La Consejería de Universidad, Investigación e Innovación ha financiado un proyecto liderado por un equipo de investigación de la Universidad de Huelva que ha transformado un residuo generado en una refinería de petróleo en un reactivo reutilizable dentro de la propia planta. La propuesta permite recuperar hasta el 85% del hierro presente en el lodo que se forma durante el tratamiento del agua y transformarlo en un compuesto que puede volver a emplearse in situ. El avance reduce la generación de residuos de difícil gestión e iguala la eficacia de los productos comerciales.
Se trata de la primera vez que este tipo de lodos, residuos semisólidos generados al tratar agua procedente de embalses en refinerías, se reutilizan para recuperar el hierro que contienen y transformarlo de nuevo en un producto industrial, ya que habitualmente se envían al vertedero. Asimismo, la principal aportación del estudio radica en demostrar que un desecho industrial puede reincorporarse al proceso productivo sin perder eficacia.
En una refinería de petróleo se necesitan grandes cantidades de agua limpia para producir vapor y refrigerar equipos. Antes de utilizarla, debe tratarse para eliminar partículas y metales, por lo que en esa primera etapa de clarificación se añade cloruro férrico, compuesto rico en hierro que hace que la suciedad se agrupe y se deposite en el fondo. “El problema es que ese proceso genera un lodo rojizo muy concentrado en hierro que, hasta ahora, se enviaba al vertedero”, explica a la Fundación Descubre, organismo dependiente de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación, el investigador de la Universidad de Huelva Juan Antonio Ramírez Pérez.
Del lodo al hierro
Tal y como explican los expertos en el artículo ‘Iron recovery from water clarification sludge as ferric chloride’, publicado en la revista Sustainable Horizons, el concepto es sencillo: para purificar el agua, se aplica cloruro férrico, que agrupa las micropartículas contaminantes que contiene el agua natural, y los ‘hunde’ al fondo del depósito separando el material sólido del agua pura. Como resultado, se forma un lodo que contiene todo el hierro añadido al inicio del proceso de limpieza del agua.
Para recuperarlo, los investigadores recogieron el lodo generado tras la clarificación del agua del embalse del río Piedras, en Huelva, y lo filtraron en el laboratorio para eliminar el exceso de humedad. Después lo secaron para obtener un sedimento sólido concentrado.
En una segunda fase del experimento, trataron ese sólido con ácido clorhídrico, un compuesto químico muy empleado en la industria por su capacidad para disolver metales y limpiar o transformar materiales. El objetivo era disolver el hierro presente en el lodo y transformarlo en cloruro férrico, el mismo compuesto que se utiliza como coagulante en la planta. Esto es, una sustancia que hace que las partículas microscópicas dispersas en el agua se junten entre sí y formen grumos más grandes, igual que cuando la harina se agrupa al añadirle un líquido.
Los investigadores ajustaron la proporción entre sólido y ácido, el tiempo de reacción de los compuestos químicos y la concentración del reactivo hasta encontrar las condiciones que permitieron recuperar la mayor cantidad posible de hierro.
Cerrar el ciclo
Con este procedimiento lograron una disolución con cerca de un 14% de hierro, una concentración muy similar a la del cloruro férrico comercial que se utiliza habitualmente para clarificar el agua. “Además, conseguimos recuperar entre el 80% y el 85% del hierro que contenía el lodo original, lo que reduce la cantidad de residuo que acaba en vertedero y disminuye la necesidad de adquirir el producto comercial”, señala el investigador de la Universidad de Huelva Juan Pedro Bolivar Raya.
Una vez obtenido el cloruro férrico ‘reciclado’, el equipo evaluó su eficacia. Para ello, realizaron ensayos de coagulación con distintos tipos de agua y compararon su comportamiento con el de dos productos comerciales utilizados habitualmente en plantas industriales. Es decir, realizaron pruebas para comprobar si el producto era capaz de hacer que las partículas en suspensión del agua se agrupasen y se depositasen en el fondo, facilitando así su eliminación.
En concreto, lo probaron en tres tipos de agua con características diferentes: agua de embalse; agua con alta carga de materia orgánica (con abundantes restos naturales como hojas, algas o microorganismos en descomposición); y agua con elevado contenido en sólidos en suspensión, similar a la que presenta un aspecto turbio tras lluvias intensas por la presencia de partículas finas de tierra o arcilla.
Igual que los comerciales
Los expertos demostraron que la eficacia del producto recuperado a partir del lodo funcionó prácticamente igual que el cloruro férrico comercial empleado en los procesos de clarificación de agua. “Nuestra propuesta demuestra que es posible reutilizar los propios residuos de la industria sin que los procesos de la planta pierdan eficacia ni calidad”, comenta Juan Antonio Ramírez Pérez.
El siguiente paso será evaluar su aplicación a escala industrial e integrar el proceso en la propia planta de tratamiento de agua en una refinería. El equipo ya trabaja junto a la industria para diseñar una instalación piloto que permita gestionar el lodo generado y transformarlo in situ, cerrando así el ciclo del hierro dentro de la instalación. Además, los investigadores no descartan extrapolar esta estrategia a otros residuos industriales ricos en hierro, como las cenizas de pirita, con el objetivo de mejorar su impacto ambiental y económico.
El estudio ha sido desarrollado por la Unidad de Valorización de Residuos y Contaminación Ambiental del Centro de Investigación en Recursos Naturales, Salud y Medioambiente (RENSMA) y ha contado con financiación del proyecto ‘Behaviour of natural radionuclides under acid mine drainage conditions, financiado por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía y de MOEVE (Parque Energético La Rábida).
