Reutilización de detergentes industriales: aplicación de la tecnología con membranas en disoluciones modelo de detergentes

Abstract

[EN] The treatment of industrial effluents has become particularly important in recent years. Eutrophication of the aqueous media around us and the potential toxicity of the compounds they contain have made it necessary to treat the effluents prior their disposal. The streams of the cleaning processes contain cleaning agents that are potentially harmful and expensive, so reusing them could minimize the environmental impact and reduce cleaning costs. Membrane processes show significant advantages over conventional separation methods. Therefore membrane technology was the one selected for this research work. The first part of the study is focused on the recovery of a spent detergent taken from the CIP yogurt facilities of Corporación Alimentaria Peñasanta S.A. (CAPSA, Asturias) using a nanofiltration pilot plant. The results confirmed the cleaning capacity of the permeate entailing a significant saving in the consumption of fresh water and detergent. Because of the unknown composition of the commercial detergent due to obligations imposed by trade secret requirements, the second part of the research work was focused on the study of different compounds, that might form a part of the chemical formulation, and their mechanisms of transport across the membranes. The selected compounds, sodium dodecyl sulfate (SDS) and sodium ethylenediaminetetraacetate (Na4EDTA) belong to two large families of cleaning agents: anionic and chelating agents, respectively. Significant differences were found in the transport mechanisms across the membrane: while in the case of the chelating agent, the effect of charges of the solute and membrane dominated the process, in the case of the anionic surfactant the micelles formed on the polarization layer played an important role in separation. The methods commonly used for the quantification of these agents in aqueous samples were found to be laborious, requiring large volumes of solvents and other chemicals. Therefore, an analytical method based on ATR-FTIR spectroscopy was developed. This technique has important advantages over those commonly used, as no pre-treatment of the samples is necessary, consumption of the solvent is zero and its on-line implementation in industrial processes is possible.

[ES] El tratamiento de efluentes industriales ha cobrado una especial importancia en los últimos años. La eutrofización de los medios acuosos que nos rodean y la posible toxicidad que acarrean los compuestos de esos efluentes hace necesario un tratamiento previo a su desecho. Las corrientes de los procesos de limpieza contienen agentes que, por una parte son potencialmente nocivos y por otra, son de elevado coste, por lo que su reutilización minimizaría el efecto dañino y reduciría los costes de limpieza. Los procesos con membranas muestran ventajas importantes respecto a otros métodos convencionales de separación, por lo que ésta ha sido la tecnología seleccionada para el trabajo llevado a cabo. En este sentido, la primera parte de la memoria se centra en la recuperación mediante una planta piloto de nanofiltración del detergente agotado que proviene de la CIP de yogur en las instalaciones de Corporación Alimentaria Peñasanta S. A. (CAPSA, Siero). Los resultados mostraron capacidad limpiadora del permeado obtenido y en consecuencia, se obtuvo un importante ahorro en el consumo de agua y de detergente fresco. El desconocimiento de la composición del detergente comercial debido a su carácter de secreto industrial hizo que la segunda parte de la memoria se centrara en el estudio de diferentes compuestos, posiblemente partícipes de dicha formulación, y de sus mecanismos de transporte a través de membranas. Los compuestos seleccionados, dodecil sulfato de sodio (SDS) y el etilendiamintetraacetato de sodio (Na4EDTA) pertenecen a dos grandes familias de agentes de limpieza: los tensioactivos aniónicos y los agentes quelantes, respectivamente. En cuanto a los mecanismos de transporte a través de la membrana utilizada, se encontraron diferencias importantes: mientras que en el caso del agente quelante, los efectos de las cargas de soluto y membrana dominaron el proceso, en el caso del tensioactivo aniónico la presencia de las micelas formadas en la capa de polarización jugaron un papel importante en la separación. Los métodos comúnmente utilizados para la cuantificación de estos agentes en muestras acuosas resultaron ser laboriosos, además de requerir un elevado volumen de disolventes y otros compuestos químicos. Por ello, adicionalmente, se desarrolló una metodología analítica basada en la espectroscopía infrarroja ATR-IRTF. Esta técnica muestra ventajas importantes respecto a las utilizadas habitualmente, puesto que no es necesario un pre-tratamiento de las muestras, el consumo de disolventes es nulo y, además, es posible su implantación on-line en los procesos industriales.