Estudio de un reactor fotocatalítico tubular con irradiación UVA concéntrica para la degradación de Vinaza de caña de azúcar

MANFREDI, AP; PEROTTI, NI; ARAUJO, PZ; VALDEÓN DH

Bahía Blanca

Congreso; CAIQ 2017; 2017

Plapiqui - CONICET

La vinaza es el efluente principal de la destilación de etanol a partir de mostos fermentados demelazas. Por cada litro de etanol, se obtienen entre 10 y 12 litros de vinaza, con elevada cargacontaminante, representando uno de los problemas más críticos de contaminación de la cuenca delSalí-Dulce.La Ley 26.093 de Biocombustibles fija un porcentaje de adición del 12% de etanol en las naftas apartir del 2016. Esta normativa desencadenó un incremento significativo en la producción debioetanol en la provincia de Tucumán y, por ende, de sus efluentes. La vinaza producida en Tucumán es un efluente de color marrón oscuro que contiene un altocontenido de materia orgánica (DBO/DQO) complejo constituido por ácidos, alcoholes, aldehídos,cetonas, ésteres y azúcares. Cuenta con un alto contenido de sales, principalmente potasio. Ladisposición de la vinaza para fertirrigación es una práctica ya instalada pero el caudalproducido y las características de los suelos de Tucumán fundamentan la necesidad de implementarprácticas alternativas de tratamiento de este efluente.El uso de tratamientos biológicos (TB) ha sido ampliamente estudiado, siendo la biodigestiónanaeróbica uno de los mas aplicados. Este tratamiento permite eliminar un alto porcentaje de lacarga orgánica biodegradable. Sin embargo, el principal desafío que enfrenta es la incapacidad deeliminar la carga orgánica recalcitrante, como por ejemplo las melanoidinas que le confieren coloral efluente. Por lo tanto, se ha señalado que este proceso es ineficaz cuando se utiliza comotécnica individual en el tratamiento de los efluentes en cuestión.Se ha investigado el acoplamiento de los TB con métodos fisicoquímicos como adsorción,coagulación/floculación, procesos de oxidación química y separación de membranas aunquepresentan limitaciones tanto técnicas como económicas. Las Tecnologías Avanzadas de Oxidación(TAOs), tales como los procesos fenton, fotofenton, ozonización más irradiación UV, han sidoevaluados para esta aplicación, tanto individualmente como complementarias a la digestiónanaeróbica. La fotocatálisis heterogénea (FH) es una de las TAOs que utiliza fotocatalizadores,y se basa en la fotogeneración de radicales altamente oxidativos; es un proceso robusto quepuede degradar rápidamente los compuestos orgánicos logrando la mineralización total. Existenpocos trabajos publicados que han aplicado esta técnica a las vinazas de las destilerías deetanol a partir de melaza de caña de azúcar, pero que reportan elevadas eficiencias de remociónde color y DQO de dicho efluente. En este trabajo se realiza un estudio sistemático del tratamiento de la vinaza por FH con óxidode titanio y radiación UVA. El sistema de tratamiento estuvo conformado por un reactor tubular conirradiación UVA concéntrica de recirculación con suspensiones de 1 g/L de TiO2 (Degussa P25) ycaudal de 100 L/h, con seguimiento de pH y temperatura. Se midió la carga fotónica suministradaal reactor. Se trabajó con vinaza de un ingenio local que produce alcohol a partir de melaza decaña de azúcar. Se estudiaron variables tales como concentración de la vinaza (diluciones de1:25, 1:40, 1:50, 1:75 y 1:100) y tiempos de reacción (0 a 48 hs) para alcanzar la mineralizacióndel efluente, empleando el color (como absorbancia a =420 nm) y la DQO como variables derespuesta. Se realizaron los blancos de fotólisis, catálisis, ensayos sin UVA y sin catalizador.El flujo fotónico del sistema fue de 1,7*10^18 fotones/min. Esta es la carga fotónica que recibela muestra, siendo un dato más relevante y no comparable con la energía emitida por las lámparas(W/m²), que la información habitual de bibliografía.Las muestras tratadas con catalizador y sin irradiación ni catalizador no mostraron valoresapreciables de remoción de color ni de DQO. Se detectaron significativas reducciones de color enlas muestras con diluciones 1:100, a las 36 h, en los tratamientos de fotólisis (30%) y de FH,este último con valores por encima del 95% de remoción. Bajo estas condiciones, se lograrondisminuir un 45% de la DQO inicial y una mineralización casi total de la vinaza con lostratamientos de fotólisis y FH, respectivamente. Se debe destacar que con una dilución de 1:40 dela vinaza, a las 48 h de tratamiento se obtuvo una degradación del 90% en DQO y del 93% en color,lográndose obtener eficiencias muy similares a las obtenidas con dilución 1:100, reduciendosensiblemente la cantidad de agua utilizada y aumentando el tiempo de proceso sólo en 12 h.Estos resultados son sumamente promisorios para avanzar sobre los estudios de FH aplicada a ladegradación de vinaza.