Proceso Fenton intensificado para la destrucción de contaminantes orgánicos Ernesto Martínez [email protected] Investigador del Consejo Nacional de Investigaciones de Argentina y profesor de Sistemas y Organizaciones en la Universidad Tecnológica Nacional (UTN). Publicó más de cuarenta artículos y capítulos de libros sobre modelado, control y optimización de sistemas. Fue profesor visitante en la Universidad de Lehigh (USA), Universidad de Nottingham (UK) y Universidad de Valladolid (España). Los premios recibidos incluyen la beca Investigación Senior por parte de la Fulbright Commission (USA), el premio Repsol-YPF 2000 a la Innovación y el premio Ramón y Cajal por parte del Ministerio de Ciencia y Tecnología de España. Sus principales intereses son la optimización y control de procesos inteligentes, la intensificación de procesos para un mejor diseño y operación y el desarrollo de modelos formales de sistemas de gestión.

Gerardo López [email protected] Profesor Titular y Docente Investigador Categoría II de la Universidad Tecnológica Nacional (UTN), donde también ha sido vice-decano (1988-89) y Director de Ingeniería Industrial (19992003). Ha publicado más de treinta artículos y capítulos de libros; es autor/ coautor de cuatro libros y participó activamente en numerosos congresos internacionales. Ha sido Coordinador Internacional de Proyectos de I&D en el Programa Iberoamericano CYTED (1985–2003) y conferencista en Instituciones de España, Portugal y varios países latinoamericanos. Fue becario del Ministerio de Ciencia y Tecnología de España como profesor visitante en el IERCIEMAT (Instituto de Energía Renovable, Madrid). Es titular de dos patentes. En el año 2000 recibió el primer premio de Repsol-YPF a la Innovación Técnica (http://www.fundacionypf.org/premios/index2000.shtml). Actualmente, sus principales intereses son la gestión de la innovación, el diseño de procesos, la ingeniería de materiales y la evaluación de proyectos.

Grupo Fenton -Tratamiento Químico de Efluentes Ingar-Instituto de Desarrollo y Diseño (Conicet/UTN) Avellaneda 3657, S3002 GJC, Santa Fe. Fax: 0342 4553439; Tel.: 0342 3534451 Palabras claves: Industria química Petroquímica y refinerías reactivo de Fenton intensificación de procesos contaminantes orgánicos

Resumen Los efluentes de diversas industrias contienen compuestos no aptos para su descarga al medio ambiente, que, en muchos casos son refractarios al tratamiento biológico. Por lo tanto, el tratamiento químico resulta una alternativa eficaz, que además puede resultar eficiente cuando se combina con el concepto de intensificación del proceso. Se presenta una importante innovación en este campo, que permite superar las barreras operativas usualmente asociadas con el empleo del reactivo de Fenton, verificándose –mediante la intensificación- un incremento de varios órdenes de magnitud en la velocidad de degradación de contaminantes orgánicos presentes en diversos efluentes industriales. Como ejemplos del potencial de la tecnología desarrollada, se reportan resultados obtenidos con efluentes de una refinería (fenoles y sulfuros), avances con efluentes de industrias petroquímicas (cresoles y compuestos aromáticos nitrados) y se adelanta la ingeniería conceptual de un proceso combinado de extracción selectiva y destrucción catalítica de compuestos organoclorados (PCBs) presentes en aceites de transformadores.

