Tratamiento de aguas residuales problemáticas generadas en operaciones de refino y petroquímica mediante tecnologías de oxidación

• Autores: Carlos Gonzalez Gomez
• Directores de la Tesis: Fernando Martínez Castillejo (dir. tes.), Juan Antonio Melero Hernández (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Rey Juan Carlos ( España ) en 2024
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Ángel Botas Echevarría (presid.), Yolanda Segura (secret.), José Antonio Casas de Pedro (voc.), Juan García Rodriguez (voc.), Maria Alicia Cardete Garcia (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Tecnologías Industriales: Química, Ambiental, Energética, Electrónica, Mecánica y de los Materiales por la Universidad Rey Juan Carlos
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  • Tesis en acceso abierto en:  TESEO  hdl.handle.net 
• Resumen

  • En España se pierden más de 650.000 millones de litros de agua al año, lo que equivale a 38 litros por habitante y día. Esta cifra a nivel global asciende a alrededor de 1,4 billones de metros cúbicos de agua al año, lo que sería equivalente a 2.333 veces el volumen del río más caudaloso del mundo, el Amazonas. Estos valores según la ONU se incrementarán por el aumento en la demanda mundial de agua en un 50% a 2030 debido al aumento de la población, la expansión de la agricultura y la industrialización. El consumo doméstico de agua se estima en aproximadamente el 10% del total, porcentaje que en el caso de la industria supone el 20% del total y cuyo crecimiento previsto según la OCDE entre 2017 y 2050 será de un 400%. De los distintos sectores industriales, el sector del refino y la petroquímica se encuentra entre las principales industrias consumidoras de agua, destacando además los elevados volúmenes de aguas que se generan durante el proceso de refinado del crudo de petróleo. En estos procesos, la calidad del agua residual generada está condicionada además de por los distintos tratamientos que se realizan en las distintas unidades durante el refinado, por los tipos de crudos que se procesan.

    Las refinerías son instalaciones dinámicas que se van modificando a lo largo de los años, buscando la mayor versatilidad que permita establecer la operación sin paradas, en condiciones económicamente rentables y competitivas, para hacer frente a todas las posibles restricciones externas o cambios en las necesidades de producción según la demanda del mercado. Esta necesaria elevada flexibilidad se consigue gracias al desarrollo de distintas rutas de generación de los productos objetivo, por medio de distintas combinaciones de unidades de proceso que en muchos casos pueden realizar la misma función. Esto hace que no existan dos refinerías idénticas, en las que las operaciones sobre las unidades de proceso se realicen de forma similar, que en ninguna refinería se disponga de todas las unidades desarrolladas para el refinado del crudo de petróleo, y, por tanto, que las corrientes de agua residual generadas en cada refinería presenten características únicas. Esta compleja situación, sumada al creciente aumento en la presión medioambiental, producen la necesidad de alcanzar rendimientos de depuración superiores a los alcanzables con los sistemas de tratamiento convencionales, así como de desarrollar novedosos procesos que permitan eliminar contaminantes sobre los que nunca se había focalizado la atención. Estos contaminantes cuyo efecto sobre los sistemas tradicionales de tratamiento de aguas no ha sido evaluado, pueden ser en determinados casos eliminados por cambios en la operación de esos sistemas, o requerir tratamientos específicos mediante el desarrollo y la evaluación de distintas tecnologías de tratamiento. La llegada continua de determinados compuestos problemáticos puede acabar ocasionando el empeoramiento en las calidades de agua obtenidas, debido a los efectos tóxicos y/o inhibitorios que pueden tener en los procesos biológicos de las plantas de tratamiento de aguas residuales.

    La mejora en la calidad de las aguas tratadas habilita la posibilidad de desarrollar procesos de regeneración para que el agua residual se convierta en una fuente alternativa para la producción de corrientes de calidad de uso industrial, de manera que reduzcan las necesidades de captación de agua fresca. De este modo, la mejora de calidad de agua residual unida a procesos de regeneración del agua depurada, permite cerrar el ciclo integral del agua industrial. Por tanto, los procesos de depuración y regeneración están íntimamente relacionados ya que el primero habilita el segundo y el segundo ha de ser cumplimentado con el primero a fin de mantener una adecuada calidad del efluente tratado.

