Reciclaje de Plomo y Baterias

El reciclaje de plomo hoy en día es muy importante y rentable debido a su facilidad de reciclado y a la infeifinida cantidad de veces que se puede llevar a cabo el proceso y el producto final es muy parecido al producido a partir de minerales.
En estos momentos es imperativo el reciclado de plomo debido a:

1)Los recursos minerales son limitados y no renovables.Las reservas de plomo hoy realmente conocidas se les estima una vida relativamente corta.


2)La valoración de los residuos metalíferos mediante su recuperación y reciclado es la forma de gestión de los mismos más racional y ecológicamente recomendable.

En el caso del plomo, a lo largo de los últimos años, la valoración de sus residuos ha sido fundamental para abastecer la mayor parte de la demanda, satisfaciéndose el resto por parte de la metalurgia primaria, basada en la minería que, en los últimos tiempos, permanece estancada en torno a los 3 Mt de plomo contenido, es decir, bastante menos de la mitad del consumo mundial.

(Esquema del reciclado por parte del sector metalurgia, primario y secundario)

Lamentablemente este tipos de procesos en el Perú se encuentra provemente desarrollado, a continuaciín mostramos el ciclo de proceso del plomo a manera didactica.

Tratamiento de aguas residuales mediante biocatalizadores enzimáticos:

Actualmente el tratamiento de aguas residuales o aguas servidas se da de tres maneras; un tratamiento físico, uno químico y uno biológico, para luego ser vertido al lecho marino o para la utilización en la agricultura. El tratamiento que se propone aquí tiene como fin eliminar el uso de productos químicos que dejan detrimentos, reducir los radicales peroxido, disminuir la carga bacteriana y precipitar metales pesados.
Así de esta manera generar un medio aeróbico en las aguas residuales que en caso de ser vertidas al lecho marino lo harían sin dañar el medio ambiente.
Dependiendo del origen de los efluentes, urbanos o industriales, las aguas pueden estar además acompañadas de metales pesados y otros agentes tóxicos.

Las aminas biogénicas son aminoácidos de bajo peso molecular (pequeñas proteínas), que no están degradados completamente; con la aplicación de enzimas vamos a continuar esta degradación hasta obtener nitrógeno, carbono y oxígeno molecular; algo similar va a suceder con los lípidos y carbohidratos que van a continuar degradándose hasta obtener carbono, agua y oxígeno molecular. Además habría una disminución en la cantidad de peróxido debido a que por cada 2 moléculas de H2O2 obtendríamos 2 moléculas de agua y 2 de oxígeno.

El aumento de oxígeno en aguas residuales evitaría la proliferación de bacterias anaeróbicas mediante un mecanismo bacteriostático (evitaría la reproducción), las aguas pueden regresar al cuerpo marino sin ser nocivas para el medio ambiente, en caso se use para regadío tienen cargas suficientes de nitratos y fosforo que las clasificarían como clase A3, según CONAN, aptas como agua de regadío (o potabilizables con un tratamiento adecuado). Además por ser macromoléculas van a precipitar los metales pesados e insecticidas al englobar a estos elementos e inactivándolos.
Aquí les dejo un video donde se explica claramente todo el proceso:

                                  (Biolimpieza Ecológica)

"La tecnologia de fluidos supercriticos, un proceso limpio para el sector industrial (2)"

La extracción supercrítica es una operación unitaria de transferencia de masa que se efectúa por encima del punto supercrítico del solvente, similar a la extracción clásica con la particularidad de utilizar como agente extractor un FSC en lugar de un líquido.

El proceso de extracción con fluidos supercríticos básicamente consiste de cuatro etapas:
1. Etapa de presurización: se eleva la presión del gas a utilizar como solvente a un valor P1 por encima de su presión crítica Pc; esta operación se realiza pormedio de un compresor o bomba.
2. Etapa de ajuste de temperatura: se remueve o adiciona energía térmica, ya sea con un intercambiador de calor, baños térmicos o resistencias eléctricas, para llevar el solvente comprimido a la temperatura de extracción requerida, estado que está por encima de su temperatura crítica.
3. Etapa de extracción: se conduce el FSC al extractor donde se encuentra la muestra o materia prima que contiene el soluto de interés.
4. Etapa de separación: el gas se descomprime a una presión P2 inferior a la pesión crítica, liberándose el soluto en un recipiente separador.

