Tratamiento de aguas residuales de refinerías utilizando un sistema acoplado de electrocoagulación y proceso biológico de cama/película fija
El tratamiento de agua residual industrial es un tema crítico si los efectos del cambio climático en la disponibilidad del agua son considerados. Esta aseveración es correcta particularmente en los países desarrollados donde la transformación de materia prima usualmente genera aguas residuales con altas cantidades de contaminantes peligrosos (Dimoglo et al., 2004; Diaz et al., 2007). En muchos casos, los efluentes de aguas residuales industriales son liberados a las corrientes naturales con muy poco o nada de tratamiento. En México, uno de los principales contribuidores de contaminación ambiental es el agua residual de industria petroquímica. En 2011, la cantidad de efluente generado por Petróleos Mexicanos (PEMEX) fue más de 22 mil millones de metros cúbicos, liberando 560 toneladas de contaminantes (PEMEX, 2011).
Debido a la naturaleza de aquellos dentro de las aguas residuales petroquímicas, su tratamiento es un reto para los procesos convencionales físico-químicos, mecánicos y aún los biológicos (Dimoglo et al., 2004).
Una alternativa interesante para tratar efluentes complejos son los sistemas acoplados. Algunos trabajos como Bani-Melhem and Smith, (2012), Khoufi et al., (2006) y Beccari et al. (1999) han reportado que el acoplamiento entre métodos convencionales y no convencionales, mejoran la remoción de contaminantes presentes en efluentes industriales. Por lo tanto, este trabajo utilizó un sistema de acoplamiento emergente de manera secuenciada integrando un tratamiento no convencional (electrocoagulación) y seguido de uno convencional (bioreactor aerobio de cama fija) con el fin de mejorar la calidad del agua.
Para ello, diferentes variables fueron evaluadas cuyo objetivo fue identificar las condiciones óptimas de este procedimiento. La EC fue capaz de remover más del 88% de la demanda química de oxígeno (DQO) en el agua residual bajo las mejores condiciones de trabajo (6.5 V, 0.1 M NaCl, 4 electrodos sin modificación del pH inicial) y con una remoción de hidrocarburos totales (TPH) ligeramente mayor de 80%. Se encontró que el desprendimiento de aluminio desde los electrodos hasta el agua residual es un factor importante para la eficiencia de la EC y está muy relacionado con las condiciones de pH inicial, voltaje, concentración de electrolitos y número de electrodos. Así como también con la cantidad de potencia eléctrica requerida para llevar a cabo el proceso, por lo que se creó el índice de eficiencia de la electrocoagulación (ECEI, por sus siglas en inglés).
Por otro lado, la aplicación de la EC permite incrementar la biodegradabilidad de la muestra de 0.015, considerado como no biodegradable, hasta 0.5 considerado como muy biodegradable. Así, el efluente fue tratado usando un biofiltro aerobio inoculado con un consorcio de bacterias que incluía gram positivo y gram negativo y su eficiencia fue evaluada mediante la remoción de DQO y TPH provenientes de la EC y durante 30 días. El conteo de células mostró que el típico crecimiento bacteriano inició al tercer día y se incrementó hasta un máximo de 8 días después. Después del octavo día, las células mostraron un crecimiento estacionario el cual coincide con la mayor disminución en la concentración del contaminante. La concentración final de TPH’s fue de 600 mgL-1 después de 30 días mientras que la concentración de DQO después del tratamiento biológico fue de 933 mgL-1. Finalmente, se encontró que el acoplamiento de EC-biofiltro aerobio fue capaz de remover hasta un 98% de la cantidad total de TPH’s y más del 95% de la carga de DQO, por lo que es una tecnología adecuada para eliminar la mayoría de los principales contaminantes inmersos en un agua residual de refinería.
Documento completo: Pérez, L.S., et al., Oil refinery wastewater treatment using coupled electrocoagulation and fixed film biological processes, Physics and Chemistry of the Earth (2015) http://dx.doi.org/10.1016/j.pce.2015.10.018
Acerca de los autores:
La Maestra Silvia Reyna Téllez estudió la Licenciatura en Quimicofarmacobiología en la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, realizó la Maestría en Ciencias, con especialidad en Microbiología en la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas (ENCB) del IPN. Trabajó en la ENCB, en el Laboratorio de Fisiología Vegetal de 1977 a 1989, siendo Jefa del Laboratorio de 1987-1989. A partir de 1990 se integró a la UDLAP, primero como profesora de medio tiempo y luego como profesora de tiempo completo. Ha impartido diversos cursos tanto de teoría como de laboratorio, en las Licenciaturas de Biología, QFB, Bioquímica Clínica, Ciencias Farmacéuticas, Nutrición y Médico Cirujano.
