Reducción de demanda química de oxígeno, carbono orgánico total y sólidos totales en vinazas mediante electro-flotación/oxidación

Using electro-flotation/oxidation for reducing chemical oxygen demand, total organic carbon and total solids in vinasses

La alta demanda química de oxígeno (DQO) de las vinazas provenientes de destilerías de etanol (superior a 130.000 mg/L) obliga a explorar alternativas de tratamiento que permitan su disposición final. Por esto se evaluó el proceso de electroflotación/oxidación de vinaza en función de pH inicial, concentración de soporte electrolítico (NaCl), concentración de peróxido de hidrógeno (H₂O₂), densidad de corriente (DC) y distintos electrodos: hierro, aluminio y acero galvanizado. Se evaluó el efecto sobre la reducción de DQO y de carbono orgánico total (TOC), logrando reducir el DQO desde un valor inicial de 214.000 ppm hasta 90.000 ppm, lo que representa una reducción de 58%. Las mayores reducciones se lograron con electrodos de a-cero galvanizado, pH básico, 20 mA/cm² y 60.000 ppm de H₂O₂.

Introducción

La vinaza es el principal residuo de la producción de etanol, y su alta demanda química de oxígeno (DQO) lo convierte en un efluente altamente contaminante. Adicionalmente, las sales de potasio, calcio y magnesio que contiene causan permanentes y costosos problemas de incrustación en equipos de transferencia de calor. En las destilerías colombianas la vinaza presenta DQO superiores a 130.000 mg/L debido a que esta se concentra por evaporación antes de someterse a tratamiento de compostaje.

Las vinazas han sido tratadas por diversos métodos electroquímicos buscando mitigar sus efectos. Por medio de electrodiálisis los investigadores han alcanzado una reducción en el contenido  de  sales de 80% (Janusz, et ál., 1988) y logrado la remoción completa  de potasio (<1 mg/dm3). Combinando electrodiálisis con membranas de intercambio catiónico se ha podido disminuir la concentración de sales hasta en un 98% (Decloux et ál., 2002).

Por medio de electrocoagulación, combinada con carbón activado de nueces de Areca catechu, se alcanzaron reducciones en DQO superiores a 80% (Kannan et ál., 2006). Asimismo, mediante una etapa de coagulación–floculación química convencional y luego una etapa de electrooxidación catalítica con electrodos de Ti/RuPb(40%)O_x y Ti/PtPd(10%)O_x, sobre vinaza tratada biológicamente, se obtuvieron reducciones en DQO de 97% (Zayas et ál., 2007). Por medio de electrocoagulación con el uso de un electrolito soporte y la adición gradual de peróxido de hidrógeno (Yusuf Y., 2007) se llegó a una reducción de 90% en TOC.

Sin embargo, hasta ahora las técnicas electroquímicas se han implementado como postratamientos, después del uso de técnicas como coagulación química, separación con  membranas  o  reacción anaeróbica, que reducen significativamente la DQO. Así, la vinaza previamente tratada presenta baja conductividad eléctrica, por lo que el consumo de electricidad se incrementa en el tratamiento electroquímico.