Condorchem Envitech ofereix solucions per al tractament de les aigües residuals salines que es produeixen en els processos de dessalinització d’aigua de mar, així com per al tractament de les salmorres originades en determinats processos productius industrials.
Actualment, existeixen nombroses tecnologies i solucions per al tractament de les aigües residuals salines generades durant la dessalinització d’aigua de mar, així com per al tractament de salmorres produïdes en processos industrials.
La selecció del procés més adequat depèn de diversos factors com la composició de l’aigua residual, el volum a tractar, les fonts d’energia disponibles, o la destinació final de l’efluent tractat.
Aquestes alternatives es poden dividir en:
- Processos de dilució: En aquest cas la salmorra generada es dilueix amb els efluents d’altres plantes de tractament que tinguin com a destinació el seu abocament a l’oceà, la concentració salina del qual sigui molt baixa i el cabal de sortida sigui més elevat que el de salmorra, amb la finalitat d’assegurar la dilució adequada. Normalment s’empren efluents de plantes de tractament d’aigües residuals o de centrals tèrmiques.
- Processos de gestió: Aquests processos inclouen diferents processos de tractament dels efluents salins produïts tant en plantes dessalinitzadores com en altres tipus de sectors. El tractament de les salmorres permet garantir una major sostenibilitat ambiental i una disminució del seu impacte en el medi.
A continuació es tracten els processos de gestió d’efluents salins més destacables.
Gestió de les salmorres
La gestió de salmorra és sens dubte un punt determinant per a qualsevol tipus d’indústria o sector en què es generi un efluente salí, ja que, encara que no sigui perillós, han de ser correctament gestionats, perquè la seva descàrrega no controlada pot causar un elevat impacte ambiental.
Existeix una àmplia diversitat d’indústries que per un motiu o un altre generen salmorres, com és el cas de les plantes dessalinitzadores, les dedicades a les perforacions de gas i petroli, les plantes de generació d’energia, les de curtidories de pells, les que elaboren conserves d’aliments, olives, salassos, olis, pernil i embotits, així com totes aquelles que tracten elevats volums d’aigua (descalcificació, desmineralització, òsmosi inversa, etc.).
La seva gestió no sempre és senzilla i l’opció més idònia depèn sempre d’una llarga llista de factors, com cabal, concentració, situació geogràfica, disponibilitat de fonts residuals d’energia, etc. Entre les opcions possibles de gestió de les salmorres, no hi ha dubte que la més sostenible ambientalment consisteix a abordar-ne el tractament.
Producció de salmorres
La varietat d’indústries que generen efluents salins és àmplia, a continuació s’analitzen les més representatives:
I. Dessalinització d’aigua de mar
La dessalinització consisteix en l’obtenció d’aigua dolça per a consum humà, ús industrial o agrícola a partir d’aigua de mar o salmorra. Aquesta pràctica s’ha anat generalitzant en les últimes dècades en totes aquelles zones on existeix dèficit híbrid i l’abastiment no està per tant garantit. Actualment és possible la producció intensiva d’aigua dessalada a uns preus moderats, fet que fa que en molts casos sigui la solució practicada per solucionar els problemes d’abastiment. D’acord amb UN Water, el mecanisme d’inter-agències per a tot allò relacionat amb l’aigua de Nacions Unides, al febrer de 2014 existien més de 16.000 plantes dessalinitzadores a tot el món, amb una capacitat de producció d’uns 70 hm3/dia.
Sigui quina sigui la tecnologia utilitzada per a la dessalinització, en tots els casos es produeix un efluente d’aigua dolça i un efluente residual o rebuig. Aquest últim contindrà una concentració de sals elevada, que dependrà de l’aigua crua que es dessala i del rendiment de la separació, el qual depèn de la tècnica utilitzada. Aquest residu no ha de ser retornat al medi sense tractament pel gran impacte que això tindria sobre aquest, a més de suposar un augment progressiu dels costos de dessalinització conseqüència directa de l’augment dels nivells salins de les aigües d’origen.
Així doncs considerant la gestió com l’alternativa més adequada, les tècniques que obtinguin un elevat rendiment de separació generaran un rebuig molt concentrat en sals, i a l’inrevés.