    La presente tesis doctoral surge para hacer frente a este reto, con el objetivo de evaluar diferentes alternativas tecnológicas para el tratamiento de determinadas corrientes residuales complejas, generadas en el sector del refino y la petroquímica y cuya llegada a los sistemas secundarios de depuración de las refinerías resulta problemática. El objetivo por tanto es el desarrollo de estrategias de pretratamiento que permitan incrementar la biodegradabilidad de corrientes acuosas generadas en distintas operaciones productivas, cuyo tratamiento no puede realizarse de forma directa en las plantas centralizadas de tratamiento de aguas residuales de los complejos industriales. Con esta orientación, los tratamientos propuestos no van asociados a la mineralización de los contaminantes orgánicos disueltos en el agua, sino a su transformación en compuestos intermedios más biodegradables. Las dos corrientes de aguas residuales reales complejas, de baja biodegradabilidad y elevada toxicidad que se generan en una refinería de España sobre las que se plantea la investigación, son las aguas residuales procedentes de una unidad en la que se generan bases lubricantes por extracción con disolventes, y una corriente de agua de cáusticos agotados o gastados, generada por procesos de lavado y otros usos que se realizan en las refinerías con aminas.

    En el primer capítulo se realiza, además de una exahustiva caracterización de las aguas residuales problemáticas de la refinería, una profunda revisión de los diferentes procesos de tratamiento de aguas residuales complejas, su aplicabilidad para cada una de las corrientes objeto del estudio, así como su comparativa e identificación de que posibles alternativas resultan más adecuadas para alcanzar las necesidades del tratamiento. Los resultados de la caracterización fisicoquímica de las corrientes muestran un elevado contenido en materia orgánica debido a la presencia de contaminantes mayoritarios característicos de cada una de las matrices de agua objeto de estudio.

    La corriente de bases lubricantes, presenta un elevado contenido en furfural a consecuencia de las pérdidas accidentales que se producen durante la separación de la fracción acuosa y los disolventes. En este caso se han evaluado distintas muestras en dos puntos diferentes de la refinería, uno a la salida de la unidad de recuperación de los disolventes en el que la concentración puntual de furfural es de 76 g/L y otra localización, de menor concentración puntual de furfural, pero de hasta 3 g/L, resultante de la mezcla de esta corriente con otras generadas en otras unidades. En ambos casos, las elevadas concentraciones de furfural establecen el principal aporte contaminante en el agua, suponiendo más del 95% del contenido en carbono orgánico total (COT) y en la demanda química de oxígeno (DQO) del agua. La presencia de compuestos nitrogenados se descarta en estas corrientes, con contenidos similares en sólidos en suspensión, pH cercanos a valores neutros y presencia similar de metales en el agua.

    En el caso de la corriente de cáusticos gastados, el contaminante mayoritario que aporta la elevada carga orgánica al agua son las aminas, en concreto la metildietanolamina (MDEA). La concentración de la amina es de 2,6 g/L, destacando el elevado contenido en sulfuros de casi 1 g/L y una elevada concentración de sulfatos generados en las unidades de refinería a partir de estos sulfuros. La materia orgánica del agua corresponde casi en un 90% al aporte de la MDEA, en relación a las concentraciones de COT y DQO obtenidas. El agua presenta además elevada concentración de nitrógeno orgánico por el contenido en la amina, con una baja concentración de especies nitrogenadas inorgánicas, concentraciones poco significativas de metales y un elevado valor de pH debido al proceso de neutralización que se realiza en la unidad en la que se genera el agua residual en la refinería.

