Tratamiento de aguas residuales de la industria cosmética mediante el proceso Fenton y con el sistema Fe/g-Al2O3/H2O2

Resumen

A diferencia de las aguas urbanas, en las que la mayoría de los compuestos orgánicos son fácilmente biodegradables, el tratamiento de las aguas industriales puede complicarse por contener compuestos difíciles de degradar biológicamente (recalcitrantes o refractarios) o cuya degradación biológica se produce tan lentamente que hace ineficaz este tipo de trátamiento (compuestos persistentes), o incluso tóxicos para los microorganismos. Por lo tanto, son muchos los casos en los que se requieren tratamientos más específicos y avanzados. Los procesos de oxidación avanzada (POA's) surgen como una alternativa para el tratamiento de este tipo de efluentes, debido a su potencial para degradar, parcial o totalmente, compuestos orgánicos refractarios. Entre los procesos de oxidación avanzada, uno de los más efectivos es el proceso Fenton, consistente en el empleo de H2O2 y sales de Fe2+ en medio ácido para promover la descomposición catalítica del H2O2 produciendo radicales HO. Entre las ventajas que presenta este proceso se encuentran, la disponibilidad y bajo coste del Fe, elemento no tóxico, la facilidad de manejo del H2O2 y su descomposición en productos inocuos para el medio ambiente. La instalación necesaria es muy sencilla, generalmente un reactor tipo tanque agitado, y no es preciso emplear equipos adicionales para la generación de los reactivos, como ocurre en el caso del ozono o la radiación UV, lo que lo convierte en una de las alternativas más económicas. Los puntos débiles más importantes del proceso Fenton son el elevado coste del H2O2 y el hecho de que, al tratarse de un proceso homogéneo, el hierro incorporado se pierde con el efluente, siendo, además, necesaria la separación del mismo, en general como Fe(OH)3, antes del vertido. En este sentido, el empleo de catalizadores sólidos (Fenton heterogéneo) puede evitar esta pérdida de Fe y la consiguiente contaminación por dicho elemento. Estos catalizadores generalmente están constituidos por un soporte poroso, sobre cuya superficie se deposita la fase activa que promueve la descomposición del H2O2 en especies radicálicas que oxidan la materia orgánica. En los catalizadores ensayados en procesos de oxidación con H202 para el tratamiento de aguas se han utilizado como fase activa algunos metales de transición, fundamentalmente Fe, Co y Mn, y diversos soportes, como zeolitas, arcillas pilareadas, carbón activo, alúmina, sílice, tamices moleculares mesoporosos y resinas de intercambio iónico. En el presente trabajo se ha estudiado el comportamiento de la oxidación Fenton y del sistema Fe/ -Al2O3/H2O2 (Fenton heterogéneo) en la eliminación de la materia orgánica presente en las aguas residuales procedentes de la fabricación de cosméticos. El trabajo recoge la caracterización de las aguas residuales de partida, la evaluación y optimización de las condiciones de operación y la propuesta de un modelo cinético para la oxidación Fenton. En cuanto al proceso heterogéneo, se incluye el método de preparación de los catalizadores y las condiciones de operación empleados, así como el estudio de la estabilidad de los catalizadores preparados. Por último se realiza una estimación de costes del proceso de oxidación Fenton y de su versión heterogénea.