Valoración de Residuos Agrícolas en Biocarbón Activo para su Uso en Tratamiento de Agua
Este grupo operativo propone el uso de residuos agrícolas de gran producción y bajo valor añadido en la Comunidad Andaluza, como la cáscara de almendras y la cascarilla y paja de arroz, para la fabricación de carbón activado.
Este producto es un absorbente universal empleado en múltiples procesos de eliminación de sustancias nocivas. En la actualidad, una de las aplicaciones más demandadas del carbón activado es la eliminación de contaminantes presentes en aguas destinadas a consumo humano (procesos de potabilización) y en aguas regeneradas para su posterior reutilización.
El objetivo fundamental la mejora en la gestión del agua así, como facilitar el suministro y el uso de subproductos, desechos y residuos para impulsar el desarrollo de la bioeconomía, a través del desarrollo y optimización del proceso de transformación de los residuos en un biocarbón activado de alta calidad.
A nivel europeo, la Directiva 2008/98/CE Marco de Residuos tiene como uno de los objetivos fundamentales la aplicación plena de la jerarquía de gestión de residuos en todos los estados miembros.
La directiva europea sobre el tratamiento de aguas residuales establece que los Estados miembros deben garantizar que las ciudades y urbanizaciones recojan y traten correctamente sus aguas residuales urbanas para evitar que queden contaminadas por bacterias y virus nocivos, así como nutrientes como nitrógeno y fósforo capaces de dañar las aguas dulces y el medio marino.
Resumen del Proyecto
Objetivos
Los objetivos específicos del proyecto son:
- Desarrollar y validar un proceso de fabricación de biocarbón activado a partir de residuos agrícolas generados en Andalucía (cáscara de almendras y cascarilla/paja de arroz) hasta un nivel de desarrollo tecnológico TRL4.
- Demostrar la aplicabilidad comercial del biocarbón activado obtenido a partir de residuos agrícolas generados en Andalucía en el tratamiento de aguas (potabilización y regeneración de aguas depuradas), en un TRL5-6.
- Difundir los resultados obtenidos a los usuarios finales a nivel regional para promover la entrada al mercado del carbón activado obtenido a partir de residuos agrícolas y, de esta forma, fomentar la creación de empleo en Andalucía.
Fases del Proyecto
Actividad 1. Fabricación y validación del carbón activado a escala de laboratorio
El carbón activado es un material de carbón poroso, compuesto principalmente por carbono. Desde el punto de vista de la composición química, el carbón activado es aproximadamente un 75-80% carbono, 5–10% cenizas, 6% oxígeno y 0,5% hidrógeno.
Se obtiene a partir de material carbonizado que se ha sometido a reacción con un agente oxidante, proceso que se denomina activación. La activación consiste en hacer reaccionar un agente oxidante con los átomos de carbono del carbonizado, generando poros de manera selectiva y progresiva sobre el carbonizado, aumentando así su porosidad y transformándolo en un carbón activado.
La fabricación de carbón activado será abordada durante la fase experimental del proyecto tal como se describe:
- Tarea 1.1. Acondicionamiento de la materia prima.
- Tarea 1.2. Fabricación de carbón activado a escala de laboratorio
- Tarea 1.3. Caracterización del carbón activado producido a escala de laboratorio
- Tarea 1.4. Validación del carbón activado obtenido
Actividad 2. Validación del carbón activado a escala piloto
El carbón activado se utiliza tradicionalmente para adsorber las sustancias orgánicas que afectan directamente a la calidad organoléptica del agua, así como a aquellas sustancias que son perjudiciales para la salud y el medioambiente y que son difíciles de eliminar por los procedimientos convencionales de tratamiento del agua.
Los contaminantes orgánicos presentes en las aguas destinadas a consumo humano se pueden clasificar en tres grupos.
- Materia orgánica natural, que supone el mayor porcentaje de materia orgánica soluble presente en el agua y proviene del metabolismo de la vegetación y de los procesos de descomposición.
- Sustancias químicas orgánicas sintéticas, que provienen de las descargas de aguas residuales de origen industrial o municipal y de productos químicos agrícolas y urbanos.
- Subproductos de la desinfección, formados al desinfectar el agua para consumo humano con cloro.
En el tratamiento del agua existen varios tipos de este producto. El empleo de uno u otro depende del grado de contaminación del agua y de la frecuencia con que se puedan presentar episodios y problemas, tanto de olores y sabores como la necesidad de eliminar otros contaminantes.
El PAC se utiliza de manera discontinua, se aplica mediante dosificación durante el pre-tratamiento del agua antes de la sedimentación y filtración.
El CAG se emplea en filtros después de la filtración por arena y antes de la desinfección final del agua.
Tareas que llevaremos a cabo para la validación del CAG a escala piloto:
- Tarea 2.1. Puesta a punto de un sistema piloto de filtración basado en carbón activado.
- Tarea 2.2. Validación del rendimiento del carbón activado granular en sistema piloto de filtración.
Tipos de Carbón Activado
- Extruded or pelletised activated carbons (EAC)
- Granular activated carbons (GAC)
- Powdered activated carbons (PAC)
- Biological activated carbons (BAC)
Actividad 3. Evaluación de la viabilidad del proyecto
La creciente demanda de carbón activado a nivel global debido a sus múltiples aplicaciones comerciales y beneficios medioambientales hace necesario un aumento en la capacidad productiva mundial. Cualquier actividad local referente al mercado del carbón activado se encuentra fuertemente influenciada por el mercado internacional, debido a que el mercado se encuentra altamente globalizado.
En España, en ausencia de actividad productora, el comportamiento del mercado del carbón activado está marcado por una actividad esencialmente importadora, fundamentalmente procedente de países de la Unión Europea y Asia.
En este contexto, la implantación de una actividad económica en nuestra región basada en la producción de carbón activado a partir de residuos vegetales para cubrir la demanda local, especialmente para uso en tratamientos de aguas, es una alternativa viable, con importantes beneficios socioeconómicos y medioambientales.
Se llevarán a cabo las siguientes tareas:
- Tarea 3.1. Estimación de niveles productivos y calidad de la cáscara de almendra en Andalucía.
- Tarea 3.2. Diseño de proyecto básico de planta industrial de fabricación de carbón activado.
- Tarea 3.3. Análisis de impactos ambientales.