    En base a las características de cada corriente, se plantean distintas estrategias de depuración, considerando los diferentes procesos disponibles para el tratamiento de aguas residuales complejas y su aplicabilidad concreta para cada una de las corrientes. En este caso, por las diferencias existentes entre las dos matrices de agua, así como la distancia existente entre las unidades de la refinería en la que se generan, se establece la necesidad de plantear el tratamiento individualizado de cada efluente. Adicionalmente, se descarta la posible recuperación de los principales contaminantes presentes en las aguas (el furfural y la MDEA) al no poder ser recuperados de forma tecno-económicamente viable como productos para su reutilización en la refinería.

    Las tecnologías para el tratamiento de aguas residuales se pueden clasificar como procesos destructivos o no destructivos. La principal diferencia entre ellos se encuentra en si se produce o no la transformación química de los compuestos presentes en el agua. Mientras que los procesos no destructivos actúan como etapas de concentración en las que no se producen transformaciones químicas de los contaminantes, los procesos destructivos, debido al carácter oxidable de la materia orgánica, producen generalmente su oxidación a dióxido de carbono y agua, o su transformación parcial en sustancias más sencillas y/o biodegradables. Para las corrientes objeto de estudio, en base a sus características, se establecen como mejores alternativas de tratamiento los procesos destructivos de oxidación.

    En el caso de la corriente de bases lubricantes, se descarta su tratamiento mediante sistemas biológicos, al basarse en procesos aislados y especializados en el tratamiento del furfural en condiciones de alimentación continua, algo alejado de la realidad industrial dada la variabilidad real del agua. Adicionalmente se descarta su posible tratamiento mediante procesos de oxidación directa (oxidación húmeda con aire con o sin catalizador, así como oxidación supercrítica), debido al contenido en calcio y magnesio del agua. El contenido en sales podría producir problemas de corrosión y precipitación por cambios en la solubilidad asociados a cambios bruscos de temperatura. La aplicabilidad de los procesos de oxidación avanzada se establece como mejor alternativa para el tratamiento, al producirse cambios menos acusados por el empleo de condiciones de operación a temperaturas inferiores a las establecidas en los procesos de oxidación directa. Entre los diferentes procesos de oxidación avanzada existentes, se descarta el tratamiento de la corriente de bases lubricantes mediante procesos de: i) fotocatálisis dada la turbidez del agua y su elevada carga orgánica; ii) ultrasonidos por los elevados costes y limitado escalado industrial de estos procesos; iii) ozonización por su menor eficacia en el tratamiento de efluentes con sales y mayores costes de operación que otros procesos; y iv) procesos de oxidación con persulfato/peroximonosulfato por los elevados costes de los reactivos en comparación a los costes de otros oxidantes, junto a la incorporación de sulfatos y otros cationes al agua tratada. El proceso Fenton se establece como el tratamiento más adecuado de la corriente de bases lubricantes dado que: a) reduciría la precipitación de sales al operar en condiciones más suaves que otros procesos de oxidación; b) el pH casi neutro del agua posibilitaría su tratamiento sin modificación mediante el proceso heterogéneo; c) la cantidad de oxidante necesario será inferior a la empleada en procesos comerciales, al no buscar la mineralización total de la materia orgánica; y d) la oxidación no generará sustancias que puedan afectar a procesos posteriores como en el caso de la oxidación con persulfato.

    La corriente de cáusticos gastados por sus características, presenta limitaciones para su depuración mediante procesos que requieran un tratamiento a pH muy inferior al del agua (pH de casi 10), así como por su elevado contenido en sulfatos, posible limitación para la aplicación de procesos de oxidación avanzada por reacciones de autoconsumo de radicales. Lo mismo sucede para tratamientos biológicos aerobios especializados en la eliminación de las aminas, así como procesos anaerobios debido a la generación de sulfuros por reducción biológica. Para esta corriente, se descartan procesos de oxidación avanzada de: i) fotocatálisis por la fuerte coloración verde oscura del agua residual; ii) ultrasonidos por los elevados costes y limitado escalado industrial de estos procesos; iii) ozonización al presentar mayores costes de operación que otros procesos de oxidación directa; iv) oxidación con persulfato/peroximonosulfato por los elevados consumos y costes de los reactivos junto al incremento de la concentración de sulfatos en el efluente; y v) procesos Fenton por el elevado pH del agua residual y la posible limitación en la eliminación por consumo de los radicales con los sulfatos del agua. Por tanto, los procesos de oxidación directa con aire (procesos WAO) se establecen como la alternativa más adecuada al permitir realizar el tratamiento al pH básico del agua, sin necesidad de su ajuste y evitando así la liberación de gases ácidos por el contenido en sulfuros.