INTRODUCCIÓN Los efluentes acuosos provenientes de una gran variedad de industrias químicas, petroquímicas y farmacéuticas contienen compuestos como fenoles, nitrobencenos, cianuros, bencenos, sulfuros, alcoholes, aminas, éteres y derivados aromáticos halogenados en distintas concentraciones y combinaciones, que son extremadamente tóxicos y peligrosos tanto para su descarga al medio ambiente como para su almacenamiento. En la gran mayoría de los casos estos efluentes son refractarios al tratamiento biológico, por lo que la biodegradación directa del efluente no constituye una verdadera alternativa. La oxidación química catalizada mediante el reactivo de Fenton ha mostrado una gran eficacia para la destrucción total de contaminantes cuando se utiliza en combinación con el criterio de intensificación en la concepción y diseño del proceso. Sin embargo, su difusión a escala industrial se ha visto limitada por barreras que, a nuestro juicio, están más relacionadas con el enfoque desde los paradigmas tradicionales vigentes en el ámbito de la ingeniería química, que con el verdadero potencial de esta metodología. Por lo tanto los obstáculos que impiden la aplicación efectiva de este tipo de tratamiento químico en una gran variedad de industrias pueden ser superados mediante un cambio radical en el enfoque del diseño de procesos. En este trabajo se presenta un importante avance tecnológico, el desarrollo de una tecnología 2 propia que hemos denominado i Redox®, logrado en base a la aplicación del pensamiento lateral al diseño de procesos, como herramienta para la generación de innovaciones. El objetivo específico que focalizamos en esta oportunidad, fue la ampliación del campo de aplicaciones del reactivo de Fenton (peróxido de hidrógeno + catalizador de hierro), buscando 0 operar en forma continua a temperaturas de hasta 130 C y presiones de hasta 3 bares, superando de esta manera las barreras operativas usualmente asociadas con esta técnica. La innovación que ha posibilitado este avance significativo se ha centrado en implementar el concepto de intensificación de procesos, que permite trabajar en condiciones en las cuales se verifica un incremento de varios órdenes de magnitud en la velocidad de degradación de contaminantes orgánicos presentes en diversos efluentes industriales. Como ejemplos representativos del potencial de esta tecnología, se reportan resultados obtenidos con un efluente de refinería contaminado con fenoles y sulfuros y se mencionan otros trabajos en ejecución al momento de redactar este texto, incluyendo el tratamiento de efluentes de industrias petroquímicas contaminados con cresoles y compuestos aromáticos nitrados. También se adelanta la ingeniería conceptual de un proceso combinado de extracción selectiva y destrucción catalítica de compuestos organoclorados presentes en aceites de transformadores. Pero antes de pasar a la descripción de ensayos y resultados técnicos propiamente dichos, presentados bajo la forma de estudios de casos, creemos que vale la pena describir con algún detalle un par de conceptos sustanciales mencionados en esta breve introducción: el cambio de paradigma en el diseño de ingeniería y la intensificación de procesos, que definen el marco teórico y metodológico de la innovación presentada. PARADIGMAS DE INGENIERÍA Y PENSAMIENTO LATERAL La ingeniería química, desde sus orígenes como extensión de la ingeniería mecánica a los problemas de fabricación de sustancias y compuestos, evolucionó hacia una identidad propia, independiente de las especialidades que le dieron origen. Esta identidad permite reconocer modos de hacer las cosas o “paradigmas”, que se definen como el conjunto de perspectivas que coexisten dentro de un campo disciplinario o profesional y que refieren a una constelación de fundamentos teóricos, acuerdos respecto de los referentes, identificación de problemas significativos y los modos de resolverlos, textos aceptados, sociedades profesionales, reuniones y publicaciones científicas y técnicas y currículo de formación y acreditación profesional. Actualmente, en su visión convencional (la mas extendida entre los practicantes de la profesión y la formación académica) la ingeniería química como disciplina, se organiza alrededor de dos paradigmas esenciales que se han sucedido históricamente como etapas de evolución y estructuración de un sistema de conocimientos sobre fenómenos y procesos vinculados con la producción de diversos compuestos, mediante cambios químicos y/o físicos de las materias

