Descubriendo los beneficios clave de los polímeros naturales en el tratamiento del agua

Beneficios clave de los polímeros naturales en el tratamiento del agua.
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Muchas industrias utilizan polímeros para el tratamiento del agua. Sin embargo, los polímeros sintéticos convencionales a menudo se originan a partir de productos derivados del petróleo o gas natural y pueden dejar residuos no deseados. Los polímeros naturales ofrecen una alternativa más responsable con el medio ambiente, especialmente los producidos mediante modificación de polisacáridos. ¿Cuáles son los beneficios clave de los polímeros naturales en el tratamiento del agua? Repasaré esto con más detalle y le mostraré cómo se comparan con los polímeros sintéticos.

Esta guía para polímeros naturales cubre su origen, beneficios específicos y los tipos más populares, mostrándole cómo funcionan dentro de los procesos de tratamiento de agua y aguas residuales. También verá cómo los investigadores están trabajando en estos nuevos e interesantes polímeros para proyectos de remediación ambiental actuales y futuros en el tratamiento de aguas residuales domésticas e industriales y más. Entonces, veamos los beneficios clave de los polímeros naturales en el tratamiento del agua.

Índice:

Polímeros naturales versus polímeros sintéticos para aplicaciones industriales

Los polímeros sintéticos a menudo se originan a partir de petroquímicos o gas natural, convirtiéndolos en un recurso no renovable con un impacto negativo en el medio ambiente. Pero se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales como floculantes para eliminar sólidos suspendidos durante el tratamiento de aguas residuales e incluso se utilizan en otros sectores industriales, como el procesamiento de alimentos, el sector farmacéutico, la minería y la industria del petróleo y el gas.

Por otro lado, los polímeros naturales suelen proceder de fuentes vegetales o animales. Esto los hace inherentemente más respetuosos con el medio ambiente que las opciones de polímeros sintéticos, lo cual es una consideración clave para los ingenieros que trabajan en aplicaciones industriales.

Según la Enciclopedia Británica, los polímeros se encuentran naturalmente en los organismos vivos. La celulosa y el almidón, así como las proteínas y los ácidos nucleicos, son ejemplos de tipos de polímeros naturales. Zeoturb, un floculante bioorgánico se deriva de un polímero natural, que se encuentra en la vida marina. 

Estos polímeros brindan a los ingenieros opciones que minimizan el daño ambiental y respaldan la sostenibilidad. Los biopolímeros y bioplásticos, específicamente, han generado mucha atención e interés recientemente porque brindan una alternativa ambientalmente responsable.

Las ventajas y desventajas de los polímeros sintéticos

Los polímeros sintéticos funcionan bien para ayudar en la separación de sólidos de líquidos durante el tratamiento de agua y aguas residuales. Puede aplicarlos directamente a su proceso de tratamiento de aguas residuales para aumentar la eficiencia del procedimiento o combinarlos con otros enfoques de tratamiento, como flotación por aire disuelto y electrocoagulación, para ayudar a acelerar la floculación y optimizar el tratamiento. 

Esto brinda a los administradores de instalaciones y consultores de tratamiento de agua un enfoque poderoso para respaldar el tratamiento de aguas residuales a escala. Reducir los costes de gestión de lodos y del propio proceso de coagulación, permitiendo que las plantas de tratamiento viertan o reutilicen agua limpia en otras operaciones industriales.

Aunque polímeros sintéticos trabajan para lograr esos objetivos de tratamiento, tienen varias desventajas.

Un problema importante es la toxicidad. Para que una operación de tratamiento de agua o aguas residuales elimine de manera segura y responsable los lodos separados en sus instalaciones, debe cumplir con estrictas pautas ambientales. Esto significa que la instalación debe gestionar cuidadosamente la composición de los lodos que produce. Los floculantes de polímeros sintéticos pueden aumentar la toxicidad de los lodos, lo que dificultará su eliminación segura y aumentará los costos operativos, lo que podría obstaculizar las operaciones de la planta.

Otro problema crítico es el costo. Pueden ser bastante costosos, especialmente para operaciones más pequeñas que buscan una opción de tratamiento rentable en general. 

¿Por qué los polímeros naturales son una opción más sostenible?

El uso de polímeros naturales en el tratamiento del agua proporciona más que un beneficio en términos de minimizar los problemas de toxicidad y ofrecer una opción respetuosa con el medio ambiente. Natural polímeros para el tratamiento del agua vienen con otro beneficio clave: el abastecimiento de materiales sostenibles, a menudo a través de materiales fácilmente renovables. También evita el uso de productos químicos que podrían acabar contaminando el medio ambiente.