    El segundo capítulo desarrolla una profunda evaluación de las condiciones de operación necesarias para el tratamiento de dos corrientes del proceso de obtención de bases lubricantes, de diferente contenido en furfural. El proceso Fenton se evalúa con el objeto de aumentar la biodegradabilidad del agua, sin la necesidad de una mineralización total de la materia orgánica. En este caso se compara la depuración con el proceso Fenton homogéneo y con el proceso heterogéneo utilizando virutas de hierro de origen residual como catalizador. Adicionalmente, se evalúa el posible efecto que produciría la llegada del efluente generado en el tratamiento, en un sistema biológico aerobio similar al proceso de fangos activos convencional utilizado en las plantas de tratamiento de aguas de las refinerías mediante ensayos de respirometría.

    El tratamiento de la corriente de elevada concentración de furfural presenta diferencias significativas al comparar el proceso Fenton homogéneo y el heterogéneo, por cómo se produce la eliminación del furfural en función de las condiciones de oxidación. En el caso del proceso Fenton homogéneo, el tratamiento muestra una elevada dependencia de las condiciones de oxidación incluso a temperaturas bajas de tratamiento de 40 ºC, con eliminaciones de furfural de un 56% con 26 g/L de H2O2, que se incrementan hasta valores del 96% de eliminación por tratamiento con 38 g/L de peróxido de hidrógeno. Si la concentración del oxidante se incrementa aún más hasta valores de 64 g/L, mejora la eliminación del furfural a más del 99%, pero asociado a un aumento incontrolado de la temperatura hasta valores de 98 ºC, una fuerte coloración de negro oscuro del agua y la formación de abundantes espumas. Este efecto de descontrol de la temperatura de reacción de oxidación se debe a la generación de reacciones exotérmicas de condensación que originan "huminas", sustancias macromoleculares solubles e insolubles de base carbonosa, con estructuras poliméricas furánicas complejas, que incluyen grupos funcionales hidroxilo, aldehído y cetona. La formación de estos compuestos se produce por la autocondensación del furfural o de otros productos derivados de la apertura del anillo furánico, validándose en la presente investigación cómo estas reacciones pueden producirse incluso a temperaturas bajas del proceso Fenton homogéneo cuando la concentración de furfural es elevada. En base a esto se establece como la generación de los compuestos húmicos depende, además de las condiciones de oxidación del proceso Fenton, de la concentración inicial de furfural en el agua. El tratamiento del agua mediante el sistema Fenton homogéneo con menores concentraciones de oxidante, además de no producir el incremento de temperatura y cambios en la coloración del agua asociado a las reacciones de condensación, condujo a una significativa eliminación de furfural con una menor mineralización de la materia orgánica. En el caso del tratamiento del agua residual con una concentración más baja de furfural, el tratamiento pudo realizarse a temperaturas más elevadas o con mayores concentraciones de agente oxidante en relación a la carga orgánica del agua, sin que se produjese la formación de "huminas". Esto justifica que, para poder aplicar el proceso Fenton homogéneo como tratamiento de la corriente de bases lubricantes, las condiciones de operación deben ser estrechamente controladas en función de la concentración inicial de furfural. Se debe por tanto establecer las condiciones que potencien su oxidación hacia moléculas orgánicas solubles más simples, evitando la formación de productos húmicos no deseados.