II. Indústria tèxtil
La indústria tèxtil es caracteritza per un elevat consum d’aigua, la qual ha de ser de gran qualitat. És habitual que l’aigua, tant de xarxa com de captacions pròpies, sigui sotmesa a un procés de purificació, generalment, d’estovament. Històricament, per eliminar la duresa de l’aigua s’han utilitzat resines d’intercanvi iònic, les quals generen en el seu procés de regeneració un efluente d’elevada concentració salina.
D’altra banda, en el procés de tenyit de la fibra tèxtil, es necessiten elevades concentracions salines en el medi perquè el pigment es fixi sobre la peça de tela. Les aigües de tenyit, encara després d’haver estat tractades, conserven un elevat contingut en sals.
III. Abocadors de RSU
Els abocadors de residus sòlids urbans (RSU) generen efluents de lixiviats, els quals han de ser tractats per poder ser abocats sense causar impacte ambiental. Generalment, després de diversos processos, l’efluent tractat és sotmès a un procés d’òsmosi inversa, amb la finalitat d’obtenir un corrent d’aigua pura que es pugui reutilitzar o abocar, i un corrent més petit amb els contaminants concentrats. Aquest efluente presenta una elevada concentració salina, ja que s’han concentrat totes les sals presents originalment en els lixiviats.
IV. Elaboració d’aliments
Amb la finalitat que els aliments es conservin durant llargs períodes de temps i no siguin atacats pels microorganismes, històricament s’han utilitzat tècniques de salat i de conservació en salmorres. Les salmorres es solen preparar amb aigua freda, clorur sòdic, nitrit de sodi, a més de productes saboritzants.
Perquè la salmorra exerceixi el seu efecte com a conservant és necessari concentracions salines en el producte d’entre el 15% i el 20%. Així doncs, la indústria de salassos i la dedicada a la conservació d’aliments en general produeixen efluents d’elevada concentració de sal.
L’elaboració d’amanits (olives, cogombres, pastanagues, cebes, etc. marinats amb salmorra i vinagre) és una activitat que genera efluents amb càrrega orgànica a més d’una elevada salinitat. Aquests efluents han de ser tractats prèviament al seu abocament i és aconsellable recuperar la màxima quantitat possible d’aigua per a la seva reutilització en el procés.
V. Efluents de plantes de tractaments de l’aigua
Una àmplia varietat d’indústries necessiten disposar d’aigua d’elevada qualitat, ultra pura, per al seu ús en el procés productiu; és el cas de les indústries farmacèutica, alimentària, tèxtil, etc. Generalment utilitzen resines d’intercanvi iònic per estovar l’aigua, o bé processos basats en membranes (nanofiltració o òsmosi inversa) per a tractaments més complets. Els efluents generats en aquests processos concentren totes les sals i impureses eliminades de l’aigua crua. Quan el consum d’aigua en el procés és elevat, es generen cabals d’efluents residuals importants, els quals es caracteritzen per una elevada concentració de sals dissoltes.
VI. Indústria del curtidament de pells
La indústria dedicada al curtidament de pells es caracteritza pel seu elevat potencial contaminant tant pels reactius que s’utilitzen com pels efluents que es generen en els diferents processos.
Generalment, els processos que es segueixen en el curtidament de les pells són el de salat (amb NaCl), el d’estovament (utilitzant sulfur de sodi, polisulfur de sodi o carbonat de sodi), el d’apelambrat (usant sulfur de sodi, sulfhidrat de sodi, amines, hidròxid de calci i sosa càustica), el d’encalat (mitjançant un bany amb sosa càustica), el de desencalat (utilitzant àcid clorhídric, àcid sulfúric, àcid bòric, clorur d’amoni, acetat d’amoni i èsters cíclics), el de curtidament (sals de crom i formaldehid), el de tenyit, el d’engreixat, el d’assecat, el d’acondicionament i el d’acabat (usant pigments i anilina). Aquests productes químics emprats en els diferents processos s’incorporen a les aigües residuals a mesura que s’utilitzen.
