Coagulantes naturales de origen vegetal para tratamiento de aguas residuales
Coagulantes de base natural vegetal derivados de la Acacia para tratamiento de aguas residuales, serie ECOTAN
Servyeco ha desarrollado una amplia gama de coagulantes naturales de origen vegetal, serie ECOTAN, derivados de la Acacia. Todos pertenecen a la familia de de los taninos. Los taninos son compuestos de polifenol obtenidos de materiales naturales, como por ejemplo el extracto orgánico de la corteza de árbol y la madera de árboles tales como la Acacia, Castanea o Schinopsis. Dependiendo de su estructura se clasifican en dos categorías principales: taninos hidrolizables y taninos condensados. Tienen en su estructura química múltiples grupos polihidroxifenil, que poseen una alta afinidad por las proteínas, iones metálicos y otras macromoléculas como los polisacáridos. Los taninos están siendo extensamente investigados para desarrollar un amplio rango de aplicaciones industriales como el uso en adhesivos de madera, fabricación de tintas, teñido de textiles, tratamiento de aguas, inhibidores de la corrosión en aceros, antioxidantes, medicamentos o cosméticos, entre otros.
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| fig. 1 Esquema general de la molécula de tanino |
Los coagulantes poliméricos pueden ser tanto catiónicos, aniónicos ó no-iónicos. Los dos primeros han sido denominados generalmente como polielectrolitos. Muchos estudios nombran a los coagulantes naturales como polielectrolitos, a pesar de que no han sido químicamente caracterizados para determinar su actividad iónica. Por tanto, este término debe ser usado con cuidado y sólo después de haber determinado la actividad iónica presente en el coagulante. Los coagulantes naturales son en su mayoría polisacáridos o proteínas. En muchos casos, incluso los polímeros que se suponen no-iónicos pueden tener interacciones de carga.
Es muy importante entender bien el mecanismo fundamental de coagulación asociado a los coagulantes naturales para poder tener una comprensión completa de su uso. La agregación de partículas en una solución puede ocurrir vía cuatro clásicos mecanismos de coagulación:
- Compresión de la doble capa: La presencia de sales pueden causar la compresión de la doble capa difusa que rodea a las partículas coloidales, la cual desestabiliza las mismas.
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| fig. 2 Esquema de visualización de la doble capa |
- Barrido de floculación o entrecruzamiento: Ocurre cuando un coagulante encapsula las partículas suspendidas en un suave flóculo coloidal.
- Neutralización de cargas y adsorción mediante puentes entre partículas: Se refiere a la absorción de dos partículas con cargas iónicas opuestas. Este proceso tiene lugar cuando se produce un puente entre partículas, es decir, cuando un coagulante proporciona una cadena polimérica que adsorbe partículas.
Por último, cabe destacar que algunos de estos coagulantes poseen además propiedades antimicrobianas, por lo que reducen o eliminan el contenido de microorganismos patógenos susceptibles de producir enfermedades en los seres vivos.
Características de los coagulantes de base natural vegetal derivados de la Acacia, serie ECOTAN
Es un coagulante natural de carácter catiónico que se extrae de la corteza de la Acacia Negra (Acacia mearnsii) que presenta una fuerte acción coagulante que actúa en sistemas de partículas coloidales en aguas residuales neutralizando las cargas y aglutinando (coagulando) las partículas en suspensión. Como hemos comentado antes, son polímeros polifenólicos de base natural, con un intenso carácter quelante, lo que le confiere un carácter extremadamente reactivo.
Debido a su carácter natural y a que no presenta metales en su estructura, no consume alcalinidad del medio, ya que no sufre hidrólisis en solución y su eficacia como coagulante es siempre óptima.
Ventajas del uso de coagulantes de base vegetal derivados de la Acacia
Condiciones de trabajo
- No consume la alcalinidad del medio al no sufrir hidrólisis en solución, por lo que su eficacia como coagulante es siempre óptima.
- No altera el pH del sistema y tiene un amplio rango efectivo de 4,5 a 9,0.
- Reduce o elimina el uso de agentes alcalinizantes, como hidróxido sódico o cálcico.
- Protege contra la corrosión de las partes metálicas, no incrementando la conductividad.
- Proporciona una rápida floculación y decantación. Pudiendo actuar como coagulante o floculante, elimina o reduce en gran medida el consumo de otros floculantes.