    Si la depuración de la corriente de bases lubricantes de elevada concentración de furfural se desarrolla por aplicación del proceso Fenton heterogéneo, el tratamiento permite establecer un control más adecuado de la operación, a pesar de las limitadas eliminaciones alcanzadas en condiciones de oxidación más intensivas que las del proceso homogéneo en las que se descontrola la reacción. El tratamiento a 80 ºC, con 90 g/L de peróxido de hidrógeno y 1 g/L de catalizador en forma de virutas de hierro de origen residual, permite aumentar la eliminación del furfural a valores superiores al 97%, sin que se produzca la generación de los compuestos húmicos. Esto se debe a una menor disponibilidad de los centros activos del catalizador heterogéneo en forma de virutas de hierro y a las limitaciones difusionales que se producen. Este efecto se observa incluso cuando el tratamiento con el sistema heterogéneo se realiza en condiciones de oxidación más intensivas de temperatura y concentraciones de oxidante y catalizador.

    El proceso Fenton heterogéneo se establece como tratamiento más efectivo de la corriente de bases lubricantes de elevada contaminación de furfural, consiguiendo mayores eliminaciones del contaminante por transformación en compuestos más biodegradables y evitando el descontrol del tratamiento por generación de productos de condensación no deseados. El furfural se oxida de forma casi total a ácido fórmico, mejorando la biodegradabilidad final de los efluentes generados, y evitando los problemas de toxicidad iniciales del agua. Además, el tratamiento permite reutilizar un material residual generado en la industria del mecanizado de hierro, como son las virutas de corte, reduciendo así las afecciones medioambientales asociadas a su gestión en vertederos y las relacionadas con el uso de catalizadores comerciales de mayor coste.

    El tercer capítulo evalúa el desempeño del proceso de oxidación húmeda con aire con y sin catalizador (CWAO y WAO) para el tratamiento de la corriente de cáusticos gastados de refinería, con elevada concentración de aminas (MDEA) y sulfuros. De nuevo el objetivo es el aumento en la biodegradabilidad del agua, sin la necesidad de una mineralización total de la materia orgánica.

    El tratamiento con el proceso WAO permite, mediante el incremento de la presión de aire y de la temperatura, mejorar la eliminación de la MDEA incluso con bajas mineralizaciones del COT y la DQO, al aumentar la cantidad de oxígeno disuelto en el agua. El tratamiento a 150 ºC consigue eliminaciones de la MDEA del 62% para la mayor presión de operación de 90 bar. Si esta temperatura se aumenta hasta los 200 ºC, la eliminación de la amina alcanza valores de más del 80% y 90% a presiones de aire de 50 bar y 90 bar respectivamente. Cuando la temperatura se aumenta hasta los 250 ºC, las eliminaciones de la MDEA conseguidas son casi completas. La eliminación de los sulfuros por oxidación a sulfatos alcanza valores superiores al 90% en las distintas condiciones de operación del proceso WAO, permitiendo superar las desventajas que se producen con otros tratamientos. En estas condiciones, los principales contaminantes de la corriente de cáusticos se oxidan en forma de ácidos carboxílicos de bajo peso molecular como el ácido acético, que contribuyen a aumentar la acidez del agua.

    Para mejorar la posible eliminación de la MDEA por tratamiento con el proceso WAO con catalizador (CWAO), en la presente investigación se han sintetizado catalizadores carbonosos de elevada superficie específica, utilizando coque verde de petróleo de la misma refinería en la que se generan las corrientes de agua problemáticas objeto de estudio. Para ello se ha evaluado un proceso clásico de activación termoquímica sobre el coque verde. Este tratamiento en medio básico con potasa consigue un elevado aumento de la superficie específica del coque de petróleo, debido a un aumento de la porosidad del material y el volumen de poro. La variable con mayor efecto en la síntesis de los materiales carbonosos es la relación entre la potasa utilizada y el coque, obteniéndose materiales con superficies específicas de hasta 3.459 m2/g. Este efecto en el aumento de la superficie BET se observa adicionalmente en variables de la síntesis como la temperatura final de la activación, el caudal de nitrógeno utilizado o la rampa de calentamiento. Además del cambio en las propiedades texturales de los materiales obtenidos, el tratamiento termoquímico produce cambios en: i) la composición elemental del coque, con una reducción significativa del contenido en N y S tras la activación; ii) el contenido inicial del coque en metales, que se ve reducido debido al lavado ácido con HCl realizado durante la síntesis para la eliminación del KOH; iii) el coque pasa de tener una estructura de microcristales de grafito a una estructura desordenada, con partículas de morfología y tamaño no homogéneo; y iv) una superficie más porosa y con mayores relaciones O/C a medida que aumenta la superficie específica y porosidad de los materiales obtenidos.