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primas (Wei , 1996). El primero de estos paradigmas, data de la segunda década del siglo XX y está centrado en las "operaciones unitarias", etapas comunes a muchos procesos industriales (transferencia de energía, destilación, flujo de fluidos, filtración, trituración, molienda, cristalización, etc). Este enfoque fue presentado en sociedad en el famoso libro Principles of Chemical Engineering (Principios de la Ingeniería Química) de Walker, Lewis, y McAdams (1923). Este modelo, que implicaba el estudio de estas operaciones separadas de los procesos industriales específicos y postulaba con un abordaje y solución fundamentalmente empíricos para los problemas de escala industrial, fue utilizado con éxito durante muchos años. Hacia la mitad del siglo XX nace el segundo gran paradigma de la ingeniería química. La publicación del libro "Fenómenos de Transporte" de Bird, Stewart y Lightfoot en 1960, suele ser aceptada como un hito fundacional del planteo de una lógica distinta para el análisis y estudio de los fenómenos físico-químicos, que postula la necesidad de buscar explicaciones de nivel molecular para describir los fenómenos macroscópicos. La extensión del concepto de operaciones unitarias mediante el énfasis puesto en los fenómenos de transporte resultó significativa. Por ejemplo, el diseño de reactores pasó de ser una tecnología basada en el empirismo para convertirse en una disciplina científica per se. En paralelo con los cambios conceptuales en el campo de la ingeniería química strictus sensus, hacia la segunda mitad del siglo pasado comenzó a consolidarse una disciplina con muchos puntos de afinidad, la ingeniería de procesos. Este enfoque postulaba la optimización en el diseño y operación de los procesos, fuertemente apoyada en la tecnología de control, que, iniciada hacia la década del ´40 con instrumentación simple y aislada, tuvo un cambio significativo gracias a las TICs, que posibilitaron el control distribuido y la supervisión “inteligente” de procesos. El aporte de estos conceptos a la intensificación incluyen la optimización en línea mediante el enfoque de la ii ingeniería del conocimiento (Peres et al. , 2001) y el desarrollo de metodología como el de iii reinforcement learning (Martínez y López, 2001 ) Sin embargo, si bien los dos paradigmas citados han posibilitado la solución de muchos problemas en ingeniería química, parecen haber agotado su potencial innovador para responder a los desafíos del siglo que empieza. Hoy se vienen configurando desde las ciencias básicas (química, física, biología) los fundamentos de nuevos enfoques que ampliarán el horizonte y permitirán resolver problemas a los que hasta ahora se les ha dado soluciones incompletas o no óptimas, con métodos puramente empíricos. Claramente, llegó el momento del cambio, pero el corazón del anunciado tercer paradigma de la ingeniería química es aún un iv tema de debate (Astarita y Ottino , 1995) y puede tanto nacer de desde las teorías del caos, de los procesos irreversibles y la modelación molecular como de la biología molecular y la ingeniería genética y hasta concebirse como una teoría generalizada del segundo paradigma. v James Wei , por ejemplo, ve el posible centro del tercer paradigma en la ingeniería de productos. Otros especialistas apuestan por una combinación de biotecnología / nanomecánica / tecnologías de la Información. Muchos muestran sus preferencias por la “ingeniería verde”, como expresión disciplinaria del desarrollo sustentable. Sea cual sea la fundamentación del nuevo paradigma de la ingeniería química, pensamos que habrá en él un lugar significativo para la intensificación de procesos, ya que la ingeniería de productos no será autosuficiente: los futuros desarrollos del “qué hacer” (ingeniería de productos) deben ser complementados por la innovación en “cómo hacerlo” (ingeniería de procesos). Para concretar el potencial innovativo del tercer paradigma, los procesos deberían verse bajo una nueva perspectiva, para no postular soluciones viejas para problemas nuevos. Es en este marco, entonces, donde debe ponerse en funcionamiento el pensamiento lateral aplicado al diseño de ingeniería. El pensamiento lateral puede resumirse como un método para la generación de soluciones vi nuevas para los problemas. Edward de Bono escribió extensivamente sobre este tema, enfatizando el punto central del método: muchos problemas requieren una perspectiva diferente para ser solucionados con éxito. De Bono identifica cuatro factores críticos asociados a esta técnica, que reinterpretamos en el contexto de la ingeniería: reconocer las ideas dominantes (paradigmas) que polarizan la percepción de un problema buscar formas diferentes de mirar las cosas relajar el control rígido de los esquemas convencionales de pensamiento apelar a procedimientos aleatorios para generar ideas alternativas

