Seccions
El tractament de superfícies metàl·liques
L’activitat de la indústria dedicada al tractament de superfícies metàl·liques consisteix a recobrir superfícies metàl·liques o plàstiques mitjançant diferents tècniques, amb la finalitat d’augmentar les seves qualitats, com protegir les superfícies contra la corrosió i el desgast, variar la seva conductivitat elèctrica, etc.
Tot i que l’abast de tractaments aplicats i de recobriments possibles és extens, un dels més habituals és el de la galvanoplàstia. Aquest és un procés basat en l’electrodeposició en què es recobreix la superfície a tractar amb una capa de diverses desenes de micres d’un metall que aporta unes característiques desitjades. Així, tenen lloc processos com el cromat, el niquelat, el zincat, el courejat, el cadmiat, l’estanyat, etc.
El procediment consisteix en la immersió de la superfície a tractar en un bany electrolític, de manera que els ions metàl·lics presents en la solució es redueixen sobre la superfície a recobrir.
Tot i que es poden fer recobriments de molts metalls diferents, els més usuals són zinc, or, níquel, coure i crom, a més de l’anoditzat, que es fonamenta en la conversió de la superfície metàl·lica en un recobriment d’òxid insoluble, sent l’alumini el material d’anoditzat utilitzat més comú.
Aquestes activitats o tractament es poden agrupar en dos grans blocs:
1. Processos de neteja i preparat de superfícies (desgreixat, decapat, …)
2. Recobriments metàl·lics i obtenció d’acabats superficials (electrodeposició, anoditzat, immersió,…)
Durant aquests processos de tractament es generen una gran quantitat d’aigües residuals o efluents de diversa composició, segons hagi estat el tractament al qual s’han sotmès les superfícies metàl·liques.
Es produeixen dos tipus d’efluents líquids molt diferenciats:
a) efluents amb elevades càrregues contaminants i relativament poc volum: és el cas dels banys de processos saturats.
b) efluents amb baixa càrrega contaminant però produïts en gran volum: generalment en les operacions de rentat.
La composició dels efluents produïts en el sector de tractament de superfícies metàl·liques, així com els objectius i necessitats mediambientals de l’empresa determinaran les tecnologies de tractament d’aigües residuals i tractament d’efluents més adequades per al seu tractament.
Tractaments
La naturalesa de la càrrega contaminant que incorporen aquests efluents líquids sol ser: DQO, olis i greixos, tensioactius, metalls, alcalinitat, acidesa, cianur i sals, entre altres espècies presents en menor proporció.
Davant la complexitat de tractar aquests efluents, es poden plantejar dues alternatives de tractament:
Tècniques de separació i descontaminació
Tenen com a finalitat eliminar la toxicitat i contaminació de l’efluent i que aquest pugui ser abocat al sistema públic de sanejament o bé a curs natural, ajustant els límits d’abocament com:
- Intercanvi iònic
- Electròlisi selectiva
- Electrocoagulació
- Neutralització i posterior precipitació
- Tecnologies de membranes: microfiltració, ultrafiltració i òsmosi inversa
Tècniques de concentració
Les tècniques de concentració com l’abocament zero, reutilització de l’aigua, obtenció de subproductes tenen com a objectiu dividir l’efluent en dues corrents, una d’aigua apta per a la seva reutilització en el procés, i una altra d’un residu molt concentrat, preparat per ser gestionat externament.
Les principals tecnologies són:
- Evaporació al buit
- Cristal·lització
- Tecnologies de membrana (principalment òsmosi inversa)
- Intercanvi Iònic
Els efluents produïts en els diferents processos tenen característiques molt diferents. En funció d’aquestes característiques, sol existir una tècnica més eficient, específica, per a cada cas.
Per exemple, per a l’efluent produït en l’operació de desgreixat de les peces a recobrir, les millors tècniques aplicables són l’evaporació al buit (amb un període de retorn de la inversió de 4,5 anys) i l’electrocoagulació (amb un període de retorn de la inversió de 10 anys); en el procés de coure cianurat es genera un efluente en què la millor tècnica de tractament també és l’evaporació al buit i en el procés de recobriment amb l’aliatge de zinc i níquel es genera un efluente en què el seu tractament més eficient i econòmic és una oxidació anòdica i una electròlisi (amb un període de retorn de la inversió de 7 anys).