    El empleo como catalizadores del proceso WAO de los materiales carbonosos microporosos, preparados a partir de coque de petróleo de refinería, permite mejorar la eliminación de los contaminantes en condiciones de operación más suaves. Con una actividad catalítica similar a la obtenida con un carbón activo comercial, la depuración del agua no presenta diferencias significativas para materiales con diferentes áreas superficiales específicas. Las eliminaciones de la MDEA y de los sulfuros son del 99% y 95% respectivamente, por tratamiento a 250 ºC y 50 bar de presión de aire. Cuando las condiciones de operación se suavizan, el tratamiento con estos catalizadores presenta resultados diferenciales frente al tratamiento sin catalizador. Las eliminaciones de la MDEA superan el 90% a 200 ºC o 250 ºC y 50 bar, con valores de hasta el 77% de eliminación de la amina a 150 ºC y 50 bar en comparación a la eliminación del 35% alcanzada para el tratamiento WAO en las mismas condiciones. Este efecto resulta significativo incluso para la temperatura más baja de 150 ºC, cuando se varía la presión del aire. Con una eliminación del 61% de la MDEA por tratamiento a tan solo 10 bares, el uso de los materiales carbonosos como catalizador mejora la degradación de la amina en un 50% respecto al proceso WAO. Si esta presión se incrementa hasta los 90 bar, la eliminación de la MDEA aumenta hasta un 80% frente al 62% del proceso no catalítico.

    Los principales productos de oxidación de la MDEA presente en la corriente de cáusticos gastados han sido para diferentes condiciones de operación, el ácido acético, el amonio y otros subproductos de la oxidación de la amina como dimetilamina, tetrazol-1,5-diamina, 2-amino-1-propanol y alanina entre otros. Esta transformación afecta a la biodegradabilidad final del agua. Con una biodegradabilidad inicial de la corriente de cáusticos gastados sin tratamiento de tan solo un 4%, el tratamiento por oxidación produce una mejora en la biodegadabilidad final del agua, como consecuencia del cambio en los productos orgánicos nitrogenados presentes en el mismo.

    Si el tratamiento se realiza con el proceso WAO, la biodegradabilidad mejora hasta un 50% a 250 ºC y hasta un 20% por oxidación a 200 ºC, tanto para 50 bar como a 90 bar de presión. Esto se debe a la elevada transformación de la MDEA en productos como el ácido acético y el nitrógeno amoniacal. Por otro lado, cuando la eliminación de la amina resulta inferior, como es la obtenida por tratamiento a 150 ºC y, si adicionalmente, se identifica una mayor presencia de compuestos orgánicos nitrogenados productos de la oxidación, la biodegradabilidad del efluente obtenido resulta inferior al 5%. Por su parte, el proceso CWAO con los materiales carbonosos permite aumentar significativamente la biodegradabilidad del agua para las tres temperaturas evaluadas. A 250 ºC, la biodegradabilidad de la corriente resulta de casi un 70%, debido al elevado contenido en ácido acético y amonio del agua. Cuando el tratamiento se realiza a las temperaturas más bajas de 150 ºC y 200 ºC, la biodegradabilidad alcanza valores del 25% y 30% respectivamente, por la presencia en el agua de la MDEA, junto a compuestos orgánicos nitrogenados como los identificados en el proceso WAO. Estos resultados suponen una mejora en comparación a los obtenidos con el proceso sin catalizador, para las mismas condiciones de operación. En base a estos resultados se puede establecer el proceso de oxidación húmeda con aire, con y sin catalizador, como un tratamiento eficaz de la corriente de cáusticos gastados de refinería, con elevada concentración de aminas (MDEA) y sulfuros.