La mayor ventaja de la extracción mediante fluidos supercríticos es su menor impacto en el medio ambiente. Es una tecnología limpia porque, al usar sustancias como el CO2 o el agua, los residuos que se producen no son tóxicos y se reciclan fácilmente. La posibilidad de eliminar de forma rápida el exceso del fluido supercrítico por simple despresurización y recolección de los analitos concentrados es otra ventaja importante.

(Extracción mediante CO2 supercrítico)

La alta inversión requerida para el montaje de un equipo de extracción con fluidos supercríticos, así como los pocos datos relativos a equilibrios de fases y de transferencia de materia en sistemas complejos, han impedido el empleo masivo de esta técnica de extracción, obligando al investigador a diseñar empíricamente
las condiciones operativas ingenieriles y termodinámicas en la mayoría de los casos.

El proceso de extracción con fluidos supercríticos es altamente efectivo para aplicaciones en procesos químicos, farmacéuticos, alimentarios, de eliminación de residuos y en la industria del petróleo. Por ejemplo, en el caso del tratamiento de residuos, los fluidos supercríticos vienen a sustituir a la incineración, que debido a las altas temperaturas que requiere emite gran cantidad de sustancias tóxicas.

Sin embargo, mediante el uso de fluidos supercríticos, se consiguen los mismos resultados y los residuos son tan sólo sustancias inorgánicas no contaminantes, como nitrógeno o dióxido de carbono.

El principal aspecto innovador de la tecnología de los FSC reside en su uso para extraer el crudo derramado en alta mar. Los fluidos supercríticos reducen la viscosidad de la mayor parte del crudo posibilitando su extracción hasta la superficie, donde es recogido.

Producción de etanol a partir de algas:

Como hemos visto en varias paginas, blogs y en las noticias se nos presenta la oportunidad del proceso de tranformacion del dióxido de carbono en etanol mediante el empleo de algas, pero lo que no se muestra es el proceso que implica tal desarrollo ni los mecanismos empleados para tal...

La fotosíntesis y la tecnología de unen en este sorprendente proyecto de ingenieria energética desarrollado por Dow Chemical y Algenol Boifuels para obtener energía limpia y barata de una manera simple y eficiente, estan innovadoras compañías están construyendo granjas de algas que pueden convertir el dióxido de carbono en etanol -bioetanol- (el conocido alcohol etílico de toda la vida), un compuesto químico que puede ser utilizado como combustible en vehículos o incluso para producir plásticos.

Como productos extra de este proceso tenemos al oxígeno y el agua dulce al final de la reacción. El funcionamiento se basa principalmente en los biorreactores donde se tratan las algas. Que les brinda las condicones necesarias así como la cantidad de dióxido de carbono que se va a tranformar.

Al día de hoy Algenol Biofuels dispone de 40 biorreactores en Florida, y estudia instalar 3100 unidades en une espacio de 98000 metros cuadrados en Dopw´s Freeport, Texas. La planta sera capaz de producir más de 380 mil litro de etanol cada año con un coste de producción inferior a 1$ por galón, precio muy competitivo para asegurar el establecimiento de esta tecnología.

(Producción de etanol partiendo de las algas)

Catalizador ecológico para la producción de Biodiesel:

Científicos chinos han desarrollado un nuevo catalizador ecológico derivado de cáscaras de crustáceos que puede mejorar el proceso de producción de biodiesel haciéndolo más barato y renovable. 

El biodiesel derivado de aceites vegetales o animales, usadas o residuales, se presenta como una alternativa a los combustibles fósiles debido a su carácter renovable y a su menor impacto ambiental. La manufactura actual de biodiesel se hace mediante procesos de transesterificación de aceites vegetales o animales con alcoholes ligeros (metanol) que emplean catalizadores para la transformación (explicado en una entrada anterior).

