A medida que la industria se orienta hacia procesos más ecológicos, el uso de tecnologías electroquímicas como la electrocoagulación va ganando adeptos para la eliminación de contaminantes de las aguas residuales industriales. La electrocoagulación puede ser eficaz en algunas aplicaciones, pero la tecnología también tiene sus limitaciones. Aquí desvelamos algunos de los mitos y verdades sobre la electrocoagulación.
Coagulación química y electrocoagulación
La coagulación es el proceso de desestabilización de suspensiones mediante la neutralización de las cargas superficiales de los sólidos y coloides en suspensión para mejorar la separación sólido-líquido. Las suspensiones son difíciles de tratar porque estas partículas no sedimentan ni se separan fácilmente; se ven forzadas a entrar en suspensión por las fuerzas electrostáticas repulsivas que se crean entre ellas debido a sus cargas superficiales similares. Los coagulantes neutralizan las cargas superficiales para permitir su separación del líquido. El proceso se llama coagulación química si se utilizan sales de coagulantes y electrocoagulación si los coagulantes se generan electrolíticamente.
En la electrocoagulación, se aplica electricidad a electrodos consumibles que están en contacto con las aguas residuales. Los electrodos se disuelven para generar complejos acuosos de coagulantes. Dos de los coagulantes más comunes y eficaces utilizados en la electrocoagulación son el hierro hidroxilado y el aluminio.
Ventajas de la electrocoagulación frente a la coagulación química
La coagulación química y la electrocoagulación no son procesos fundamentalmente distintos, ya que ambos se basan en las propiedades coagulantes de los productos químicos utilizados en el proceso. Cualquier contaminante que pueda eliminarse por electrocoagulación también puede eliminarse por coagulación química, aunque la eliminación puede no ser en la misma medida o con la misma eficacia.
La electrocoagulación suele ser más eficaz que la coagulación química. La generación in situ de coagulantes, así como la presencia de electrodos cargados, desempeñan un papel importante en la mayor eficacia de la electrocoagulación. El resultado es la generación de un volumen menor de subproducto sólido con un bajo contenido en agua.
El agua tratada mediante electrocoagulación también tendrá una concentración total de sólidos disueltos (TDS) inferior a la del agua tratada con coagulación química. A diferencia de la coagulación química, no se utilizan reactivos salinos en la electrocoagulación, en la que los reactivos se generan in situ. Como resultado, los contraiones presentes en los reactivos salinos no se introducen en el agua tratada por electrocoagulación.
La electrocoagulación no puede eliminarlo todo del agua de mina
La industria minera lleva mucho tiempo utilizando la coagulación para eliminar los sólidos en suspensión. La coagulación suele aplicarse antes de la filtración o la sedimentación en el proceso general de tratamiento de aguas residuales. La tecnología también es eficaz para el tratamiento de aguas aceitosas a fin de eliminar la turbidez, el color y el sílice.
Durante la electrocoagulación o la coagulación química, algunos metales disueltos y especies metaloides coprecipitarán o se adsorberán en la superficie de los coagulantes hidroxilados. Esta afinidad permite utilizar la coagulación en algunos casos para reducir la concentración de metales pesados y metaloides en el agua de mina. Los oxianiones de arsénico pentavalente, antimonio, vanadio, molibdeno y selenio tetravalente (selenito) son ejemplos de especies disueltas que pueden eliminarse parcialmente mediante coagulación química o electrocoagulación.
Además, durante la electrocoagulación, una parte de la especie coagulante puede existir en una forma más reducida, como el hierro ferroso, en oposición al hierro férrico. Como resultado, la electrocoagulación permitirá parcial de especies contaminantes más oxidadas, como el cromo (VI).
La electrocoagulación no puede eliminar el selenio hexavalente (selenato) del agua de mina
No todos los contaminantes pueden eliminarse con la coagulación. Uno de estos contaminantes es el selenio hexavalente (selenato), de gran actualidad para la industria minera, ya que se están promulgando nuevas e inminentes normativas para regularlo. Debido a la condición oxidante de la mayoría de los procesos mineros, la presencia de selenio en las aguas de mina es principalmente en forma de selenato, un oxianión con una estructura química menos reactiva y sensible al tratamiento en comparación con el selenito. Para eliminar el selenato de las aguas de mina es necesario reducirlo primero a selenito antes de poder eliminarlo con coagulación química o electrocoagulación.
Las condiciones de funcionamiento de la coagulación no son universales
Durante la coagulación, y concretamente con la electrocoagulación, se requiere un ajuste preciso de las condiciones de funcionamiento para conseguir una eliminación uniforme de los contaminantes. Pero no todos los contaminantes que pueden eliminarse con electrocoagulación pueden eliminarse al mismo tiempo y con las mismas condiciones de funcionamiento. Para alcanzar los objetivos de eliminación, puede ser necesaria una instalación de electrocoagulación de varias etapas, cada una con sus propias condiciones de funcionamiento específicas.
Consideraciones sobre la electrocoagulación más allá de la forma y la configuración de la célula
Existen en el mercado células de electrocoagulación de distintos diseños y tamaños. En el pasado se han utilizado configuraciones monopolares y bipolares. Independientemente de la forma, el tamaño y la configuración de las células de electrocoagulación, los principales consumibles de electrocoagulación son la energía y los electrodos. Dependiendo de la química del agua residual, la dosis de coagulante y la ubicación de la planta de tratamiento, los costes de electricidad pueden llegar a ser prohibitivos. Y como el proceso depende de la adsorción y la coprecipitación, el volumen y la estabilidad del subproducto de residuos sólidos generado durante el tratamiento también pueden ser limitantes debido a los requisitos de eliminación y gestión.
Mientras que los procesos químicos y de electrocoagulación son adecuados y funcionan con fiabilidad para la eliminación de sólidos en suspensión, su aplicación para eliminar especies disueltas, incluidos los metales pesados, es limitada y debe investigarse caso por caso.
Escrito por
Farzad Mohamm, MSc, PhD