Les tecnologies utilitzades en aquests processos cada cop són més netes, estalvien aigua, reutilitzen efluents i la contaminació final de les aigües és menor. Finalment, un cop les aigües són tractades, la major part de la contaminació és eliminada de les aigües. No obstant això, les sals dissoltes contingudes en els efluents no són eliminades, de manera que a la sortida de la planta de tractament, surten inalterades i les aigües tenen concentracions de sals de fins a 10.000 mg/L. Aquestes aigües, amb aquest contingut en sals, no poden ser abocades ni a curs públic ni a la xarxa d’alcantarillatge.
VII. Tractament d’aigua per a plantes de generació d’energia
Les plantes de generació d’energia necessiten per al seu funcionament disposar d’aigua de la màxima qualitat, per poder transformar-la en vapor d’alta temperatura, el qual mourà l’alternador. Generalment, l’aigua ultra pura que s’utilitza s’obté sotmetent l’aigua de xarxa, o de captació, a un procés de tractament. Com a conseqüència d’aquest procés, es genera un efluente residual que concentra totes les impureses eliminades de l’aigua. Aquests efluents es caracteritzen per posseir una elevada concentració de sals, els quals han de ser tractats per poder ser abocats.
VIII. Extraccions de gas i petroli
La indústria dedicada a l’extracció de gas i petroli també és capaç de produir grans efluents de salmorra. Un elevat nombre de jaciments de gas i petroli solen aparèixer juntament amb vetes de sal gema. La tècnica utilitzada per a l’extracció del petroli consisteix en la perforació de pous pels quals s’injecta aigua dolça, que dissol la sal i apareix a la superfície en forma de salmorra. La recuperació del petroli s’aconsegueix desplaçant-lo cap a la superfície mitjançant la injecció d’aigua o de salmorra. L’excedent de salmorra ha de ser tractat, o abocat al mar si es tracta d’un jaciment submarí.
Tractament d’aigües salines, o salmorres
La gestió de les salmorres no és una tasca senzilla en la majoria dels casos. En funció de factors com el cabal, la ubicació geogràfica, si existeixen més contaminants o no a part de les sals, etc., s’haurà d’optar per una o altra opció. En moltes ocasions l’única sortida serà el tractament de les salmorres, encara que poden existir altres vies de gestió diferents en funció de les característiques de cada cas.
A continuació es realitza una anàlisi de les diferents opcions de gestió possibles, fent especial èmfasi en les tècniques que permeten el tractament de les salmorres.
Tractament d’aigües salines mitjançant un sistema d’abocament zero (ZLD)
Aquesta opció és l’alternativa de gestió viable en el major nombre de situacions diferents, es pot adaptar a qualsevol escala de producció de salmorres i, sens dubte, és la més respectuosa amb el medi ambient.
L’objectiu d’una planta d’abocament zero per al tractament d’un efluente de salmorra consisteix en la conversió del residu salí en un corrent d’aigua d’elevada qualitat per una banda, i les sals en estat sòlid cristal·litzat per l’altra banda. L’aigua pot ser reutilitzada en el propi procés per la seva elevada qualitat, o en qualsevol altra aplicació, i les sals cristal·litzades gestionades per a la seva possible revalorització. Per tant, mitjançant un sistema d’abocament zero es transforma el residu líquid en dos corrents diferents, inofensius, revaloritzables i de fàcil gestió.
L’obtenció de clorur de sodi, sulfats càlcics, hidròxid de magnesi i clorur càlcic és possible mitjançant diferents processos d’evaporació de forma seqüencial. Aquesta opció és viable quan la salmorra és d’origen marí i les produccions són moderades.
El tractament consisteix, en funció de la concentració inicial de sals de la salmorra, en un primer procés de concentració de l’efluent mitjançant òsmosi inversa. Si la concentració de la salmorra ja és elevada, l’etapa d’òsmosi inversa és prescindible. A continuació, la salmorra concentrada es sotmet a un procés d’evaporació al buit en què es concentra encara més i es genera un corrent d’aigua que pot ser barrejat amb la produïda en l’òsmosi inversa. Finalment, mitjançant un procés de cristal·lització s’obtenen les sals en estat sòlid, cristal·litzades i seques (imatge 1). Les sals poden ser revaloritzades per al seu ús en el control de gelades, en la regeneració de resines, etc.
El procés d’òsmosi inversa pot ser substituït per un sistema d’electròlisi, el qual també permetria concentrar l’efluent de salmorra i produir un cabal d’aigua amb una molt baixa concentració de sals.
