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

Abstract

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...