TRATAMIENTO DE EFLUENTES DE LA INDUSTRIA TEXTIL

TRATAMIENTO DE EFLUENTES EN LA INDUSTRIA TEXTIL

1    1)  Introducción
           La Industria textil es la agrupación de las actividades dedicadas a la fabricación y obtención de fibras, hilado, tejido, tintado y por último el acabado y confeccionamiento de las diferentes prendas.  Este es uno de los sectores con mayor carga de agua residual. Debido a la enorme cantidad de procesos de fabricación y de acabado; por este motivo, es necesario la aplicación de tecnologías específicas que permitan un ahorro de energía durante el tratamiento del efluente.

          2)   Procesos de la Industria Textil         
      Al inicio del proceso tenemos a la  materia prima (pacas de las fibras tanto de algodón como sintéticas) que se alimenta a máquinas llamadas pick-up (abridoras) en donde se limpia de basura o alguna otra impureza que esté en las pacas y al mismo tiempo se desmenuza. Luego se introduce en los batanes donde se mezcla la materia prima para formar rollos.  Las materias primas utilizadas durante los procesos son fibras naturales y sintéticas, aceites minerales, aprestos emulsionantes y espumantes, entre otros.

El paso siguiente es el cardado que consiste en la transformación de las fibras textiles a mechas de aproximadamente cuatro centímetros de diámetro las cuales se enrollan hasta una longitud de aproximadamente 5,000 metros. Durante el estirado se regulan estas mechas, es decir, se separan las mechas largas y las cortas o rotas. Las mechas generadas del estirado se dirigen hacia unas prensas de rodillos, las cuales las presionan y estiran para darle volumen al material.

Después, pasamos a  la etapa de peinado en el cual consiste en   presionar y limpiar las nuevas mechas que tienen un diámetro más pequeño, estas se estiran nuevamente, se unen y tuercen entre sí para formar una mecha a partir de cuatro. Luego, seguimos con el reestirado en donde se mezclan las mechas resultantes de la etapa anterior, en caso de ser necesario (por ejemplo, algodón y poliéster), para formar una nueva fibra. Aquí también se obtienen fibras más delgadas por un nuevo estiramiento.

En el reestirado se mezclan las mechas resultantes del peinado, en caso de ser necesario (por ejemplo, algodón y poliéster), para formar una nueva fibra. Aquí también se obtienen fibras más delgadas por un nuevo estiramiento.

A continuación las mechas siguen el proceso de torsión y tensión (mecheras convirtiéndolas en pabilo los cuales sé encarretan en bobinas de plástico o carretes metálicos). Con la finalidad de dar mayor resistencia a los pabilos, en el proceso de hilado, se someten a un último estiraje y torsión a partir del cual se obtiene el hilo que es enrollado en canillas. Finalmente en el enconado se lleva a cabo una purificación del hilo mediante la eliminación de impurezas como son: hilos gruesos, cortos, sucios rotos.        

Estos son los procesos  que la mayoría de  empresas en la industria textil realiza.

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3    3)    Factores para  el diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales 

Para cada fábrica se debe diseñar una planta, especialmente proyectada para el proceso de producción en cuestión. En función de la cantidad de agua residual y del tipo de contaminación que está presente, será necesaria la aplicación de distintas clases de tratamientos. Además,  se debe cumplir con la normativa (ECA de agua y los LMP)  del país en el que se encuentra.

                Cargas contaminantes de las aguas residuales procedentes de diferentes sectores textiles

                                          Fuente: Gestión de los efluentes en la industria textil 

                        Cargas contaminantes de las operaciones húmedas textiles (Cooper, 1978)

                                                     Fuente: Tratamiento de aguas residuales industriales

           4)  Sustancias  químicas  usadas en la Industria textil

                 Los residuos de formaldehído y algunos complejos de metales pesados (la mayoría de los cuales son inertes) pueden ser suficientes para irritar la piel y sensibilizar a quienes elaboran y también de los que lleven los  tejidos teñidos.

      Organizaciónes ambientales como Greenpeace reconocen once sustancias químicos como perjudiciales para los seres vivos y el medio ambiente, las cuales son:

·       Alquifenoles: son persistentes, bioacumulables y tóxicas (PBT) en los tejidos corporales

·        Ftalatos: de alto grado de noscividad para la reproducción en mamíferos.

·       Retardantes de llama bromados y clorados

·       Colorantes azoicos: prohibidos por la Unión Europea por liberar sustancias químicas.