El último factor tiene que ver con el hecho de que el pensamiento lateral involucra ideas de baja probabilidad de ocurrencia en el curso normal de análisis racional (en el sentido cartesiano del término) y diseño de proyectos. En otras palabras, enfoca la necesidad de superar las limitaciones que plantean los paradigmas bien establecidos (en nuestro caso, pensar los procesos como secuencias de las operaciones unitarias tradicionales). Como escribe De Bono, “No se puede cavar un pozo en un lugar distinto cavando más profundamente en el mismo pozo”. En otras palabras, un mayor esfuerzo aplicado al mismo enfoque no necesariamente tendrá éxito. Es necesario trabajar de manera más inteligente, no mas dura. A pesar de que De Bono plantea su propia originalidad no reconociendo antecedentes teóricos para su propuesta de “pensamiento lateral”, el método parece estar estrechamente relacionado vii a la teoría gestalt. Junto con Kohler y Koffka, Max Wertheimer fue uno de los principales defensores de esta teoría y estaba especialmente interesado en la solución de situaciones problemáticas. La esencia del comportamiento orientado a la solución de desafíos complejos, viii según Wertheimer , es la capacidad de visualizar la estructura global del problema.

INTENSIFICACIÓN DE PROCESOS La industria de procesos químicos nació a pequeña escala a partir de fórmulas magistrales y procesos discontinuos (batch). Las características básicas de este modo de producción incluían volúmenes reducidos, instalaciones bastante simples y caminos de reacción fácilmente controlables. Más adelante, cuando apareció el petróleo como la solución mundial para una demanda siempre creciente de energía y materias primas, el procesamiento continuo de las operaciones unitarias se volvió ubicuo y se lo consideró como la única respuesta para generar enormes flujos de bienes baratos, aplicando condiciones operativas (presión y temperatura) relativamente drásticas. Ya hacia el último tercio del siglo XX, la competencia mundial, la fragmentación del mercado y los avances en la síntesis química de moléculas complejas dieron inicio a la industria de especialidades químicas, lo que trajo consigo una consecuente renovación del interés por el procesamiento discontinuo como herramienta para viabilizar la flexibilidad de las plantas multiproducto. A partir de esta evolución histórica, a finales del siglo XX, la selección de un modo de procesamiento (por lotes versus continuo), era resuelta como una disyuntiva simple: nombre un producto y le diremos cuál es la mejor opción según el tamaño del mercado. Pero, ¿estamos ineludiblemente obligados a elegir entre estas dos opciones básicas? ¿Por qué no tratar de obtener lo mejor de ambos mundos: el control estricto del proceso, las condiciones operativas moderadas (que resultan en equipamiento más barato y menor demanda de energía) y la alta eficiencia en conversión que permiten los procesamientos discontinuos, sumados la estabilidad, la consistencia de la calidad y el bajo costo unitario de los procesamientos continuos? De hecho, postulamos que este objetivo tan ambicioso puede ser materializado a través de un concepto que es prácticamente un recién nacido: la intensificación de procesos. Este término se refiere a las tecnologías que permiten reemplazar equipos de gran tamaño, costosos e intensivos en consumo de energía por otros que son más pequeños, menos costosos y más eficientes. También incluye a la combinación de varias operaciones en una menor cantidad de dispositivos (o hasta en un solo aparato) que los requeridos según la visión convencional de la ingeniería química. En línea con las tendencias actuales hacia la miniaturización y el desarrollo sustentable, el concepto de intensificación es una vuelta de tuerca para la síntesis, el diseño y desarrollo de procesos. Con el enfoque del Grupo de Miniaturización e Intensificación de Procesos de la Universidad de Newcastle Upon Tyne (http://www.ncl.ac.uk/pim/intensi.htm) podemos señalar que la intensificación de procesos y sus ventajas pueden definirse a través de los factores siguientes: Reducción de uno a tres órdenes de magnitud del tamaño de la planta de procesos Posibilidad de diseñar plantas miniaturizadas y/o móviles Reducción de costos de capital y de operación Reducción de inventario y de riesgos Seguridad y aceptabilidad social Menores impactos ambientales (por ejemplo, debido a la eliminación de reacciones colaterales) Productos y procesos novedosos

