño del proceso se evaluó mediante un equipo estándar de jarras, el cual consta de un agitador mecánico con seis paletas dispuestas para homogeneizar el contenido de los contenedores a una velocidad controlada de 125 revoluciones por minuto (rpm), “en los cuales se evalúo el efecto del pH, el tipo y la dosis de coagulante”, detalló el doctorando.
El intervalo de concentraciones de los coagulantes fue de 1 a 13 g/l, se mantuvo la mezcla rápida por un minuto y luego la velocidad de agitación se disminuyó a 40 rpm; 20 minutos después se permitió la sedimentación de las partículas por 15 minutos adicionales.
“De allí se tomaron 50 ml de muestra de la solución para el respectivo análisis y se hicieron mediciones de pH, alcalinidad, color y DQO. Después de encontrar el coagulante adecuado y su dosis óptima se midió la cantidad de sólidos generados”, explicó el investigador.
Para la celda de electrocoagulación se utilizó un recipiente con electrodos rectangulares metálicos sumergidos en la solución y conectados a una fuente de corriente continua. “Antes del experimento los electrodos se lijaron, sumergieron en ácido clorhídrico concentrado por 5 minutos, y por último se lavaron con abundante agua. La celda construida tenía una capacidad de 200 ml e incluía un sistema de agitación que permitió fijar el número de rpm en cada ensayo experimental”, subrayó.
Como resultado de la investigación se encontró que con el proceso de electrocoagulación se alcanza hasta un 95 % en reducciones de color y con la oxidación anódica hasta un 96 %, mientras que las reducciones de DQO fueron de 56 % para electrocoagulación y de 50 % para oxidación anódica.
La primera parte del estudio permitió identificar que el proceso de electrocoagulación requiere menos reactivos y genera menor cantidad de lodos que un proceso de tratamiento primario convencional como la coagulación-floculación y que se debe complementar con otra tecnología para alcanzar los estándares impuestos por la legislación colombiana vigente.
“Considerando el impacto de los efluentes tratados sobre el ambiente, se demostró que con cualquiera de los dos esquemas secuenciales propuestos la solución estudiada se degrada a un efluente que no es tóxico para organismos acuáticos sensibles a la contaminación”, puntualizó el doctorando Ibarra.