Los catalizadores usados en el proceso son necesarios para que ocurra la reacción de transesterificación y sea posible alcanzar una alta velocidad en la producción de biodiesel. Los catalizadores convencionales utilizados a nivel industrial, suelen ser ácidos o bases fuertes (ácido sulfúrico, KOH, NaOH) que permiten obtener una elevada conversión de biodiesel bajo condiciones moderadas de operación (50-70ºC). Los catalizadores se utilizan disueltos (catalizadores homogéneos) en la mezcla reaccionante aceite+alcohol lo que hace que no puedan ser recuperados una vez finalizada la reacción de transesterificación. Este hecho hace que, tras reacción, tengan que ser neutralizados y separados de la fase biodiesel con los consecuentes problemas medioambientales y de corrosión de las instalaciones que se derivan de la gestión de los grandes volúmenes de disoluciones fuertemente básicas(ácidas) que se requieren en el proceso homogéneo. Para mejorar este aspecto en la producción de biodiesel, se esta tratando de sustituir los catalizadores convencionales homogéneos por catalizadores sólidos que permitan su separación por filtración de la mezcla reaccionante para su posterior reutilización. En este sentido se han realizado investigaciones para desarrollar catalizadores basados en sólidos ácidos o básicos (zeolitas intercambiadas, nafión, CaO, MgO,…) pero con resultados aún lejanos a los alcanzados con los catalizadores homogéneos ácidos o básicos convencionales.

En el desarrollo de nuevos catalizadores heterogéneos para la producción de biodiesel se ha reportado recientemente la interesante actividad catalítica que presentan sólidos carbonosos procedentes de la incompleta carbonización de materiales orgánicos naturales (sacáridos, celulosa,…). En esta línea de actuación, investigadores de la Universidad de Whan (China) han desarrollado nuevos catalizadores para la producción de biodiesel basados en sólidos carbonosos formados a partir de cáscaras de crustáceos. En el desarrollo de estos catalizadores los investigadores han carbonizado parcialmente las cáscaras de crustáceos transformando la quitina, principal componente de la cáscara, en una estructura porosa abierta formada por polímeros funcionalizados. El tratamiento de este material con KF forma un sólido inorgánico de carácter básico con interesantes propiedades catalíticas para la transesterificación de aceites en la producción de biodiesel. En tests de laboratorio, estos nuevos catalizadores han logrado resultados prometedores en la producción de biodiesel (90% de conversión en 3h en la transesterificación de aceite de colza+metanol a 65ºC). A pesar de que los catalizadores presentan algunos problemas en su estabilidad que deben ser resueltos en desarrollos futuros, las ventajas de este cambio en la tecnología de catalizadores podría ser importante para conseguir una producción de biodiesel de una forma más eficiente y ecológica que la lograda en la actualidad con los sistemas industriales utilizando catalizadores homogéneos.

"La tecnología de fluidos supercríticos, un proceso limpio para el sector industrial (1)"

La tecnología de fluidos supercríticos ha tenido un notable interés industrial en las últimas tres décadas. Esto es debido a diversos factores tales como: desarrollo de procesos con un directo impacto tecnológico, un mayor conocimiento de esta tecnología por parte de la industria y los investigadores, así como a una creciente tendencia al uso de tecnologías verdes.

Los métodos de extracción convencionales empleados tanto a nivel industrial como a nivel de laboratorio, utilizan costosos y tóxicos solventes orgánicos, nocivos tanto para la salud humana como para el medio ambiente. Además se utilizan altas temperaturas que aceleran la degradación de los productos de interés y la formación de impurezas.

Actualmente se ha promovido la investigación de nuevas tecnologías más respetuosas con el medio ambiente, que no representen ningún riesgo para la salud y garanticen una calidad superior de los productos. Entre ellas emerge la llamada tecnología de fluidos supercríticos, basada en la utilización de un fluido, precisamente supercrítico, como disolvente alternativo, siendo el más utilizado el dióxido de carbono, CO2, supercrítico.

