Escrito por el Ing. Mario D’Angelica, Gerente de Ingeniería en Ecopreneur S.A.
Introducción
La industria papelera cubre una amplitud de procesos muy variados que van desde las pasteras que producen la pasta celulósica a partir de la madera, pasa por aquellas que utilizan pasta celulósica elaborada combinada o no con fibras obtenidas a partir de papel y cartón reciclado y llegan a las que trabajan exclusivamente con reciclado.
Cada una de estas modalidades genera un efluente con características muy diferenciadas entre sí que merece la atención particularizada para su tratamiento. Sin embargo, hay un factor que es común a todas ellas y es la alta carga orgánica contenida en las aguas residuales, lo que habla en todos los casos (algunos más extremos que otros), en la necesidad de buscar una solución técnica y económicamente optimizada para reducir los altos costos de tratamiento inevitablemente asociados a las aguas de elevada contaminación orgánica.
En este sentido, la solución pasa por una combinación adecuada entre costos de inversión y costos de operación y mantenimiento, aunque está claro que estos últimos son preponderantes a la hora de tomar una decisión final y dentro de estos costos los asociados al consumo energético son sin duda los de mayor peso y por ende prioritarios a tener en cuenta.
Es indudable en este sentido que los procesos anaeróbicos aparecían como los candidatos naturales a tener en cuenta en los tratamientos de aplicación a estos efluentes. Sin embargo, hasta hace unos años, estos estaban técnicamente limitados y en general de carácter extensivo, lo que los hacían poco viables a la hora de elegirlos.
Esta situación ha cambiado drásticamente en los últimos años, donde los procesos anaeróbicos han sufrido una verdadera revolución en su desarrollo que han cambiado absolutamente la concepción de los mismos y los ha transformado dejando en el olvido su antiguo concepto y convirtiéndolos en procesos de punta en la tecnología de los tratamientos.
La Industria Papelera está haciendo un uso cada vez mayor de los mismos resultando en plantas de reducido consumo energético, de bajo impacto ambiental, con capacidad de ser autosustentables en muchas ocasiones produciendo energía eléctrica a partir del biogás generado como producto secundario del mismo.
La evolución de los tratamientos anaeróbicos
La ecuación anaeróbica era conocida desde siempre y resultaba también desde siempre particularmente atractiva por las potencialidades involucradas en la misma
DQO –) CH4 + CO2 + biomasa anaeróbica
1 Kg DQO reducida = 0,4 m3 de biogás
Sin hacer todo el desarrollo esta generación de biogás permitía obtener por cada Kg DQO removida una generación efectiva de energía de 0,77 Kw.
Sin embargo, el aprovechamiento real de esta potencialidad estaba ligado a que los procesos anaeróbicos fueran realmente viables en su implementación.
Los procesos anaeróbicos como tratamiento de efluentes líquidos estuvieron limitados por largas décadas a las lagunas anaeróbicas que lentamente evolucionaron hacia los reactores anaeróbicos de baja carga donde la recirculación de barros permitía mejorar la performance del tratamiento y reducir los volúmenes involucrados en los recintos del tratamiento.
Para superar estas limitaciones era necesario superar tres limitantes:
– Lograr una biomasa activa concentrada. Esta estaba dispersa en los grandes volúmenes de los recintos.
– Encontrar los mecanismos adecuados para retener esa biomasa para poder efectivamente aprovechar la misma. Había que conseguir evitar los arrastres de sólidos producidos por la propia generación de biogás que significaban una perdida continua y significativa de la biomasa.
– Conseguir un efectivo contacto entre la biomasa y el efluente bajo tratamiento o sea un mecanismo que cuando se concentrara la biomasa y se evitara su fuga, permitiera al mismo tiempo que el contacto entre efluente y biótica fuera efectivo.
La solución a estas tres limitantes produjo la fantástica y veloz evolución de los tratamientos anaeróbicos.
La biomasa concentrada se consiguió con la aparición de los lodos granulados, producto de la investigación de tecnólogos holandeses que permitió agrupar en gránulos las bacterias anaeróbicas y pasar a tener concentraciones del orden de los 70.000 mg/lts. de bacterias anaeróbicas, agregando la propiedad de una sedimentabilidad aumentada respecto a los barros floculentos de los procesos convencionales.
La retención de la masa de lodo granulado vino de la mano de una solución mecánica que fue el desarrollo de los separadores de tres fases que permitían recolectar el gas producido por una parte y separar los sólidos arrastrados por el biogás para volverlos al interno del reactor del líquido que libre de los mismos abandonaba el proceso.
Finalmente, el tema del contacto íntimo entre los barros se consiguió diseñando reactores con una recirculación interna del efluente y una geometría adecuada a tal finalidad.
El resultado final fueron los reactores de alta carga de recirculación interna que permitieron pasar de tratar cargas tan bajas como 1 a 4 Kg DQO/día /m3 de reactor a tan elevadas como 20 a 25 Kg de DQO/día/m3 de reactor.
Aplicación en la Industria Papelera
En este punto, la alta carga de los efluentes de las papeleras se encontraron con una herramienta a su alcance para llegar a un tratamiento efectivo, de bajo consumo energético, poca generación de barros con la correspondiente reducción de costos asociados, de desarrollo compacto o sea con poca ocupación de terreno y con potencialidad para generar biogás que resulta tanto apto para su consumo en calderas como para producir energía aplicable a la gestión de la propia Planta de Tratamiento como a su uso en otras aplicaciones.
El proceso, sin embargo, tiene sus limitaciones que se van superando a medida que se avanza con su desarrollo. Hoy es aplicable en particular a las papeleras que utilizan como materia prima papel reciclado o una mezcla de papel reciclado y pasta de celulosa y no aplica a las pasteras propiamente dichas.
Estas Plantas se encuentran en general en zonas urbanas donde la disponibilidad de espacio es limitada, lo que hace ideal la aplicabilidad del proceso anaeróbico desarrollado sobre reactores de alta carga.
Muchas son las empresas que han efectivizado este tratamiento a nivel mundial. Algunas son las que siguen, que ilustran la magnitud de la carga tratada y el poco espacio ocupado, además de las otras potencialidades ya mencionadas.
En nuestro país Smurfit Kappa tiene operando una Planta con este concepto desde el año 2012. La Planta trata un caudal de 110 m3/día con una concentración de DQO del orden de los 3000 mg/lts. de DQO.
La Planta fue resuelta en un espacio urbano que rodea la fábrica y en un espacio sumamente reducido dentro del Establecimiento productivo lo que implicó un verdadero desafío para su implementación que debió hacerse aprovechando antiguas instalaciones de una potabilizadora preexistente y que es el ejemplo perfecto de las bondades y la justa aplicación de esta tecnología para este tipo de papeleras. Las imágenes que siguen ilustran tanto la aplicabilidad perfecta de la tecnología como las potencialidades de la Planta en cuanto a producción de biogás y energía se refiere.
Los tratamientos anaeróbicos siguen evolucionando y es posible que lo que no resulta de aplicación a la fecha para las papeleras lo sea en el futuro ampliando el espectro a otras áreas de la industria, lo que seguramente redundará en el beneficio de la misma pero también del medio ambiente en general y por ende de la sociedad toda al facilitar los tratamientos y optimizar los vuelcos de esta industria.