Si es disposa d’alguna font d’energia residual, pot ser aquesta aprofitada en el procés d’evaporació al buit, obtenint uns resultats excel·lents a un preu molt competitiu.
També existeix una alternativa actual a l’òsmosi inversa que és la forward òsmosi, o òsmosi forçada. Aquest tipus de tecnologia permet tractar aigües marines o salmorres amb un menor consum d’energia i una reducció del rebuig produït pel que els evaporadors posteriors seran més petits. Redueix al seu torn els costos d’inversió i operació en les aplicacions d’abocament zero en comparació amb altres tecnologies i pot utilitzar-se en una àmplia varietat d’aplicacions. Es tracta d’una tecnologia emergent i que ha demostrat una gran eficiència en el tractament d’aigües salines.
Gestionar els efluents salins mitjançant un sistema d’abocament zero és especialment avantatjós quan, a part de les sals, existeixen altres contaminants de complex tractament. És el cas dels efluents procedents dels lixiviats dels abocadors de residus sòlids urbans, dels efluents generats per la indústria dedicada al curtidament de pells o dels efluents produïts en l’elaboració d’amanits. En les plantes de tractament d’aigua –per produir aigua ultra pura– també és una alternativa idònia, sobretot en aquells casos en què es genera una energia residual que pugui ser aprofitada per al procés d’evaporació al buit.
Injecció profunda (ISP)
La tècnica de la injecció en sondejos profunds (ISP) consisteix a injectar el residu líquid en el subsòl a través d’un pou profund. Es pot utilitzar per gestionar les salmorres, així com altres residus líquids, sempre que es determini que no existeix impacte ambiental en el subsòl. Això succeeix quan es donen les següents quatre condicions, les quals són necessàries i suficients:
- Existeix una formació permeable capaç d’admetre el residu.
- Existeix una formació impermeable que manté el residu confinat el temps suficient fins a la seva innocuïtat.
- Les condicions de totes dues operacions no canvien amb el desenvolupament de l’operació.
- L’operació d’ISP no hipotecarà altres recursos més importants.
Així doncs, aquesta tècnica de gestió serà viable quan, per una banda es compleixin les quatre condicions, i per l’altra banda el cabal de salmorra sigui prou important com per justificar econòmicament l’actuació.
Llacunes d’evaporació
La tècnica de confinar les salmorres en una bassa és una opció que s’ha utilitzat en zones àrides on es disposa de suficient superfície. En funció del cabal de salmorra, es pot dissenyar l’àrea superficial i la profunditat mínima de la bassa. Un dels punts sensibles de la tècnica és la contaminació ambiental d’aqüífers propers per la possible fuita de lixiviats.
Pous
Consisteix en l’extracció d’aigua de pous propers al mar, amb alts continguts en sal, per al seu ús principalment en complexos hotelers de zones amb escassetat d’aigua dolça.
Aquest tipus d’aigua té 3 usos diferenciats:
- Refrigeració dels sistemes d’aire del complex.
- Abastiment d’aigua de xarxa per al complex.
- Refrigeració dels filtres emprats previ tractament amb òsmosi inversa.
Un cop emprada, es recullen tots els efluents resultants en un dipòsit que torna a reincorporar-se a un altre pou amb un contingut total en sal lleugerament superior al d’entrada.
Aquest tipus de sistemes és específic per aigua marina i són d’ús comú en aquest tipus de zones.
Conclusions
Una àmplia varietat de processos generen importants efluents de salmorra, que constitueix un residu líquid que no pot ser abocat directament al medi pel gran impacte ambiental que això suposa.
No sempre és fàcil trobar una via de gestió competitiva. Existeixen diferents alternatives per a la seva gestió, com la injecció profunda, les llacunes d’evaporació, l’obtenció de productes revaloritzables i el tractament de la salmorra mitjançant un sistema d’abocament zero. D’entre totes les opcions possibles, aquesta última es presenta com la més universal, ja que pot ser aplicada en la majoria de situacions, és la més respectuosa amb el medi ambient, no produeix cap abocament, genera un efluente d’aigua d’elevada qualitat, que pot ser reutilitzada en el procés productiu, i s’obté sal cristal·litzada que pot ser revaloritzada.