Cuando una determinada sustancia se encuentra a valores superiores a los de su punto crítico se le conoce como fluido supercrítico. Bajo estas condiciones no se licua por más que se aumente la presión ni se vaporiza por más que la temperatura se eleve. Por consiguiente, la fase líquida es indistinguible de la fase vapor. En este punto la sustancia no puede considerarse ni como gas ni como líquido. Este comportamiento se ve reflejado en las características que poseen los FSC, ya que algunas de ellas son inherentes a los gases y otras a los líquidos.

Con la siguiente tabla mostrada se puede comparar algunas propiedades fisicas de los fluidos supercriticos con la de los gases y las de los liquidos:

 

Observamos que la densidad de un fluido supercrítico es similar a la de los líquidos, lo que le confiere la característica de poseer un gran poder solvatante, mientras que la viscosidad es similar a la de los gases y la difusividad es superior a la de los líquidos, propiedades que favorecen la capacidad de penetración en matrices porosas y permitiendo con ello el agotamiento rápido y prácticamente total de los sólidos extraíbles.

¿Cómo se fabrica el BIODIESEL?

El Biodiesel se produce gracias a una reacción química denominada "transesterificación", lo que significa que el glicerol contenido en los aceites es sustituido por un alcohol ante la presencia de un catalizador. Por lo general se utiliza el metanol y NaOH o KOH. Se da el uso del metanol para la elaboración con aceites vegetales reciclados, en cambio cuando se usan aceites vegetales nuevos, se puede usar etanol.

En cuanto al catalizador, se puede usar tanto el KOH como el NaOH. La ventaja del KOH es que la glicerina que queda del proceso es mucho menos tóxica que cuando se utiliza el NaOH.Sin embargo, la ventaja del NaOH es que es muy simple y barato de conseguir, además es que es más fácil de manipular.


La reacción de transesterificación se basa en la reacción de moléculas de triglicéridos con alcoholes de bajo peso molecular para producir ésteres y glicerina (que puede ser utilizada en cosmética, alimentación, farmacia, etc.)


En el siguiente gráfico se presentan las diferentes reacciones que tienen lugar en la transesterificación, la cual consiste químicamente en tres reacciones reversibles y consecutivas donde el triglicérido es convertido consecutivamente en diglicérido, monoglicérido y glicerina.

(Proceso de tranesterificación)

¿Por qué usar Biodiesel?

• El biodiesel es un combustible renovable que reemplaza ventajosamente al gasoil, se elabora a partir de cualquier aceite vegetal o de grasas animales.
• Su energía específica es ligeramente menor que la del gasoil, pero su elevada lubricidad compensa tal diferencia. Es por esta razón que el rendimiento energético de ambos combustibles sea esencialmente el mismo.Tan notable es la lubricidad del biodiesel que puede llegar a duplicar la vida útil de los motores.
• Además, el uso del biodiesel trae consigo beneficios ambientales comparados al uso de los derivados del petróle, como que contiene menos hidrocarburos aromáticos, reduce las emsiones de CO comparado con el petróleo, tiene mayor número de cetano de petrodiesel, que puede mejorar el rendimiento y la limpieza de emisiones en comparación con el petrodiesel crudo, además de ser biodegradable y no tóxico.

           (Producción de Biodiesel)

Introducción a "La Química Verde"

A finales de la década de los 60 y principios de los 70 se le dió una gran importancia al medio ambiente, incluidas la creación de la Agencia de Protección Medioambiental (EPA) y la celebración del Primer Día de la Tierra, los cuales tuvieron lugar en 1970. A partir de entonces se han aprobado más de 100 leyes relacionadas con el medio ambiente, entre las cuales se incluyen las 8 principales que se relacionan a continuación:

