Eliminación de ácido peracético para la regeneración de efluentes industriales

• Autores: Borja Garrido Arias
• Directores de la Tesis: Noemí Merayo Cuevas (dir. tes.), Carlos Manuel Negro Alvarez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2022
• Idioma: español
• Número de páginas: 194
• Tribunal Calificador de la Tesis: M. Concepcion Monte Lara (presid.), Antonio Tijero Cruz (secret.), Isabel Carrillo Ramiro (voc.), Amalio Garrido Escudero (voc.), María Daphne Hermosilla Redondo (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Química por la Universidad Complutense de Madrid
• Materias:
  • Ciencias médicas
    • Salud publica
  • Ciencias tecnológicas
    • Ingeniería y tecnología del medio ambiente
      • Regeneración del agua
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    La industria alimentaria es uno de los sectores industriales que mayor consumo de agua posee, siendo necesario la realización de investigaciones que permitan reducir el consumo de este bien escaso. Se debe perseguir principalmente la reducción de costes y una mayor sostenibilidad en sus procesos productivos.

    En dicho sector las necesidades de agua son muy variadas, desde el consumo de agua en la línea directa de producción hasta todas las necesidades relacionadas con la ingeniería de servicios. En el caso concreto de la industria del zumo, uno de los procesos que mayores consumos de agua tiene es el lavado y desinfección de botellas de polietileno tereftalato. En este proceso intervienen dos elementos fundamentales: el empleo de agua osmotizada que tiene un importante coste y la necesidad de utilizar un agente desinfectante de uso alimentario (ácido peracético) para adecuar el envase antes de proceder al envasado del producto. Las excelentes propiedades fisicoquímicas que presenta el efluente tras la desinfección de los envases en la lavadora, así como los caudales a los que se opera hace viable su plena recuperación para las torres de refrigeración fomentando así la economía circular en la industria.

    El efluente es tratado de forma sostenible con un carbón activo específico lavado al ácido para la eliminación catalítica de peróxido de hidrógeno. Esta descomposición persigue mitigar los procesos de oxidación consecuencia de las tan habituales trazas de hierro existentes en los circuitos de refrigeración que reducirían la vida útil de estas instalaciones. El estudio desarrollado abarca tanto la fase de investigación de laboratorio como el escalado industrial, verificando la eficacia y funcionalidad en el proceso de refrigeración. El sistema es completamente sostenible y respetuoso con el medio ambiente por no emplear dosificación de productos químicos, siendo el carbón activo el único residuo generado. Su operatividad es sencilla y autónoma por lo que se puede replicar e implementar en cualquier instalación industrial similar. Toda la secuencia de reutilización queda corroborada por el éxito en los análisis fisicoquímicos y microbiológicos en la torre definidos en el Real Decreto 865/2003 que establece los criterios Higiénico Sanitarios de Prevención de Legionelosis. La recuperación cumple con los criterios establecidos en el Real Decreto 1620/2007 de 7 de diciembre en materia de reutilización de aguas.

    Para poder solventar la posible resistencia microbiológica al biocida tan habitual en las torres se ha investigado la funcionalidad del efluente con tres sustancias biocidas TP11 registradas y de uso habitual a escala de laboratorio: isotiazolonas, sales de amonio cuaternario y tetrakis (hidroximetil) fosfonio sulfato. Se concluyó plena compatibilidad y mínima pérdida de la concentración residual recomendada por los fabricantes. Asimismo, las isotiazolonas junto con hipoclorito sódico han sido empleado en la fase industrial estudiando su funcionalidad junto con otros parámetros fisicoquímicos para la obtención de modelos matemáticos que permitan predecir los intervalos de funcionalidad manteniendo los valores paramétricos correctos según la legislación vigente.

    Para poder evaluar el cierre de circuitos se ha estudiado la influencia de la purga de las torres en el medio ambiente mediante el análisis de la ecotoxicidad. El estudio comparativo con otra torre de refrigeración con régimen de operación y características semejantes que empleaba agua de red municipal concluyó que el daño al medio ambiente es menor en la torre que emplea el agua regenerada. La investigación se ha realizado para la industria alimentaria y de bebidas donde el lavado de envases y los procesos de refrigeración son habitualmente simultáneos en la misma planta suponiendo un paradigma en el modelo de economía circular y la optimización de los recursos y necesidades de agua, pudiéndose extrapolar a otros sectores industriales con características semejantes.

  • English

    The food industry is one of the industrial sectors with the highest water consumption. Therefore,it is necessary to carry out research to reduce the consumption of this scarce resource, with the main objective of reducing costs and achieving greater sustainability in this industrial sector. Within this type of industry, water needs are very varied, from water consumption in the direct production line to all the needs related to service engineering (cooling circuits by means of cooling towers, sanitary water, boiler water, washing and disinfection of containers, production lines, fire protection, flushing...). In the specific case of the juice industry, the subject of this doctoral thesis, one of the processes with the highest water consumption is the washing and disinfection of polyethylene terephthalate (PET) bottles. Two fundamental elements are involved in this process: the use of osmosis water, which is very costly, and the need to use a food-grade disinfectant (peracetic acid) in order to adapt the container before packaging the product. The excellent physicochemical properties of the effluent after disinfection of the containers in the washing machine, as well as the flow rates at which it is operated, make it advisable to carry out research into its recovery, such as that described in this doctoral thesis. The research proposes as the main means of recovery its full use as a water supply to cooling circuits, thus promoting the circular economy...