Aplicación y reutilización
- Mejora la relación coste/beneficio respecto a otros coagulantes inorgánicos y/o sintéticos.
- Presente en estado líquido, está listo para su aplicación, no requiriendo diluciones previas o mezclas.
- Es un polímero de base orgánica, derivado de extractos vegetales, totalmente respetuoso con el medioambiente. No es corrosivo ni tóxico, favoreciendo los procesos biológicos.
- Al no aportar elementos tóxicos, como el aluminio, favorece la deshidratación y posterior reutilización del fango.
Otras ventajas
- Actúa como agente desodorante, al secuestrar derivados de sulfuros, precursores del ácido sulfhídrico.
- Actúa como agente desodorante, formando complejos insolubles con especies orgánicas como proteínas o carbohidratos.
- Actúa como agente quelante, acomplejando diversos metales como hierro, manganeso o aluminio.
- Interacciona con los polisacáridos de la pared celular de las bacterias. Por ello, reduce el consumo de productos biocidas u otros tratamientos terciarios.
Inconvenientes del uso de coagulantes de base vegetal derivados de la Acacia
- El único inconveniente es que no existe una dosificación específica que funcione en todo tipo de aguas residuales, por lo que hay que hacer un ensayo de Jar-test para determinar las dosis óptimas.
Ejemplos de depuración de aguas residuales con coagulantes de base vegetal derivados de la acacia
| Aguas residuales de frutas, textil, mataderos |  |
| Aguas residuales de empresas de lácteos, especias, ETAP |  |
| Aguas residuales de empresas de helados, papel y cartón, EDAR |  |
La acacia mearnsii
La Acacia mearnsii, comúnmente denominada acacia negra es un pequeño y expandible árbol que mide de 7 a 10 metros de altura, con forma de dosel o cónica con ramas que llegan casi al suelo, las mismas son angulares y pubescentes, de corteza suave y marrón verdoso las más jóvenes, oscurecidas y ásperas en los troncos principales y a menudo exudan una goma.
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| fig. 3 Acacia mearnsii con flores |
Otros coagulantes de base natural para tratamiento de aguas residuales
Los coagulantes naturales son sustancias solubles en agua, procedentes de materiales de origen vegetal o animal. Éstos actúan de modo similar a los coagulantes sintéticos, aglomerando (coagulando) partículas coloidales en suspensión que contiene el agua cruda, facilitando su sedimentación por un aumento de peso y por una desestabilización de la carga superficial que mantiene a la partícula en suspensión. Con esto conseguimos una reducción de la turbidez inicial. Algunos de estos coagulantes poseen además propiedades antimicrobianas, por lo que reducen o eliminan el contenido de microorganismos patógenos susceptibles de producir enfermedades. Su origen natural garantiza la inocuidad para el ser humano y la biodegradabilidad de los lodos producidos permite además su utilización en la agricultura.
La utilización de coagulantes naturales representa un avance fundamental en las tecnologías respetuosas con el medioambiente. Estos productos pueden ser extraídos directamente de ciertas plantas o animales o como derivados modificados de materiales naturales.
Coagulantes de base natural animal para tratamiento de aguas residuales
Dentro de los coagulantes naturales de origen animal, el más estudiado es el chitosan. Este coagulante es un derivado del chitin que se encuentra en el caparazón de moluscos, el exoesqueleto de artrópodos y la pared celular de hongos, setas y levaduras. Es un buen coagulante capaz de eliminar hasta el 99% de la turbidez del agua cruda si se combina con filtración en lecho de arena. Además, es capaz de reducir el contenido en metales pesados, fósforo y grasas del agua.
Otros coagulantes de base natural vegetal para tratamiento de aguas residuales
De todos los coagulantes naturales, el coagulante primario de origen vegetal más conocido y estudiado en la actualidad es la semilla de Moringa Oleifera. En su origen fue un árbol ornamental del Sudán, plantado durante la ocupación británica. Moringaceae es el nombre de la familia de plantas que engloba a más de 14 especies conocidas, endémicas de los países africanos, Madagascar, Arabia y la India. La mitad de ellas son relativamente comunes en la actualidad y son esporádicamente cultivadas, aunque sólo la Moringa Oleifera, es cultivada en toda el área tropical. El uso más conocido de la semilla de Moringa Oleifera es el tratamiento del agua, debido a sus propiedades coagulantes, antibióticas y antifúngicas.
