Desechos líquidos de vinaza, suero lácteo y otros: concentración por energía solar

Una alternativa ecológica para nuevos emprendedores: el tratamiento de desechos industriales con energía solar

De  los desechos líquidos industriales, de los más contaminantes son la VINAZA proveniente de la producción de ALCOHOL (ETANOL) y el SUERO LACTEO proveniente de la Industria quesera. 

Ahora que se esta estimulando la producción de ALCOHOL para incorporarlo en un 10 % a la gasolina, la VINAZA  se incrementara desmedidamente.  Por cada litro de alcohol fabricado se producen entre 12-15 litros de VINAZA.

Con una demanda biológica (DBO) del orden de los 7,000  a 20,000 mg./lt.,  esto provoca un rápido agotamiento del oxigeno en el agua,  destruyendo flora y fauna presente.  Se han propuesto una serie de tratamientos, químicos, biológicos,  que realmente funcionan, pero el factor económico impide su utilización.
 

Igualmente con el suero lácteo proveniente de la fabricación de quesos. Por 1 kilo de queso fabricado se producen 9  kilos de suero lácteo, partiendo de 10 kilos de leche. Con una demanda biológica (DBO) del orden de los 50,000  mg./lt. provoca mayor contaminación que la vinaza. 

Como en el caso de la vinaza, se han propuesto una serie de soluciones, que considero funcionan, pero nuevamente el factor económico no entusiasma a las empresas a implementarlas.
 

Con el presente artículo deseo colaborar con la solución  a estos gravísimos problemas medio ambientales, buscando una inversión RENTABLE, para motivar al empresariado implementarlo.

Conociendo que esto es un problema complejo, es necesario atacarlo de una forma integral
: 

            1.-  Reduciendo el efluente de vinazas ó suero lácteo.

                        Esto se puede lograr después de efectuar estudios técnicos en la planta.

                        Para eso existen, en Ingeniería Química, una serie de operaciones unitarias, las que se pueden medir para determinar su eficiencia, ó bien, corregirlas ó cambiarlas por otras mas eficientes, que cumplen el mismo propósito.

                        Este paso es vital para REDUCIR  el efluente y así, diseñar en un menor tamaño el equipo propuesto al final del tubo.

            2.- Combinar soluciones .

                        A la solución propuesta por mi persona, se le pueden, agregar periféricamente o bien integrada, otras soluciones de diferente rentabilidad .  Esto con el objetivo de ser flexible a la demanda del mercado y a las necesidades de la empresa. 

La  ALTERNATIVA sugerida es la CONCENTRACION DE LOS SOLIDOS DISUELTOS POR MEDIO DE EVAPORACION, utilizando ENERGIA SOLAR . 

Basado en el valor de los sólidos disueltos, tanto en la vinaza como en el suero lácteo, se torna interesante, evaporar el agua, la cual será rehusada en el proceso productivo, y los sólidos concentrados comercializados en un mercado que los demanda. 

Antes de entrar al tema del equipo de EVAPORACION FLASH  POR ENERGIA

SOLAR del agua, quisiera indicar el valor de los productos obtenidos, independientemente del valor del agua recuperada. 

VINAZA ;

            Sólidos, ó solución concentrada al 30-50 %,  obtenidos provenientes de la

EVAPORACION FLASH SOLAR. 

·         LIGNOSULFONATOS

Proviene de la sulfonación de la lignina en el proceso de fermentación .

La lignina no es mas que el pegamento que une los sólidos

en los vegetales, dándole dureza y flexibilidad al tronco.

·         Materia orgánica y sales minerales 

Mercado que los demanda; 

·         Industria cementera, como un ingrediente vital para el ahorro

de energía en el secado ( producto con características reologicas)

·         Construcción de carreteras no asfaltadas .

·         Industria de pinturas, pegamentos, etc ..

·         Alimentación de animales

·         Fertilizantes 

SUERO LACTEO ;

            Sólidos, ó solución concentrada al 30-50 % obtenidos de la

EVAPORACION FLASH SOLAR. 

·         Concentrado rico en proteínas, vitaminas y minerales. 

Mercado que los demanda ; 

·         Industria de helados y granizadas

·         Industria de refrescos

·         Alimentación animal

La tecnología propuesta  EVAPORACION FLASH POR ENERGIA SOLAR, es

relativamente simple, si se piensa en la desalinización del agua.  En los países donde el agua potable es un problema, Medio Oriente, ó en los países que han decidido no estar pasivos ante la escasez de agua dulce, como España, han desarrollado la desalinización del agua por este sistema, con resultados positivos. 