·       Compuestos orgánicos de estaño:  poseen persistencia  en el medio ambiente y posible afectación a los sistemas inmunológico y reproductivo; 

·       Perfluorados (PFCs): también posee persistencia  en el medio ambiente y se acumula  en el tejido corporal a través de la cadena trófica (puede causar daños en el hígado).

·       Clorobencenos: relacionados con afecciones al hígado,  tiroides y sistema nervioso central.

·        Disolventes clorados: persisten en el medio ambiente y se consideran sustancias que afectan a la capa de ozono.

·        Clorofenoles, alto grado de toxicidad  para los seres humanos

·       Parafinas cloradas de cadena corta (PCCC): altamente tóxicos para los organismos acuáticos, no se degradan fácilmente en el medio ambiente y tienen un alto potencial para acumularse en organismos vivos.                                       

5) Tratamientos para efluentes de la Industria textil

5.1. Para eliminar colorantes

Para su eliminación se requiere mayor esfuerzo y también mayor presupuesto,  ya que son poco biodegradables.

Algunos procesos que se utilizan para su eliminación:

·         Coagulación-floculación

Se utiliza polielectrolitos o floculantes inorgánicos como pueden ser las sales de hierro o aluminio, que forman flóculos con las moléculas de colorante facilitando su eliminación por decantación. Este proceso muestra una taza de eliminación alta  aunque se generan lodos de los que se debe de tratar.

                                                   Fuente: Gestión de los efluentes en la industria textil

·         Proceso Fenton

Se debe de oxidar el colorante con una combinación de peróxido de hidrógeno y sulfato ferroso (reactivo Fenton), en condiciones ácidas. Los resultados que se obtienen en este proceso consiguen altas velocidades de decoloración si las concentraciones de los reactivos utilizados son elevadas, no se forman compuestos clorados y no existen limitaciones de transferencia de masa por tratarse de un sistema homogéneo. Pero, presenta costes elevados y generación de lodos poco densos.

·         Ozonización

Se destruyen las moléculas de colorante en base a la elevada capacidad oxidante del ozono. La reacción de oxidación es rápida, se pueden tratar altos caudales, no se generan residuos ni lodos y se obtiene un efluente incoloro y con baja DQO. Las desventajas del proceso es que  los compuestos generados pueden tener mayor carácter tóxico que los colorantes de partida, la vida media del ozono es aproximadamente 20 minutos y esto significa que los costes del  proceso son elevados.

·         Tecnología de membranas

      Se realiza una separación de manera efectiva de las moléculas de colorante y otros compuestos de tamaño mayor al del poro de la membrana seleccionada. Uno de los procesos   más  usados es la Ósmosis Inversa y Nanofiltración.                          Los efluentes son de una calidad excelente y en la mayoría de los casos permiten la reutilización del mismo. Aunque la desventaja  de estos procesos se da por la generación de un residuo con una alta concentración de contaminante y la dificultad y coste de sustitución de las membranas.

·         Técnicas electroquímicas

Se realiza la hidrólisis del colorante a través de agentes secundarios generados electrolíticamente mediante la aplicación de un potencial. Poseen procesos limpios, pero requieren un  alto consumo de energía y  generan compuestos secundarios por reacciones paralelas disminuyen la potencialidad del método.

·         Procesos biotecnológicos

Se utilizan microorganismos  para la degradación de aguas que poseen tintes sintéticos. Las ventajas de este proceso es que es relativamente económicos y pueden permitir la degradación parcial o total de los componentes iniciales.

·         Adsorción

 En los procesos de tratamiento de las aguas residuales ocurre la fisisorción, permitiendo la regeneración del adsorbente para que recupere sus capacidades adsorptivas.  La adsorción es uno de los métodos físicos más efectivos para la remoción del color y el tratamiento de los efluentes textiles.

Tratamiento de efluentes  coloreados mediante métodos físicos    

Membranas de filtración 

      Los métodos de tratamiento basados en el empleo de membranas permiten una separación efectiva de las moléculas de colorante y otros compuestos de tamaño mayor al del poro de la membrana seleccionada. Principalmente se emplean las técnicas de ósmosis inversa y nanofiltración. Mediante este procedimiento es posible tratar grandes volúmenes de efluente de forma continua y con alto grado de separación. La generación de un residuo con una alta concentración de contaminante y la dificultad y coste de substitución de las membranas son las principales desventajas de estas técnicas .   