En una revisión de las solicitudes, de Revista de ciencia e ingeniería del petróleo En 2018, los científicos señalaron: “En las operaciones de la industria del petróleo y el gas, se pueden desarrollar incrustaciones dentro de los equipos de producción de petróleo, tanto por encima como por debajo del suelo, lo que puede provocar 'daños en la formación, pérdida de producción, reducciones de presión y fallas prematuras de los equipos de fondo del pozo'. '. ” Para remediar estos problemas, se están realizando muchas investigaciones sobre aplicaciones de polímeros y biocidas respetuosas con el medio ambiente.

Se están considerando para uso a gran escala biopolímeros como “goma guar, goma xantana, almidón, derivados de celulosa, poliaminoácidos y quitina”, así como “alginato de sodio, carboximetilcelulosa de sodio y ácido poliaspártico” (Shunxiang et al. .). Sin embargo, las aplicaciones potenciales se extienden más allá de las aguas residuales industriales. Estos mismos materiales se están aplicando ahora a la biomedicina y la administración de fármacos, entre otras aplicaciones (Baranwal et al.).

Una inmersión profunda en Zeoturb: el mejor polímero natural para el tratamiento del agua 

Uno de los polímeros naturales más utilizados en el proceso de tratamiento de aguas residuales es Zeoturb, derivado de un biopolímero floculante catiónico natural procedente de la vida marina. Este polímero natural específico se origina a partir de vida marina renovable. Esto nos proporciona un recurso fácilmente renovable a partir de fuentes de materiales sostenibles para aplicaciones medioambientales.

¿Por qué Zeoturb es un agente de tratamiento tan potente?

Se ha desarrollado un gran interés científico y de mercado en torno a este material único y sostenible y también hay investigaciones en curso sobre los muchos beneficios clave de los polímeros naturales en los procesos de tratamiento de agua. Por ejemplo, los polímeros naturales como Zeoturb son particularmente buenos para ayudar en la eliminación de material orgánico y metales traza. \

Como consultor ambiental, administrador de instalaciones o ingeniero de sostenibilidad, usted desea este beneficio porque las corrientes de tratamiento de aguas y aguas residuales industriales y civiles a menudo contienen materia orgánica procedente de residuos vegetales o de origen animal.

De hecho, estas propiedades químicas específicas le permiten mejorar la coagulación de las partículas y neutralizar la materia en suspensión. Tambien es siendo evaluado como método para remediar contaminación plástica, como alternativa a arrojar plásticos no deseados a los vertederos.

Un atributo clave de este material son sus cadenas moleculares cargadas positivamente. Cuando se aplica a aguas residuales que contienen una gran cantidad de compuestos y materiales orgánicos, la carga opuesta hace que estos sólidos sean atraídos hacia este polímero natural y se aglutinen. Se forma así el conocido flóculo, que se desprende de la suspensión de forma más rápida y eficaz que sin tratamiento. 

La estructura del polímero natural también ayuda a acelerar el tratamiento porque la estructura de cadena larga puede envolver eficazmente los sólidos suspendidos en agua y aguas residuales, encapsulándolos y uniéndose a ellos para formar flóculos bien definidos. Una vez unidas y envueltas por la estructura del polímero, estas partículas pierden su carga y floculan entre sí formando grupos más grandes.  

¿Qué tipos de polímeros naturales son mejores para los procesos de tratamiento de agua?

Los polímeros naturales se utilizan cada vez más en procesos de tratamiento de agua debido a su biodegradabilidad, baja toxicidad y eficacia. Éstos son algunos de los mejores polímeros naturales para el tratamiento del agua:

  1. Zeoturb: Derivado de la vida marina, Zeoturb es un eficaz polímero bioorgánico sostenible Producto utilizado en procesos de coagulación y floculación. Puede reducir/eliminar trazas de metales pesados, colorantes, algas, sólidos suspendidos y contaminantes orgánicos.

  2. Polímeros a base de almidón: El almidón se puede modificar para crear floculantes eficaces. Estos polímeros son biodegradables y pueden obtenerse de varias plantas, lo que los hace sostenibles.

  3. Alginato: Extraído de cepas específicas de algas, el alginato tiene excelentes propiedades de formación de gel. Se utiliza en el tratamiento de agua por su capacidad para reducir trazas de metales pesados ​​y otros contaminantes.