Entonces aplicar esta tecnología a la concentración de la VINAZA o del SUERO LACTEO, no nos debería asustar ó parecernos algo descabellado.

Con lo anteriormente expuesto, espero poder lograr romper el paradigma ó estructura mental del lector interesado en este tema y poder lograr que la alternativa propuesta sea aceptada naturalmente.

La EVAPORACION FLASH POR ENERGIA SOLAR, puede ser de dos maneras ,

1.-  COLECTORES SOLARES

2.-  ENERGIA SOLAR TERMODINAMICA 

            1.-  Colectores solares

                        En este caso se hace pasar la solución por una batería de COLECTORES SOLARES  que eleva la temperatura entre 60-80 grados centígrados.

Esta solución es pasada al equipo de evaporación flash al vacío.

El vacío se logra con un eyectocondesandor, que al mismo tiempo de estar efectuando el vacío, condensa el agua evaporada, que es reutilizada en proceso productivo.

En el fondo del evaporador flash  ( tanque, torre de anillos, platos,  spray dryer, etc..) se acumula la solución concentrada, que es drenada cada determinado tiempo.

Debido a que se  puede utilizar solamente en horas – sol, es recomendado para pequeñas cantidades de efluentes.

El diseño del evaporador flash dependerá precisamente de la localización de la empresa y de la cantidad de efluente producido.

Ver diagrama didáctico.  

            2.- Energía solar termodinámica

                        En este caso existe un sistema cerrado que provee el calor para la evaporación del agua. Piense en una refrigeradora .

En este circuito cerrado  existe un refrigerante que al ser comprimido genera temperaturas entre 100-120 grados centígrados, este calor es transmitido a la solución a la cual se le desea evaporar el agua. 

Luego de pasar del equipo de transferencia de calor indicado, va a los paneles solares,  a una temperatura de –5 a –10 oC, de los que obtiene calor, aun de noche o en condiciones de lluvia ( medio ambiente a 10-15 oC), para lograr su estado gaseoso.

Entonces, el ciclo del refrigerante consiste en ;   compresor, intercambiador de calor, paneles solares, y de nuevo al compresor.

Mientras que la solución a la cual se le desea evaporar el agua, pasara por un tanque, una torre de evaporación, spray dryer, etc, en la que se concentra en el fondo la solución que nos interesa, y será drenada cada cierto tiempo.  Por la parte superior estará saliendo en forma gaseosa el agua, que en este caso se considera destilada.

Esta agua destilada es condensada por medio de un eyectocondensador para ser reutilizada de nuevo en el proceso productivo.

Cuando se desea implementar tecnologías novedosas, hay siempre alguna resistencia .  Por lo que sugiero los siguientes pasos para demostrar su viabilidad y rentabilidad ; 

                        1.-  Caracterización del fluido a concentrar

                                   Análisis  físico – químico, flujos a manipular, etc.

                        2.-  Ensayos en laboratorio

                                   Evaporación para determinación de las características físico – químicas.

Obtención de ideas sobre utilización del mejor equipo.

Obtención de fluidos concentrados que se tendran al implementar el sistema .

                        3.- Caracterización de los fluidos concentrados obtenidos en los ensayos de laboratorio.

                                   Análisis fisco – químicos de los fluidos concentrados obtenidos en los ensayos de laboratorio.

                                   Comparación de características físico – químicas de los fluidos obtenidos, contra los parámetros que demanda el mercado.

Determinación de flujos a manejar en la realidad, etc..

                        4.-  Planta piloto

                                   Asegurada la obtención de fluidos concentrados que cumplen los requisitos físico – químicos que demanda el mercado de los productos finales y considerando sus características, se puede proceder a la construcción de una planta piloto.

Esto se hace con el objetivo de corregir variaciones de cálculos de diseño teórico.

                        5.-  Planta final

                                   Para mi experiencia en el ramo de la Ingeniería Química ( 30 años ), siempre va ser mejor construir plantas pequeñas, de una en una, que una sola de gran tamaño. Esto reduce de forma drástica, errores de construcción, localización, diseño, y el mayor de los problemas ;  un daño en una planta para toda la producción. Cuando se tienen varias plantas modulares se solventa en gran forma muchas variables impredecibles.

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