Intercambio iónico 

      El efluente pasa a través de las membranas de intercambio iónico hasta su saturación. La principal ventaja de esta técnica es que no hay pérdida de adsorbente durante su regeneración. Sin embargo, el coste es elevado, los disolventes necesarios para la limpieza son caros y es un método no apto para todo tipo de tintes(26) .

Coagulación-floculación 

      Los métodos de coagulación-floculación se basan en la adición de polielectrolitos o floculantes inorgánicos (sales de hierro o aluminio), que forman flóculos con las moléculas de colorante facilitando su eliminación por sedimentación. Las eficacias de eliminación son altas, pero en el proceso se generan lodos que deben ser tratados. Los mejores rendimientos se logran al aplicar un exceso de coagulante, aunque esto aumenta la concentración de contaminante en el efluente(27) .

6) Optimizan de procesos 

Para poder optimiar los productos podemos usar algunas mejoras tecnologías y sutituciones

de prductos, pueden ser las siguientes:

·         Reducción de la relación de baño.

·         Reducción de productos auxiliares ej. retardadores, carriers.

·         Eliminación de productos organo halogenados.

·         Utilización de colorantes de elevado agotamiento.

·         Blanqueo con peróxidos en lugar de derivados del cloro.

·         Neutralización con CO2 en procesos a la continua.

·         Sustitución del ácido acético por ácido fórmico.

·         Sustitución de la urea en la estampación con col. Reactivos.

·         •Menor número de lavados, fórmulas de lavado, eliminación •de lavados por rebose.

·         Reciclado de baños de tintura.

·         Reciclado de baños poco contaminados (aguas de aclarado).

·         Reutilización de materias primas (productos de encolado, colorante índigo, ecupe-ración de NaOH en el mercerizado, recuperación de pastas de estampación)

     
 7) Clasificación según EPA ( Agencia de Protección Ambiental de                     Estados Unidos)

                      Categorías de procesamiento de textiles y características efluentes (EPA, 1978 ,1977)
                         

c                                               Fuente: Tratamiento de aguas residuales industriales

                                                                 

CATEGORÍAS
1	Limpieza y acondicionamiento de la lana cruda
2	Fabricación de hilos y tejidos
3	Acabado de lana
4	Acabado de tejidos de calada (woven fabrics)
5	Acabado de tejidos de punto (knitted fabrics)
6	Acabado de alfombras
7	Acabado y tintado de las fibras

     COMPARACIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES COLOREADOS 
    En la Tabla IV se muestra una comparación entre los distintos tratamientos para la decoloración de efluentes de industrias textiles. Los procesos químicos son procesos muy rápidos que permiten la degradación de los compuestos recalcitrantes. Sin embargo, generalmente conllevan una alta producción de lodos, asociada principalmente a fenómenos de floculación; necesitan la adición de reactivos de alto coste; los propios reactivos adicionados pueden contribuir al aumento de la contaminación de las aguas; por último, los compuestos generados pueden tener una toxicidad superior a la de los propios tintes(121). Los tratamientos físicos no necesitan la adición de reactivos químicos, pero tienen la desventaja de que no producen degradación de los compuestos recalcitrantes, sino sólo su concentración. Por lo tanto se genera un residuo más concentrado, que debe ser tratado por otros métodos para la eliminación del contaminante. Las membranas de adsorción, ultrafiltración o intercambio iónico suelen ser caras y es necesaria su limpieza cuando se colmatan y su renovación periódica.

1. 8) Ejemplo de Spena Group
2.     El uso intensivo del agua para la limpieza de la materia prima y muchos pasos de lavados durante toda la producción. Producido aguas residuales tiene que ser limpiado de grasa, color y otros. El proceso de limpieza es en función de la clase de agua residual y la cantidad de agua utilizada. El agua residual de la industria textil tiene una gran variación en su composición. Además de colorantes, el agua residual textil contiene tensioactivos, ácidos, álcalis, aceites minerales y metales pesados. Estos pueden estar presentes en forma disuelta forma, medio-disuelto o no disuelto. Si el agua residual está presente en una fuerte medio ácido o alcalino, que debe ser neutralizado. Esto puede ocurrir a través de un cambio en el valor de pH. (Spena Group, 2016)
3. 
   
