Benefícios dos Processos Oxidativos Avançados (POA) – ULTRAAQUA

La crisis hídrica global se está intensificando debido a los efectos combinados de la contaminación ambiental y el cambio climático.

Esta creciente demanda de recursos hídricos seguros y confiables, combinada con la disminución de la disponibilidad de aguas superficiales y subterráneas, ejerce una presión enorme sobre los sistemas de abastecimiento de agua y los estándares de calidad.

Al mismo tiempo, la creciente presencia de productos químicos persistentes de origen humano y micropolutantes en las fuentes de agua representa riesgos significativos tanto para la salud humana como para los ecosistemas acuáticos, lo que crea un desafío complejo para las plantas de tratamiento de agua en todo el mundo.

Los Procesos de Oxidación Avanzada (POA) ofrecen una solución potente y sostenible para estos problemas, ya que estos métodos son capaces de degradar incluso los contaminantes más persistentes.

La eficacia comprobada y la rentabilidad de las soluciones de POA han impulsado su implementación en plantas de tratamiento de agua de todo el mundo. Desde el reciclaje de aguas residuales municipales hasta el tratamiento de aguas superficiales y subterráneas, el POA ofrece un tratamiento de agua confiable y eficiente en una amplia gama de aplicaciones.

Combinaciones de tecnologías de tratamiento de agua para procesos de oxidación avanzada (POA)

Procesos de Oxidación Avanzada (POA) es el nombre común que se da a las reacciones químicas/fotoquímicas que generan radicales OH en el agua, con el objetivo de degradar compuestos químicos persistentes y tóxicos.

Ejemplos típicos de combinaciones de POA son:

• UV de Vacío / Ozono
• UV / Peróxido de Hidrógeno
• UV / Persulfato
• UV / Cloro
• Ozono/Peróxido
• UV de Vacío

El POA se emplea con frecuencia como etapa final de pulido en muchas aplicaciones de tratamiento de agua, proporcionando una desinfección combinada y la eliminación de compuestos orgánicos traza a niveles muy bajos, garantizando así agua de muy alta pureza.

UV/Peróxido

El principio fundamental de este POA es que el peróxido de hidrógeno absorbe luz UV en distintos grados en todo el rango de 200 a 300 nm, lo que provoca la fotólisis homolítica del peróxido de hidrógeno en radicales hidroxilo para la degradación de contaminantes. Este proceso se prefiere frente al proceso UV/Cloro cuando el pH del agua se encuentra en el rango ligeramente ácido a neutro. La selección del tipo de lámpara UV para este proceso depende de las características del agua.

UV/Persulfato

El POA UV/Persulfato utiliza irradiación UV para activar el persulfato, generando radicales sulfato con un fuerte potencial de oxidación para la degradación de contaminantes. A diferencia de los radicales hidroxilo, los radicales sulfato son más selectivos y eficaces contra contaminantes deficientes en electrones y presentan ventajas específicas en el tratamiento de compuestos nitrogenados, como la urea. El proceso es más eficiente a pH ácido a neutro (pH 5–7), ya que las condiciones alcalinas favorecen la conversión de los radicales en especies radicalarias más débiles. Este proceso suele emplear tecnología de lámparas UV de baja presión.

UV/Cloro

El POA UV/Cloro utiliza irradiación UV para fotolizar especies de cloro que absorben luz UV en distintos grados en todo el rango de 200 a 300 nm, generando radicales hidroxilo y cloro para la degradación de contaminantes. Es más eficaz cuando el pH del agua se encuentra en el rango neutro a ligeramente alcalino, donde los radicales de cloro mejoran la selectividad de la oxidación. La selección del tipo de lámpara UV para este proceso depende de las características del agua.

Ozono/Peróxido

El POA Ozono/Peróxido potencia la oxidación convencional por ozono mediante la adición de peróxido de hidrógeno, que acelera la descomposición del ozono en radicales hidroxilo. El rendimiento óptimo se obtiene a pH neutro a ligeramente alcalino, donde se maximiza la producción de radicales hidroxilo. Este proceso suele elegirse para aguas con baja transmitancia UV, en las que los POA basados en UV resultan menos viables.