  4. Goma Guar: Procedente del frijol guar, la goma guar se utiliza como floculante debido a su alta viscosidad y capacidad para formar geles. Es eficaz para eliminar la turbidez y otras partículas en suspensión y mejora la deshidratación de lodos.

  5. Goma Xantham : Producida por la fermentación de glucosa o sacarosa por la bacteria Xanthomonas campestris, la goma xantana se utiliza como agente espesante y floculante. Ayuda en la eliminación de sólidos en suspensión y también mejora la deshidratación de lodos.

  6. Derivados de celulosa: La celulosa modificada, como la carboximetilcelulosa (CMC) y la hidroxietilcelulosa (HEC), se utilizan por su capacidad para unirse a los contaminantes y ayudar a eliminarlos del agua.

  7. Pectina: La pectina, que se encuentra de forma sostenible en las paredes celulares de las frutas, es eficaz para coagular y flocular contaminantes, lo que la hace útil en los procesos de purificación del agua.

Estos polímeros naturales se seleccionan en función de su disponibilidad, rentabilidad y propiedades específicas que los hacen adecuados para diferentes aplicaciones de tratamiento de agua.

Los polímeros orgánicos indicados mejoran la calidad del agua y eliminan sólidos en procesos de tratamiento de aguas y aguas residuales. 

Mesa Zeoturb: Beneficios y Modificaciones 

La siguiente tabla de biopolímeros Zeoturb destaca algunas variaciones populares junto con los beneficios clave de estos polímeros naturales en el tratamiento del agua.

Para que la información sea fácil de navegar, hemos dividido cada aplicación química en cuatro categorías principales: metales pesados, minerales, compuestos orgánicos y contaminantes diversos, junto con técnicas de optimización.

Es importante recordar que el uso de floculación de biopolímeros naturales es solo una posible estrategia de tratamiento y solo se usa para ayudar en la eliminación de contaminantes.

Estos biopolímeros trabajan en sinergia para acelerar y respaldar un plan completo de tratamiento de aguas residuales. Para obtener una eliminación óptima, debe consultar a una empresa de tratamiento, realizar pruebas adecuadas y emplear estrategias adicionales de optimización de procesos de tratamiento de aguas residuales.

Contaminantes EliminadosModificación o mejora químicaSolicitud de tratamiento o beneficio
Cadmio (Cd (II))Alto grado de sustituciónTratamiento de aguas residuales producidas por la minería y la industria pesada.
Plomo (Pb (II)), cobre (Cu(II)) y zinc (Zn(II))Adición de grupos carboximetilo.Trata la contaminación por metales pesados ​​encontrada en la minería y la industria pesada. proceso de tratamiento aguas.
Uranio (U)Adiciones de cadenas laterales hidroxiladas.Tratamiento de la contaminación por metales pesados ​​encontrados en la energía nuclear proceso de tratamiento aguas y aquellas asociadas a proyectos de extracción de minerales.
Mercurio (Hg (II))Adiciones de cadenas laterales hidroxiladas.Tratamiento de la contaminación por metales pesados ​​provenientes de operaciones mineras de oro e instalaciones de tratamiento dental, aunque algunas instalaciones dentales prefieren una técnica de amalgamación al mercurio para los empastes dentales, y se ha alentado a los dentistas a utilizar una alternativa (Agencia de Protección Ambiental de EE. UU.).
Nitratos y fosfatosZeoturb sin mejoraReduce el exceso de fertilizante en agricultura. procesos de tratamiento. Reduce la carga de nitrógeno en las aguas residuales municipales provenientes de aguas residuales y desechos humanos.
TintesAñadir cadenas laterales de etilenamina (EA) Ayuda a reducir la contaminación del color en planta de tratamiento agua de entrada. Reduce la necesidad de dosificación excesiva de cloro.
PFAS ('Forever Chemicals'), micro y nanoplásticosZeoturb sin mejoraMitiga la contaminación por sustancias perfluoroalquiladas (PFAS) y apoya los esfuerzos de limpieza de la contaminación plástica en vías fluviales, procesos de tratamiento, suelos y vertederos.

 

Preguntas frecuentes sobre los beneficios clave de los polímeros naturales en el tratamiento del agua

¿Por qué son importantes los polímeros en el tratamiento del agua?