    Finalmente, en el cuarto capítulo se raliza la evaluación tecno-económica preliminar de los tratamientos propuestos para cada corriente de agua objeto de estudio. Para ello, en este capítulo se ha realizado el diseño y la evaluación económica de los equipos necesarios para la depuración para, posteriormente, realizar una estimación de los costes tanto de inversión (CAPEX), como de operación (OPEX). En este caso, dado que el estudio se realiza en base a las características de corrientes de agua representativas de situaciones extremas de vertido accidental de contaminantes, la evaluación supone el reflejo de la situación más compleja a la que deberían enfrentarse estos tratamientos. Los diseños y costes aproximados, por tanto, resultan representativos de las situaciones menos favorables, pudiéndose afirmar que los consumos, necesidades de diseño y costes globales del tratamiento serían, en la mayoría de situaciones operativas que se producen en la planta industrial, inferiores a los estimados.

    El tratamiento de la corriente de bases lubricantes mediante el proceso Fenton homogéneo presentaría un coste de operación (OPEX) de 80 €/m3, valor superior al referenciado para el tratamiento de corrientes del sector del refino y la petroquímica con oxidaciones con peróxido de hidrógeno de hasta 30 €/m3. Esto se debe al consumo de peróxido de hidrógeno en el tratamiento de una corriente de muy alta carga orgánica, así como al consumo eléctrico del agitador del reactor de oxidación. Al normalizar el diámetro del agitador a valores habituales de diseño, el OPEX sería inferior a 20 €/m3 para la gran mayoría de las situaciones, en base a la caracterización histórica de la corriente. En este caso el CAPEX del proceso sería de 1,5 M€ ISBL, según el diseño realizado.

    Si el tratamiento de la corriente de bases lubricantes se realizase mediante el proceso Fenton heterogéneo, se reducirían los costes asociados a las distintas etapas de ajuste del pH y separación por precipitación del hierro utilizado como catalizador en el sistema homogéneo. A pesar de ello, la necesidad de una concentración de peróxido de hidrógeno de más del doble produce que el OPEX del tratamiento resulte superior al del proceso homogéneo. En este caso el OPEX superaría las referencias aproximadas para este tipo de tratamientos de 30 €/m3, con valores de entre 178 €/m3 y 197 €/m3. De nuevo esta evaluación tecno-económica es representativa de una operación continua de tratamiento de una corriente de agua residual con una concentración de furfural excepcionalmente elevada, por pérdidas accidentales del mismo. Este coste representa, por tanto, el máximo posible del tratamiento en base a la caracterización histórica de la corriente, para estos escenarios puntuales. El CAPEX en este caso se reduce aproximadamente a 1,1 M€ ISBL.

    El tratamiento de la corriente de cáusticos gastados mediante los procesos de oxidación húmeda con y sin catalizador (WAO y CWAO), presentan costes similares al ser poco significativo el coste asociado al uso de carbón activo como catalizador. En estos procesos, el OPEX alcanzaría valores de hasta 222 €/m3, coste máximo por situaciones de escape de contaminantes fuera de lo habitual y considerando el diseño de un compresor de oxígeno y otro de aire. Si el diseño considera dos compresores de aire, el OPEX sería de aproximadamente 132 €/m3. Ambos valores superan los referenciados para procesos WAO de entre 40 €/m3 y 80 €/m3 para el sector petroquímico. Para esta situación, el CAPEX sería de 3,2 M€ ISBL considerando el compresor de oxígeno. Si este se sustituyese por uno de aire, el CAPEX sería de 2,2 M€ ISBL. Los dos valores obtenidos de costes de inversión se encontrarían dentro de los rangos referenciados de entre 2 M€ y 12 M€.