El Dr. José Luis Sánchez Salas es Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI). Nivel I. Pertenece a las sociedades científicas American Society of Microbiology, American Society of Tropical Medicine and Hygiene. Durante su vida como investigador ha estado involucrado en el estudio de La esporulación y germinación de Bacillus subtilis; Estudio de expresión diferencial de los genes de virulencia de Entramoeba hystolitica; Aislamiento y modificación genética de bacterias con capacidad para degradar compuestos fenólicos de efluentes industriales para su uso en biorremediación de suelos y aguas contaminada; Procesos de desinfección de agua usando procesos de oxidación avanzada; Aislamiento de compuestos antimicrobianos de plantas medicinales y nanomateriales; Aislamiento y purificación de compuestos antiinflamatorios de plantas medicinales; Estudió su licenciatura en Químico Farcobiología en la Universidad Autónoma de Puebla (1980-1986). Realizó su Maestría en Ciencias con Especialidad en Microbiología en la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del IPN (1986-1990). Así mismo hizo su Doctorado en Ciencias con la misma especialidad en la misma institución pero su tesis de doctorado la realizó en el Departamento de Bioquímica del Health Center at the University of Connecticut, USA, obteniendo su grado en 1994. Trabajó como Investigador Adjunto en el CINVESTAV-IPN de 1993 a 1998. Cuenta con 32 participaciones en Congresos Nacionales 36 participaciones en congresos internacionales Director de 51 Tesis de Licenciatura. Director de 8 tesis de doctorado, 26 Tesis de Maestría 30 Publicaciones internacionales. Reconocimientos Becario de Maestría CONACYT 1987-1990 Becario de Doctorado CONACYT 1990- 1993 en la Universidad de Connecticut, Health Center. Evaluador de proyectos CONACyT Evaluador de Proyectos Fondos mixtos estatales del CONACyT Evaluador de proyectos científicos del CECyT del estado de Puebla, 1998-2010 Coordinador de posgrado de la Escuela de Ciencias 1998-2000, 2004- 2006 Miembro del comité para la creación de la Licenciatura en Bioquímica Clínica (2005-2006) Miembro del comité para la creación de la Licenciatura en Ciencias de la Nutrición (2005-2006) Miembro del comité para la creación de las Licenciaturas en Medicina, Enfermería y Estomatología. (2006) Tres estancias de investigación internacionales. . Actualmente es profesor investigador en la Universidad de las Américas Puebla desde 1998. Imparte diferentes cursos de Microbiología y Biotecnología Molecular en las licenciaturas de Biología, Ciencias Farmacéuticas Bioquímica Clínica, Médico Cirujano y Maestría en Biotecnología. Es miembro de la planta docente del Doctorado en Ciencias del Agua.
Marco Antonio Quiroz Alfaro nació en la Ciudad de Puebla, México obtuvo su licenciatura en Química (1977) en la Universidad Autónoma de Puebla (UAP), su Maestría en Química (1979) y su grado de Doctor en Ciencias (1985) con especialidad en Química en la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM), todas ellas en su país natal. En 1982 se trasladó a Francia, a fin de llevar a cabo una parte importante del trabajo experimental de su tesis doctoral bajo un programa de colaboración científica con la universidad de Poitiers. Fue profesor visitante en la UAP (1980-1982, 1985), donde ofreció cursos de electroquímica y química cuántica en la Escuela de Ciencias Químicas, y también en el Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (CINVESTAV-IPN), donde ofreció cursos avanzados de Fisicoquímica (1988-1989). El Dr. Quiroz fue profesor de tiempo completo en la UAM durante 14 años (1976-1989) dentro del Departamento de Química de la Unidad Iztapalapa (UAM-I), y desde 1989 en la Fundación Universidad de las Américas Puebla (UDLA). En la UDLA, a impartido cursos en niveles de licenciatura y maestría en los Departamentos de Ingeniería Química y de Alimentos y en el de Ciencias Químico Biológicas. Fue Jefe de este último departamento académico de 1994 a 1997, y Decano de la Escuela de Ingeniería y Ciencias en la misma institución de 2005 a 2008. Las áreas de investigación del Dr. Quiroz se relacionan a la descontaminación de aguas residuales mediante métodos de electrooxidación (Procesos Avanzados de oxidación, PAO), procesos electrocatalíticos sobre superficies modificadas por ad-átomos metálicos, aplicación de métodos electroanalíticos a la cuantificación de contaminantes orgánicos y metálicos en sistemas de matriz acuosa, desarrollo de métodos analíticos para el estudio de problemas ambientales en productos agroalimentarios (frutas y vegetales). Actualmente, su investigación se enfoca a la preparación y caracterización de materiales nanoestructurados para aplicaciones en energía y medio ambiente. Fue Coordinador del Centro de estudios en Sistemas de Alimentación y Energía del Instituto de Estudios Avanzados (IDEA) por un año (1993-1994), asesor científico en varios comités de evaluación de proyectos, y consultor científico en algunas industrias. El Dr. Quiroz es autor de 65 publicaciones científicas en revistas indexadas con refereo, de una patente de investigación y de más de 120 contribuciones científicas en congresos nacionales (43) e internacionales (80) especializados. Desde 1983 y hasta la fecha ha dirigido mas de 50 tesis de investigación. El Dr. Quiroz es miembro regular de la Academia Mexicana de Ciencias desde 2006, y miembro del Sistema Nacional de Investigadores nivel II.
Por: Grupo de Investigación en Energía y Ambiente del Posgrado en Ciencias del Agua de la UDLAP
-Laura S. Pérez
-Mtra. Silvia Reyna Téllez
silvia.reyna@udlap.mx
-Dr. Erick R. Bandala González
–Dr. José Luis Sánchez Salas
Responsable del Laboratorio de Investigación de Microbiología Médica y Biotecnología, UDLAP
jluis.sanchez@udlap.mx
-Dr. Marco Antonio Quiroz Alfaro
marcoa.quiroz@udlap.mx
-Oscar M. Rodríguez