UV de Vacío

El POA UV de Vacío (VUV) utiliza luz UV de alta energía a 185 nm para fotolizar directamente las moléculas de agua, generando radicales hidroxilo sin aditivos químicos. Este proceso permite una oxidación de amplio espectro de contaminantes orgánicos, lo que lo hace muy eficaz para la eliminación de COT (carbono orgánico total) en la producción de agua ultrapura. Aunque elimina la necesidad de oxidantes externos, su alto consumo energético y la profundidad de penetración limitada de la luz VUV requieren diseños de reactor optimizados para aplicaciones a gran escala.

Ozono/UV de Vacío

Esta combinación se aplica para mejorar el rendimiento del POA VUV. El ozono se dosifica antes del reactor UV de Vacío para oxidar selectivamente la materia orgánica disuelta de fondo, transformándola en productos con menor reactividad frente a los radicales OH, lo que garantiza una menor competencia por los radicales OH y una eliminación de compuestos más eficiente en el POA VUV posterior.

POA implementado en una cervecería Carlsberg en Dinamarca

Como parte de DRIP (Asociación Danesa para la Producción Industrial de Alimentos con Eficiencia en Recursos y Agua), ULTRAAQUA ha participado en la creación del futuro de las cervecerías mediante el uso de sistemas POA (Proceso de Oxidación Avanzada).

La implementación del tratamiento de agua con POA en la planta de Carlsberg en Fredericia ha permitido a Carlsberg reutilizar el 90 % de su agua de proceso y ahorrar un 10 % más de energía, reduciendo a la mitad el consumo total de agua: de 2,9 hl de agua a 1,4 hl de agua por hl de cerveza.

El uso de procesos POA se ha convertido en una solución cada vez más adoptada gracias a su eficacia en aplicaciones que requieren un alto nivel de seguridad e higiene.

Más concretamente, se realizaron experimentos exhaustivos en laboratorio combinados con un modelado CFD integrado avanzado para diseñar un reactor POA basado en UV, estabilizando la calidad química y microbiológica del agua y retrasando el potencial de recrecimiento microbiano durante el almacenamiento previo a la reutilización. El POA actúa como la última etapa de tratamiento de toda la planta antes de poder reutilizar el agua.

La iniciativa ha convertido a la cervecería de Carlsberg en Fredericia en la primera del mundo en eliminar prácticamente el desperdicio de agua, situando a Carlsberg por encima de sus objetivos de sostenibilidad para 2030.

Cómo empezar con el tratamiento de agua por POA

El departamento de I+D de ULTRAAQUA lleva a cabo, respalda y encabeza algunos de los últimos trabajos de desarrollo dentro de la industria del agua.

Los proyectos se centran principalmente en el desarrollo de soluciones únicas y avanzadas para resolver algunos de los problemas de calidad del agua más complejos del mundo.

La gran cantidad de recursos destinados a estas actividades de I+D, incluidos numerosos proyectos basados en POA, ha dado como resultado un conocimiento integral sobre la configuración óptima de POA incluso para los desafíos más complejos.

El completo laboratorio interno y las áreas de pruebas ofrecen condiciones óptimas para llevar a cabo proyectos de POA, con la capacidad de simular ensayos piloto a escala real. Esto permite una evaluación precisa del rendimiento del sistema, garantizando que la solución elegida sea rentable y esté adaptada al desafío en cuestión.

Las pruebas exhaustivas y la preevaluación antes de seleccionar la solución ideal minimizan eficazmente el riesgo y garantizan la rentabilidad a largo plazo.

ULTRAAQUA ofrece soluciones de POA personalizadas para adaptarse a prácticamente cualquier desafío de tratamiento de agua, utilizando modelos avanzados e integrados de CFD, campo de fluencia UV y química de radicales, con el fin de calcular y optimizar la concentración de radicales OH en función del espacio y predecir la degradación de los compuestos objetivo.

El resultado es la selección del sistema de reacción, el tipo de lámpara y el diseño óptimo del reactor, lo que garantiza un proceso de tratamiento eficiente, teniendo en cuenta las características fisicoquímicas de la matriz de agua y los compuestos objetivo. En matrices de agua muy complejas, la degradación empírica de los compuestos objetivo puede obtenerse de forma experimental en el laboratorio de investigación de alta calidad de ULTRAAQUA.

Si necesita orientación personalizada para su desafío específico de tratamiento de agua con POA, no dude en contactarnos en cualquier momento a través de nuestros ingenieros de ventas en sales@ultraaqua.com – o utilizando el formulario de contacto que aparece a continuación. Podemos ayudarle desde el primer análisis de muestra de agua hasta una solución a escala real.