4. Procesos
5. 
   
1. Durante la producción de textiles se emplean miles de sustancias, tales como disolventes, resina sintética, lejía de sosa y agentes blanqueadores. Durante la fase de lavado, necesaria con frecuencia tras la finalización de determinadas etapas del tratamiento, es imposible eliminar por completo la presencia de las materias primas empleadas en el agua residual. La tarea de limpieza resulta, por lo tanto, muy exigente.

1. Para cada fábrica se debe diseñar una planta, especialmente proyectada para el proceso de producción en cuestión. En función de la cantidad de agua residual y del tipo de contaminación que ésta presente, será necesaria la aplicación de distintas clases de tratamientos.

• Existen principalmente 3 tipos de tratamiento de aguas residuales: Tratamiento Primario, Tratamiento Secundario y Tratamiento Terciario, algunos consideran un cuarto tipo antes del tratamiento primario: Tratamiento preliminar. Spena Group ofrece una amplia gama de sistemas y soluciones para el Tratamiento de Aguas Residuales y para cada tipo de tratamiento.
• Sistema de espesamiento de lodos
• Sistema de digestión anaerobia para purines y subproductos
• Digestión de lodos y sistemas de digestión de residuos
• Tratamiento terciario y sistemas de recuperación de productos valiosos
• Tratamiento de agua terciario y  aguas residuales y sistemas de reciclaje
• Tratamiento secundario de agua y aguas residuales - sistema de filtración 
• Tratamiento secundario de agua y aguas residuales - sistema anaeróbico  
• Tratamiento secundario de agua y aguas residuales - sistema aeróbico
• Tratamiento primario de agua y aguas residuales - sistema de coagulación y floculación
• Tratamiento primario de agua y aguas residuales - sistema de floración 
• Tratamiento primario de agua y aguas residuales - separadores gravitacionales
• Tratamiento primario de agua y aguas residuales - sistemas de filtración

            9)  Conclusiones

      La industria textil consume grandes cantidades de agua en procesos,principalmente en las operaciones de tintura y acabado.En general,durante el proceso de tintura ,hasta un 30% del colorante utilizado puede ser vertido en las aguas residuales .Por esta razón ,las aguas residuales generadas por esta industria se caracterizan por presentar una fuerte coloración.

      Diferentes tratamientos,como procesos biológicos o físico-químicos,han sido usados para tratar este tipo de aguas residuales .Sin embargo, ninguno de estos tratamientos permite la degradación del colorante,siendo necesario un post-tratamiento.Por ello,en los últimos años  ,se ha incrementado el interés por la tecnología de membranas  en la eliminación de los colorantes.

    La industria textil  con los años ha evolucionado al igual  sus procesos y la forma de gestionar sus residuos. En este caso, las implementaciones de mejores técnicas de tratamiento de sus efluentes, las cuales han servido para que el impacto contaminante de estos  no sea a un nivel perjudicial para el medio ambiente y los seres vivos.

     Las tecnologías han ayudado a  los diferentes tipos de tratamiento, aunque algunos todavía presentan  desventajas, una y la más importante  son los costes de implementación.  Se debe detener en cuenta el tipo de contaminante y su concentración para poner en funcionamiento algún proceso de tratamiento.

             10)   Bibliografía 

                        ·         Ecured. (s.f.). Industria textil. Recuperado de https://www.ecured.cu/Industria_textil

·         Das. (s.f.).Tratamiento de aguas residuales en la industria textil. Recuperado de http://www.das-argentina.com.ar/tratamiento-efluentes-textil.html

·         Quiminet. (2006). Proceso de producción de textiles. Recuperado de https://www.quiminet.com/articulos/el-proceso-de-produccion-de-textiles-10175.htm

·         SB Madrid. (s.f.). La industria textil y el medio ambiente. Recuperado de http://sustainablebrandsmadrid.com/blog/la-industria-textil-y-el-medio-ambiente/

•                  Peláez, A. (s.f.). Alternativas de solución para el tratamiento de efluentes textiles. Recuperado de http://www.ai.org.mx/ai/images/sitio/201310/ingresos/aapc/presentacion_alternativas_de_solucion.pdf 
•               García, M. (2009-201). Tratamiento de aguas residuales industriales. Recuperado de https://www.ugr.es/~mgroman/archivos/TARI/teari-3.pdf
• 
  
•                López, V. y Crespi, M. (2017). Gestión en los efluentes de la industria textil. Recuperado de http://apttperu.com/five-things-you-may-have-missed-over-the-weekend/