Per tant, per a cada efluente, en funció de les seves característiques i especificitats, la tecnologia de tractament òptima pot variar.
Tecnologies
A continuació, es fa un breu repàs d’algunes de les tecnologies més rellevants en el tractament d’aigües residuals i efluents en la indústria metal·lúrgica:
Evaporació al buit
És ideal per a l’obtenció d’un abocament zero i pot aplicar-se de forma independent o en combinació amb tecnologies de membranes.
Els sistemes per evaporació permeten, entre altres aplicacions, concentrar les aigües d’esbandida d’un rentat estàtic fent possible, d’una banda, la recuperació de l’arrossegament de forma “concentrada” i, de l’altra, obtenir un 95% d’aigua que pot reutilitzar-se en operacions d’esbandida.
Si no fos mitjançant aquest sistema, seria molt limitada la utilització dels esbandits estàtics com a recuperacions, sent necessari el seu buidatge periòdic i conseqüent tractament de l’abocament.
S’empra per a una àmplia varietat d’efluents, com és el cas dels generats en els processos de desgreixat o de recobriment de coure cianurat, és l’òptima. I, a més, és l’única tècnica eficient i viable quan tots els efluents estan barrejats o només es pot disposar d’una única tecnologia de tractament per a tot l’efluent produït.
Es tracta de l’única tecnologia sempre eficient i, en la majoria dels casos, la més econòmica -amb un període de retorn de la inversió menor- és l’evaporació al buit.
A més, quan els efluents líquids no estan segregats, és l’única tècnica viable. Així succeeix també quan la producció dels diferents efluents és espaiada en el temps (producció en discontinu en funció de la demanda); en aquests casos l’empresa no sol poder disposar d’un ampli ventall de tècniques específiques, les quals suposen una certa inversió econòmica.
Cristal·lització i precipitació
S’apliquen per a l’obtenció d’un abocament zero (tractament del rebuig de l’evaporador), per recuperar matèries valoritzables i per regenerar solucions de procés, mitjançant l’eliminació d’impureses. És aplicable a qualsevol bany que presenti algun tipus de contaminació d’una sal amb un metall, sempre que les sals contaminants presentin una solubilitat limitada.
Electrodiàlisi
És un sistema de filtració amb un reduït cost d’operació, que permet recuperar entre un 80% i un 90% de sals. Es pot aplicar per a la recuperació de matèries primeres dels banys de procés i per a la regeneració de banys de treball lliures d’ions.
Òsmosi Inversa
Produeix una aigua que pot retornar-se en circuit tancat al procés d’esbandida i, per l’altra banda, un concentrat de sals de níquel que pot retornar-se als banys de procés (90%-97%).
D’aquesta manera, s’aconsegueix l’estalvi de sals de níquel i d’altres components del bany, així com de l’aigua d’esbandida. Es pot aplicar sobre altres processos com el llatonat, courejat, platejat, zincat, etc.
També s’aplica per a la regeneració de l’aigua d’esbandida. En funció del cabal de rebuig, amb el sistema d’òsmosi inversa pot obtenir-se una aigua d’entre 100-500 μS/cm. La tècnica és aplicable sobre l’aigua diluïda de la majoria dels processos, amb excepció de banys molt oxidants.
Resines d’Intercanvi Iònic
Permeten l’eliminació de contaminants metàl·lics i la regeneració de l’aigua d’esbandida, ja que retornen grans quantitats d’aigua amb una elevada qualitat pel seu baix contingut en ions. El sistema retorna l’aigua a la cuba d’esbandida ja que el disseny de la instal·lació funciona en circuit tancat.
Els esbandits recirculats amb resines d’intercanvi iònic, segons l’operació a què es destinin, poden treballar durant molt de temps, a conductivitats inferiors a 50 μS/cm, i fins i tot, per sota de 5 μS/cm si es tracta d’esbandits finals.
Així doncs, els principals reptes ambientals a superar per part de la indústria de tractament de superfícies són l’elevat consum d’aigua i la generació de grans volums d’efluents líquids.
Tot i que aquests, en funció de les seves característiques, tenen una tecnologia de tractament associada com la més recomanable, no sempre és possible segregar tots els efluents i tractar cada un de forma individualitzada amb la tecnologia òptima.