Los investigadores han desarrollado un método simplificado y sostenible para convertir los lodos de depuradora procedentes del tratamiento de aguas residuales en carbón activado de alto valor que puede utilizarse en una amplia gama de aplicaciones industriales y residenciales.
Después de tirar la cadena del inodoro, drenar el lavabo o lavar la ropa, las aguas residuales viajan a través del sistema de alcantarillado hasta una instalación de tratamiento de aguas residuales. Esto da como resultado desechos sólidos sobrantes (lodos de depuradora) que pueden contener metales pesados, productos químicos y patógenos. Dado su alto contenido de contaminantes, el gran volumen de lodos de depuradora producidos a nivel mundial provoca problemas medioambientales.
Sin embargo, investigadores de la Universidad de Córdoba, España, han desarrollado una forma sostenible y simplificada de convertir lodos de depuradora en carbón activado de alto valor.
En los últimos años, la pirólisis, la descomposición térmica de materiales a altas temperaturas en una atmósfera inerte, ha generado interés como forma de convertir lodos de depuradora en valioso carbón activado. Debido a que existen grandes lagunas en el conocimiento sobre si el proceso es factible para este propósito, los investigadores comenzaron por ahí.
Utilizando lodos de depuradora sin tratar que habían sido tratados mediante un bioproceso en el que las aguas residuales se purificaban mediante microorganismos, los investigadores primero los secaron en una estufa para eliminar el alto contenido de humedad. Luego el producto seco se trituró hasta obtener un polvo en un molino y se mezcló con un agente activador.
El agente activador, que activa o acelera la reacción termoquímica, es crucial para obtener carbón activado a partir de lodos de depuradora. Los investigadores eligieron el hidróxido de potasio (KOH) por su bajo coste y sus propiedades no contaminantes, y experimentaron utilizando proporciones más bajas para hacer el proceso más sostenible y reducir el consumo de recursos, la contaminación ambiental y el coste de producción final. Tras la activación, el polvo de lodo se carbonizó mediante pirólisis en ausencia de oxígeno y se añadió un tratamiento con ácido clorhídrico que purificó y eliminó ciertos minerales.
Se estudiaron diferentes proporciones de mezcla de lodo con KOH, tiempo de pirólisis y objetivos de temperatura para establecer el método óptimo para producir carbones activados de alta superficie a partir del lodo. Los investigadores descubrieron que reducir la cantidad de KOH utilizada en al menos un 50%, con una relación de lodo a KOH de 3:1 a una temperatura máxima de 800 °C (1472 °F), era óptimo, produciendo un rendimiento de 0,63 kg. (1,3 lb) de carbón activado por kilogramo (2,2 lb) de lodos de depuradora. Esto también resultó en un carbón activado más poroso con un mayor contenido de carbono (62%). Debido a que el carbón activado se utiliza para la purificación del aire y el agua, el control de olores y la recuperación de metales preciosos, su porosidad es importante ya que aumenta su capacidad para absorber sustancias químicas de gases y líquidos.
“Desde un punto de vista práctico, es importante proponer soluciones que luego puedan llevarse a cabo a escala industrial”, afirma la autora correspondiente del estudio, María Ángeles Martín. “[I]Es uno de los procedimientos más simples de la literatura y utiliza tecnologías que ya existen en el mercado a escala industrial”.
Cuando los investigadores realizaron cálculos económicos, de masa y de energía, estimaron que el coste de producir carbón activado derivado de lodos de depuradora húmedos era de 17,53 euros (18,91 dólares estadounidenses) por kg. Dicen que el alto costo se debe al 92% de humedad del lodo. Si se utilizara la centrifugación durante el tratamiento de aguas residuales para reducir la humedad al 80%, estiman que el coste se reduciría en más del 50%, hasta 8 euros (8,63 dólares) por kg de carbón activado.
Ahora que se ha probado el proceso simplificado para verificar la calidad del carbón activado obtenido a partir de lodos de depuradora, los investigadores planean desarrollar aplicaciones para este material.
El estudio fue publicado en el Revista de Gestión Ambiental.
Fuente: Universidad de Córdoba