• 1970 :Acta del Aire Limpio. Regulaciones sobre las emisiones a la atmósfera.
• 1972 :Acta de Política Nacional Medioambiental. Incluye la revisión por parte de la EPA de los informes sobre el impacto medioambiental de los principales proyectos federales propuestos (autopistas, edificios, aeropuertos, parques y complejos militares).
• 1972 :Acta de Insecticidas, Fungicidas y Rodenticidas. Dirige la distribución, venta y uso de estos plaguicidas. Todos los plaguicidas deben ser registrados (bajo licencia) por la EPA.
• 1972 :Acta sobre el Vertido en los Océanos. Regula la evacuación intencionada de materiales sobre las aguas oceánicas.
• 1976 :Acta de la Conservación de los Recursos y de la Recuperación. Regula los residuos sólidos y peligrosos desde su producción hasta su vertido.
• 1976 :Acta de Investigación y Desarrollo sobre el Medioambiente. Autoriza todos los programas de investigación de la EPA.
• Acta sobre el Plan de Emergencia y Actuación de la Comunidad. Obliga a las industrias a informar acerca de la emisión de contaminantes y anima a que las comunidades locales planifiquen un programa de emergencia en caso de emisiones químicas.
• 1990 :Acta de Prevención de la Contaminación. Busca la manera de prevenir la contaminación animando a que las empresas reduzcan la generación de contaminantes mediante cambios, económicamente efectivos, en la producción, operación y uso de materia prima.

Todas estas actas, tratan sobre la contaminación una vez que se ha producido. Estas leyes se enfocan de manera general al tratamiento y reducción de la contaminación y se conocen como leyes de "disposición y control".

"La Química Verde o la Química beneficiosa para el medio ambiente" se ocupa del diseño de productos o procesos químicos que reducen o eliminan el uso y producción de sustancias peligrosas.

Los ejemplos de la Tecnología/Química Verde que han sido desarrollados, abarca la mayoría de las áreas de la Química incluidas la Orgánica, Bioquímica, Inorgánica, Polímeros, Toxicológica, Medio Ambiente, Industrial, etc.

Objetivo de la "Quimica Verde"

Cuando los químicos idean una reacción química conforme los principios de este método, prestan mucha atención a la información sobre los posibles riesgos para la salud o el medio ambiente que presenta una sustancia química, antes de utilizarla en una reacción o en la elaboración de un producto. Es decir, consideran el peligro que plantea una sustancia como propiedad que se debe tener en cuenta junto con las otras propiedades químicas y físicas y eligen aquellas sustancias que reduzcan al mínimo ese peligro.

La idea es sencilla. El riesgo asociado a un producto químico tóxico está en función de su peligrosidad y exposición, lo que se puede resumir en la ecuación:

Riesgo = f(Peligrosidad, Exposición)

Una posibilidad de minimizar el riesgo es actuar sobre el factor exposición tratando o reciclando las sustancias tóxicas (lo que conlleva un considerable coste económico).

La Química Verde trata de limitar el riesgo reduciendo o eliminando la peligrosidad. Si no usamos ni producimos sustancias peligrosas el riesgo será nulo y no tendremos que preocuparnos del tratamiento posterior de dichas sustancias.

Principios de la "Química Verde":

De acuerdo al libro "Green Chemistry: Theory and Practice" , de Paul Anastas y John Waarner, he aquí los 12 principos, que ayuda a explicar lo qué es la química verde en práctica:

1. Evitar los residuos (insumos no empleados, fluidos reactivos gastados).
2. Maximizar la incorporación de todos los materiales del proceso en el producto acabado.
3. Usar y generar subsatncias que posean poca o ninguna toxicidad.
4. Preservar la eficacia funcional, mientras se reduce la toxicidad.
5. Minimizar las sustancias auxiliares (por ejemplo disolventes,agentes de separación).
6. Minimizar los insumos de energía (procesos a presión y temperatura ambiental).
7. Preferir materiales renovables frente a los no renovables.
8. Evitar derivaciones innecesarias (por ejemplo grupos de bloqueo, pasos de protección y desprotección).
9. Preferir reactivos catalíticos frente a reactivos estequiométricos.
10. Diseñar los productos para su descomposición natural tras el uso.
11. Vigilancia y control "desde dentro del proceso" para evitar la formación de sustanias peligrosas.
12. Seleccionar los procesos y las sustancias para minimizar el potencial de siniestrabilidad.

¿Qué es "Química Verde"?

La química verde, en sí, es el uso de la química para prevenir la contaminación en general.

Por lo tanto, es el diseño de productos o procesos que reducen o eliminan el uso o la producción de sustancias peligrosas.