Para materializar estas características, la intensificación de procesos se puede lograr a través de la aplicación de uno o más de los siguientes “campos de intensificación”: Presiones altas o muy altas Aplicación de campos eléctricos Empleo de ultrasonidos Utilización de carriers (separaciones basadas en el uso de surfactantes) Reducción de los senderos difusivos / conductivos 1 Interacciones entre la microestructura de los fluidos y los campos de flujo (TSV - DSV) Fenómenos dependientes del tamaño (por ejemplo, aplicación de nanopartículas) Combinaciones de varias de las estrategias listadas Los procesos pueden intensificarse ya sea a través de la aplicación de condiciones operativas significativamente mayores a las usuales para el tipo de proceso (intensificación física) o mediante el aumento de la selectividad (intensificación basada en el fenómeno). En ambos casos, se reduce el volumen de procesamiento. En la intensificación basada en el fenómeno, la selectividad a menudo se logra a través de la combinación de campos intensificados sumados a una reducción drástica del volumen de procesamiento (microreactores), incluyendo el procesamiento a nivel microscópico (tal como por ejemplo, en el interior de los poros de los materiales microporosos. Aunque esta clasificación (intensificación física / intensificación basada en el fenómeno) es útil como marco teórico, en el mundo real la distinción no siempre es posible, porque muchas veces la combinación del incremento de las fuerzas impulsoras del proceso (tradicionalmente presión, temperatura, agitación, etc.) con la miniaturización de los equipos, puede tener como resultado la intensificación del proceso basada en el fenómeno (procesos inherentemente intensivos). Condensando los distintos elementos (descriptos anteriormente) involucrados en la definición del término “intensificación de procesos”, podemos decir que ésta consiste en una estrategia para lograr reducciones dramáticas en el tamaño de la planta para una capacidad de producción dada. Así, dos conceptos resultan íntimamente relacionados con la intensificación de procesos, conceptos que sustentan la visión de esta estrategia mas como una revolución que como una evolución. Uno de estos conceptos es la innovación: la intensificación de procesos se caracteriza por la novedad y en este sentido se contrapone al convencionalismo en la ingeniería química y el diseño de procesos. El otro concepto es la sustancialidad. El objetivo de la intensificación de procesos es mucho más ambicioso que simplemente conseguir algunos puntos extras en la productividad de una planta existente. El propósito de la intensificación es producir un salto cuántico en la eficiencia del proceso con respecto al consumo de espacio, tiempo, energía y materia prima, simultáneamente con la minimización del impacto ambiental. Las maneras de materializar estos dos objetivos (innovación y sustancialidad) son muchas, por lo cual también son diversas las formas físicas de un diseño intensificado de procesos. En general, este enfoque comprende nuevos tipos de equipamiento (hardware), así como nuevas técnicas de procesamiento y nuevos métodos de desarrollo de procesos (software). Entre los ejemplos de intensificación de procesos uno puede ver desarrollos e ideas que pueden cambiar drásticamente la cara de la industria química en el siglo XXI. Algunos de estos desarrollos e ideas ya están en marcha. Uno de ellos es el llamado reactor - intercambiador de calor (HEX ix reactor ), que se ha mostrado capaz de disminuir el tiempo de procesamiento en un proceso de química fina de 18 horas a 15 minutos y reducir en cerca de un 75% la formación de coproducíos en uno de los procesos de elaboración de acrílicos de ICI. Por último, pero no por ello menos importante, entendemos que la intensificación de procesos, profundamente arraigada en la filosofía del desarrollo sustentable y en el procesamiento seguro e inofensivo para el medioambiente, presenta quizás la clave más simple y más obvia para mejorar la imagen de la industria química e incrementar el respaldo público para sus actividades. A tono con la visión y misión de las empresa innovadoras que prestan especial atención a la conciencia ambiental, la intensificación de procesos puede ser descrita como uno de los nuevos conceptos tecnológicos que con mayor confiabilidad pueden llevar a menores emisiones, mayor seguridad intrínseca en las operaciones, una optimización en el empleo de recursos al “hacer más con menos” y la sustentabilidad de los procesos químicos. 1

