Estudio exploratorio en el tratamiento de vinazas mediante fotocatálisis solar con dióxido de titanio en un reactor de película descendente

Study on the vinasse treatment by solar photocatalysis with titanium dioxide in a falling film reactor

La fotocatálisis con dióxido de titanio y radiación solar aparece como una aplicación potencial para el tratamiento de la vinaza, dado que muchos de sus componentes podrían ser totalmente mineralizados u oxidados en compuestos de menor carga orgánica. En este artículo se estudia el comportamiento del tratamiento para diferentes condiciones de operación tales como concentración inicial de catalizador, el pH inicial y el factor de dilución de vinaza, en un reactor solar de película descendente a escala piloto. La degradación por fotocatálisis heterogénea en el tratamiento de vinaza se cuantificó con el seguimiento del carbono orgánico total, los sólidos totales y la turbidez. En promedio se obtuvo una reducción en el carbono orgánico total de 12,33%, pero se obtuvo un aumento de sólidos totales y turbidez de 12,93% y 16,50%, respectivamente. Estos resultados se obtuvieron a pH ácido, a concentración inicial de dióxido de titanio de 0,8 g/L y concentración de vinaza del 10% v. Por otra parte, cuando el proceso se llevo a un pH básico se presenta el fenómeno de floculación debido a la formación de hidróxidos metálicos que actúan como floculantes convencionales.

INTRODUCCIÓN

Las políticas de control de la contaminación ambiental han cambiado sustancialmente hacia nuevas tendencias preventivas, como el uso de etanol como aditivo en las gasolinas y reducir la contaminación. La utilización del 10% en volumen de alcohol carburante mezclado con la gasolina permitiría en Colombia, obtener una reducción neta de la emisión de 6 millones de toneladas/año de CO₂ atmosférico, lo cual tiene una incidencia muy positiva en la problemática del cambio climático.

La caña de azúcar se convirtió en el principal cultivo para la producción de alcohol carburante. La industria azucarero alcoholera puede producir residuos con alta presencia de materia orgánica como la vinaza que  constituye  un  subproducto de la producción del alcohol. La elevada carga orgánica (COT >70.000 ppm), el carácter ácido y la complejidad química como presencia de compuestos fenólicos no biodegradables, hacen de la vinaza un efluente potencialmente contaminante o un subproducto valioso para la generación de productos de valor agregado.

Los métodos tradicionales para el tratamiento de la vinaza se clasifican en tres grandes grupos, los de uso directo, como el compostaje y la fertirrigación; los de concentración, para fabricar alimento para animales, fertilizantes y proteína celular; y los de fermentación tanto aeróbica como anaeróbica. El objetivo de dichos métodos no es específicamente reducir la carga contaminante de la vinaza sino darle un uso alternativo.

En consecuencia, se encuentra en la literatura (véase Figura 1) diversos estudios para el tratamiento de la vinaza, entre los cuales se destaca la aplicación de los métodos de oxidación química, cuyo objetivo es reducir los compuestos contaminantes en especies de menor complejidad química y menor carga orgánica y así poder mejorar los tiempos de tratamiento de sistemas convencionales. La Figura 1 presenta un esquema basado en el análisis de información (scopus) tipo galaxia y los principales aspectos en estudio.