Ozono en la remoción de contaminantes en la industria química

El correcto manejo de los recursos hídricos será sin duda uno de los mayores retos que enfrentaremos en los próximos años. Es por esa razón que muchas industrias y comercios buscan soluciones y alternativas a la creciente demanda de agua potable de alta calidad, así como también a un manejo seguro y responsable de los efluentes producidos. Ante tales desafíos, los generadores de ozono resultan extraordinariamente útiles para cualquier empresa que emplee líneas de agua durante su operación.

El ozono es capaz de remover una gran cantidad de sustancias indeseables causantes del mal olor, sabor y color en el agua, e incluso es capaz de eliminar bacterias, virus y algas con gran eficacia. Estas propiedades se deben a su enorme capacidad oxidante por lo que es sumamente utilizado en procesos de potabilización de agua, así como en trenes de tratamiento de aguas residuales. El uso de generadores de ozono en estos procesos representa ventajas significativas respecto a otros oxidantes como el cloro, el cual genera trazas en el agua cuyos efectos en la salud humana son aún desconocidos. Sin embargo, la Unión Europea ya ha considerado como una acción prioritaria la investigación y el monitoreo de la entrega de cloro residual a nivel de distribución. El ozono además tiene una segunda ventaja operativa, pues se genere in situ lo que reduce costos de traslado y dependencia de la disponibilidad de reactivos.

El ozono es especialmente útil degradando contaminantes orgánicos con una alta densidad electrónica. Más específicamente, el ozono es altamente reactivo con compuestos aromáticos sustituidos por grupos como el hidroxilo (-OH) o el amino (-NH2). Recordemos que, debido a su anillo bencénico, los compuestos aromáticos poseen una densa nube electrónica que les brinda una gran estabilidad química.

Dos compuestos que ejemplifican las condiciones antes mencionadas y que además son de enorme importancia en la industria química son el fenol y la anilina.

El fenol es un utilizado como componente de productos medicinales y de aseo, pero principalmente constituye la materia prima para la fabricación de productos tales como explosivos, fertilizantes, pinturas, textiles, adhesivos, papel, lacas, tintas, entre otros. Además, es un contaminante normado por la NOM-127-SSA1-1996 que regula los límites permisibles de calidad del agua para uso y consumo humano en México.

La anilina por su parte se usa como colorante, antioxidante, en la industria farmacéutica, en pesticidas, herbicidas, fibras, tintes, pigmentos y como intermediario en la producción de otros reactivos químicos.

El proceso por el cual el ozono destruye compuestos altamente contaminantes como el fenol y la anilina es el siguiente: Dentro de la estructura de los compuestos aromáticos, el ozono ataca preferentemente a los carbonos ubicados en las posiciones orto y para, formando compuestos hidroxilados los cuales son altamente susceptibles a una mayor ozonización. Se forman así compuestos como la quinona que permiten la apertura del ciclo aromático para finalmente formar compuestos carbonílicos o carboxílicos. Estos productos finales son mucho menos peligrosos tanto para el ambiente como para la salud humana, además de que ya pueden ser tratados con métodos biológicos mucho más económicos y convencionales.

Las industrias que utilizan fenol, anilina o cualquier otro compuesto orgánico pueden beneficiarse de la naturaleza oxidante del ozono ya que tanto la DQO como el carbono orgánico total en los efluentes de descarga están normados por la NOM-001-SEMARNAT-2021 y por la NOM-002-SEMARNAT-1996.

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Referencias

 

[1] Am Water Works Res F, Langlais, B., Reckhow, D., Brink, D., et al. (1991). Ozone in Water Treatment: Application and Engineering. Lewis Publishers.

[2] Wang, S., Zhong, D., Qu, G., Ning, P., Quan, J., & Chen, X. (2016). Degradation of phenol in wastewater with ozone produced by self-design ozone generator. In MATEC Web of Conferences (Vol. 82, p. 02002). EDP Sciences.

[3] NOM-127-SSA1-1996. Publicada en el DOF el 22/11/2000.

[4] NOM-001-SEMARNAT-1996 y NOM-002-SEMARNAT-1996. Recuperado el 8 de abril de 2022 de: http://www.conagua.gob.mx/conagua07/publicaciones/publicaciones/sgaa-15-13.pdf

[5] Water, Sanitation and Hygiene (2014). European Commission. Recuperado el 8 de abril de 2022 de: https://ec.europa.eu/echo/files/policies/sectoral/WASH_policy_doc_en.pdf

[6] Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios de Colombia. (Gobierno de Colombia: Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible). Recuperado el 8 de abril de 2022 de: http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/018903/Links/Guia14.pdf

[7] National Pollutant Inventory. (Australian Goverment: Deparment of Agriculture, Water and the Environment). Recuperado el 8 de abril de 2022 de: http://www.npi.gov.au/resource/aniline-benzenamine#:~:text=Aniline%20is%20used%20in%20rubber,%2C%20phenolics%2C%20herbicides%20and%20fungicides.

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