TSV = Thermodynamic State Variable ; DVS = Deformation State Variable

PROCESO FENTON INTENSIFICADO El proceso convencional consiste en la oxidación de las moléculas orgánicas contaminantes contenidas en los efluentes, empleando el reactivo de Fenton (peróxido de hidrógeno + catalizador de hierro) como agente oxidante. Los productos finales de esta oxidación son sustancias inocuas: agua y dióxido de carbono. Las condiciones de operación del proceso (temperatura, presión, potencial redox u ORP, pH, etc.) se optimizan de acuerdo a las x características del efluente (Martínez y López , 2001). Nuestra hipótesis central de trabajo para avanzar innovativamente respecto del proceso tradicional, ha sido que la clave para la viabilidad a escala industrial del proceso Fenton gira en torno a la capacidad de intensificar, optimizar y controlar la performance del proceso bajo las condiciones de operación inciertas y variantes en el tiempo que son habituales en las corrientes de efluentes industriales. Con el fin de validar experimentalmente esta hipótesis, se ha diseñado y construido una planta piloto modular (Figuras 1 y 2). El proceso intensificado resulta en una serie de ventajas que garantizan su eficiencia y eficacia en aplicaciones industriales, por los siguientes motivos: Permite operar a cualquier temperatura entre 25 y 130 °C, lo que redunda en tiempos de residencia de unos pocos segundos Incorpora la integración energética para aprovechar la exotermia de la oxidación Resulta intrínsecamente seguro ya que el inventario de materia en el reactor es pequeño comparado con el inventario total Tiene una elevada eficiencia térmica y de mezclado Integra un esquema inteligente de control para hacer frente a las variaciones en la cantidad, concentración y composición de la carga, lo cual redunda en una minimización de los costos operativos.

Figura 1: esquema del proceso Fenton intensificado

Figura 2: Planta modular del proceso intensificado (notar el tamaño relativo del equipamiento)

En términos comparativos, el desarrollo del proceso intensificado amplía significativamente el campo de aplicación del mismo, como se muestra gráficamente en el esquema 1, en el que se ha resaltado un espacio de aplicaciones para esta innovación adicional al tradicionalmente reservado para el reactivo de Fenton.

Esquema 1

APLICACIONES INDUSTRIALES Luego de extensivos ensayos con muestras sintéticas contaminadas con diversos compuestos orgánicos usualmente refractarios al tratamiento biológico, iniciamos los ensayos con efluentes reales, lo que hace más complejo el trabajo, ya que la composición de estas corrientes suele ser variable en el tiempo y relativamente indeterminada (obviamente las empresas no caracterizan los efluentes con la misma precisión que los productos y coproductos). Sin embargo, a la fecha hemos conseguido superar estas dificultades, según describimos a continuación para un par de casos presentados a modo de ejemplo de la implementación práctica de la intensificación del proceso de tratamiento químico de efluentes industriales. En el primer caso, la tecnología desarrollada se aplicó a distintas corrientes contaminadas de una refinería de petróleo, cuyas características se resumen a continuación: Efluente 1: 985 mg/l de sulfuros totales y alrededor de 2.700 ppm de DQO total Efluente 2: 542 mg/l de sulfuros totales y alrededor de 1.500 ppm de DQO total Estas corrientes provienen del tratamiento con soda cáustica de la nafta virgen del topping para la eliminación de mercaptanos. Las condiciones de este tratamiento son: 1) soda al 5% 2) lavado de la soda arrastrada. Las determinaciones sobre la purga de agua registran valores de 400 ppm de fenol (método calorímetro basado en la reacción con la 3 4 Amino Antipirina). La purga de agua es de alrededor de 5 m cada semana como mínimo. Efluente 3: 12 mg/l de sulfuros totales y alrededor de 60 ppm de DQO total Este es el efluente principal de esta refinería, sobre el cual se hacen determinaciones periódicas de: Sustancias Solubles en Cloroformo, Fenoles, DBO, DQO y Sulfuros. Esta 3 3 corriente tiene caudales de 70 m /h, con picos de 140 m /h. La aplicación del proceso Fenton intensificado en estos casos, permitió conseguir tenores finales de DQO total inferiores a 1 ppm para todas las muestras. Para las condiciones operativas optimizadas de 120°C y pH = 5, los costos estimados de operación son del orden de 3 0,80 U$S/m ppm Otra de las aplicaciones industriales (en marcha al momento de redactar este documento), 2 consiste en determinar experimentalmente la aplicabilidad de la tecnología i Redox® a los efluentes de una empresa petroquímica, a partir de muestras provistas por el cliente. El servicio comprende una estimación de la velocidad de degradación, un estudio de la influencia de la temperatura, tiempo de residencia y pH sobre la velocidad de degradación y una caracterización de los compuestos remanentes (si los hubiera). Sobre esta base se elegirán las condiciones de operación que permitirán una definición conceptual del proceso y una valoración estimativa de los costos de operación. Las muestras que se están procesando corresponden a tres puntos distintos del proceso de la planta industrial. La muestra A1142 (acuosa) se obtiene a la salida de un neutralizador de amoníaco en el cual se acondiciona el pH de las aguas ácidas residuales del proceso de nitración del tolueno. La composición de esta corriente tiene cierta variación, pero los valores característicos son de 1 a 1,5% de orgánicos en fase acuosa, siendo la mayoría dinitrotolueno (DNT) y en menor cantidad mononitrotolueno. El caudal horario de esta corriente es de 600 kg/hr y la temperatura 60°C. La muestra A1118 (acuosa) es la salida del lavador de cresoles del DNT. Los principales compuestos contaminantes presentes en esta corriente son nitrocresoles y nitrofenoles (600 a 1200 ppm). El caudal es 1500 kg/hr, a una temperatura de 80°C. La muestra S2606 (acuosa) contiene efluentes de la producción y purificación de la metatoluendiamina (mTDA). Los compuestos orgánicos que deben ser eliminados so 0,1 a 0,5% de mTDA, 2 a 3% de oTDA (ortotoluendiamina) y 2 a 3% de toluidinas.