Los polímeros ayudan a separar los sólidos del componente líquido de las aguas residuales industriales y domésticas, lo que hace que el tratamiento sea mucho más fácil, seguro, sostenible y rentable. Ayuda a reunir esos pequeños sólidos, a menudo invisibles a simple vista, en grupos o flóculos más grandes, mediante una reacción química que altera la carga. 

Para hacer esto de manera más efectiva, los especialistas en tratamiento de agua pueden combinar floculantes poliméricos junto con un coagulante que reúna esos flóculos en una masa más densa de lodo según sea necesario.

¿Cuáles son los beneficios de los polímeros naturales?

El beneficio clave es un menor impacto ambiental: los polímeros naturales provienen de fuentes de materiales renovables y sostenibles, como plantas o productos de desecho animal (Jensen). No provienen de productos de petróleo o gas como los polímeros sintéticos convencionales. 

Por lo tanto, no tienen el bagaje ambiental de los petroquímicos. Otra cosa importante a considerar es que, aunque los polímeros sintéticos eventualmente se descomponen en el suelo o en las instalaciones de tratamiento de agua, tardan mucho más que sus contrapartes más naturales. Además, los residuos potencialmente peligrosos de los polímeros sintéticos pueden causar daños al medio ambiente.

¿Por qué los polímeros naturales son mejores que los polímeros sintéticos?

La diferencia clave es la sostenibilidad (Hagemann) porque se descomponen o degradan mucho más rápidamente. Los productos de descomposición son mucho menos peligrosos para la calidad del agua y más saludables para los organismos que puedan entrar en contacto con ellos. Para los operadores de instalaciones o administradores de plantas que utilizan polímeros naturales para el tratamiento del agua, esto también puede reducir los niveles de toxicidad. Esos niveles de toxicidad son los que utilizan los reguladores al evaluar los límites de los permisos de descarga de aguas residuales, lo que facilita el cumplimiento de los límites del proceso de tratamiento, mejora el éxito general y reduce los riesgos regulatorios de multas.

¿Cuál es la ventaja de utilizar polímeros elaborados a partir de alimentos naturales?

De forma natural los polímeros se originan del  fuentes animales o vegetales e incluyen lignina, ciertos polisacáridos, taninos y alginatos. Por lo tanto, a menudo se puede evitar generarlos mediante un proceso industrial y simplemente obtenerlos de empresas que busquen una eliminación rentable de lo que de otro modo se consideraría residuos industriales. 

Lo que hace que el uso de aplicaciones de polímeros naturales sea tan innovador para los fabricantes industriales, los profesionales de la sostenibilidad, los ingenieros consultores y los expertos medioambientales es que reduce los residuos al mismo tiempo que mejora una variedad de otras operaciones del proceso de tratamiento. Ese atributo de reducción de residuos también tiene grandes implicaciones para la gestión de los vertederos, algo que la mayoría de la gente simplemente no considera (Malik). Este tipo de biorremediación ofrece una gran ventaja para todos.

Conclusión

Mucha gente busca alejarse de los polímeros. En parte, están influenciados por el fomento del miedo por parte de los principales medios de comunicación y las industrias cinematográficas, que han generado una narrativa pública llena de desastres, mentiras dañinas e hirientes sobre estos químicos versátiles, dando a los individuos, a los empresarios e incluso a los formuladores de políticas una perspectiva errónea.

Incorporando polímeros naturales en sus procesos de tratamiento de agua no sólo mejora la eficiencia sino que también reduce significativamente el impacto ambiental. A diferencia de los polímeros sintéticos convencionales derivados de productos derivados del petróleo, los polímeros naturales ofrecen una alternativa sostenible y ecológica. Son biodegradables, de menor toxicidad y, a menudo, provienen de materiales renovables, lo que los hace ideales para diversas aplicaciones industriales.

Genesis Water Technologies está a la vanguardia en la utilización de estos polímeros naturales innovadores para revolucionar el tratamiento del agua y las aguas residuales. Nuestra experiencia en soluciones sustentables garantiza que sus operaciones sean efectivas y ambientalmente responsables.

Póngase en contacto con los especialistas en tratamiento de agua de Genesis Water Technologies hoy al +1 877 267 3699 o por correo electrónico a customersupport@genesiswatertech.com para obtener más información sobre cómo los polímeros naturales como el floculante bioorgánico líquido Zeoturb pueden transformar su proceso de tratamiento de agua o aguas residuales y contribuir a un futuro más sostenible. 

Juntos, allanemos el camino hacia un agua más limpia y un medio ambiente más saludable.