Una complicación adicional en este caso ha sido la elevada alcalinidad de la muestra descrita en primer término, ya que el proceso convencional de Fenton requiere de pH ácido para evitar la precipitación de los compuestos ferrosos usados como catalizador. Para resolver el problema se ha diseñado un pretratamiento del efluente para acondicionamiento termoquímico del pH, buscando minimizar el consumo de reactivos, ya que por su composición original esta corriente tiene una elevadísima demanda química de oxígeno (alrededor de 40.000 ppm DQO). Los resultados obtenidos luego de la optimización del pretratamiento y el desarrollo de un catalizador alternativo apto para ser empleado en estas condiciones, son muy alentadores, habiendo conseguido una disminución de la DQO desde las decenas de miles de la muestra original hasta 140 – 170 ppm DQO en varios ensayos. ELIMINACIÓN DE PCBS EN ACEITES REFRIGERANTES La metodología mas usual para encarar el problema de PCBs en la recuperación de aceites de transformadores, es la de una decloración de estos compuestos mediante el empleo de un metal alcalino (usualmente sodio y en algunos casos potasio) en estado de fusión que debe ser dispersado en la masa de aceite contaminado a efectos de garantizar una adecuado contacto entre el álcali y los PCBs para permitir un rendimiento adecuado de la reacción química. De la mera descripción se evidencian tanto la sofisticación tecnológica requerida (fusión y dispersión del metal alcalino) como los costos asociados con esta técnica (materiales de construcción, sistemas de separación de sales generadas, filtrado del aceite, etc.) Con el enfoque del pensamiento lateral aplicado al diseño de procesos, hemos desarrollado una propuesta radicalmente diferente. El concepto del proceso intensificado de eliminación que postulamos es una operación combinada de extracción selectiva mediante un solvente apropiado, seguida de adsorción y destrucción de los compuestos organoclorados por oxidación química usando el reactivo de Fenton. Este diseño conceptual del proceso, se grafica en el diagrama 1. Sobre la base de esta ingeniería conceptual, se ha diseñado una miniplanta de tratamiento que está siendo construida con el objetivo de ensayar distintas alternativas para la elección del solvente y del medio adsorbente. Los ensayos realizados estarán terminados para nuestro cliente en aproximadamente 4 meses, a partir de lo cual se definirán los parámetros de diseño del proceso comercial.

Solvente

Aceite refrigerante

Aceite libre de PCBs (