Método para la recuperación de fenol en aguas residuales industriales y su contribución para minimizar el impacto al ecosistema acuático

Abstract

En la actualidad, muchas empresas están dedicadas al rubro de plastificantes moldeables, en las refinerías de petróleo, en la industria de química, en la producción de resinas fenólicas principalmente, que generan efluentes residuales industriales con altas concentraciones de compuestos orgánicos, en donde tienen gran destaque la presencia de sustancias fenólicas. En el proceso de producción de resinas fenólicas, existe como subproducto un destilado con presencia de fenol en altas concentraciones (aproximadamente 5%), que forma parte del efluente residual industrial, siendo esta parte del problema ambiental, que el presente trabajo de investigación propone a la industria una nueva técnica de recuperación, reuso y aporte al ambiente. Sus efectos adversos presentados, el destino final del fenol en el ambiente y su remoción es complicado y difícil por diversos factores: su alta solubilidad en el agua a temperatura ambiente, su habilidad para ionizarse, su baja presión de vapor, su tendencia a la oxidación, por poseer propiedades y características de reactividad, estabilidad y anfotérico (no biodegradable), puede existir en el ambiente sin perder su carácter nocivo en condiciones más drásticas, causando impacto negativo al medio ambiente. El método propuesto propone una nueva tecnología que consiste en recuperar el fenol disuelto en agua industrial a través de una reacción química con hidróxido de sodio, para recuperar como fenolato de sodio, que sirve para reusar en el mismo proceso de la resina fenólica del tipo las novolacas. El destilado secundario del proceso de destilación de la solución fenolato de sodio, aún con trazas de fenol es adsorbido totalmente a través del lecho de carbón activado granulado, que garantiza el destilado residual sin presencia de fenol para su disposición final al alcantarillado o emisor submarino; la misma que contribuye el manejo y minimización de impacto al medio ambiente, en especial al medio acuático. En el mercado existen varios metodologías para la remoción y tratamiento de aguas residuales con presencia de fenol desde la incineración, biodegradación hasta degradación química térmica, siendo los limitantes más resultantes tenemos: la incineración de fenol genera emisiones gaseosas (CO, CO2, vapor de agua, etc.) que aporta a la contaminación de la calidad de aire y al calentamiento global de la planeta tierra; tratamiento de fenol por biodegradación involucra necesidad de contar con un espacio muy grande, con baja concentración de fenol y bacterias pecializadas muy sensibles al cambio de condiciones, que no es aplicable en el tratamiento de aguas residuales industriales con fenol; y el tratamiento por degradación química térmica es muy costoso, a diferencia del método fisicoquímico y absorción con carbón activado propuesto, es eficiente, fácil manejo en el tratamiento de fenol, uso de insumo químico comercial (NaOH y carbón activado granulado) a disposición en el mercado con un costo bajo, haciendo que el método para la recuperación de fenol en aguas residuales industriales propuesto represente al sector industrial una alternativa en el manejo y tratamiento de dicho agua industrial con la finalidad de preservar el ambiente acuático principalmente. Se ha desarrollado una nueva técnica fisicoquímica a nivel de laboratorio con resultado eficiente, es decir, con el método propuesto se ha demostrado la recuperación al 96.17% de fenol en aguas residuales industriales y, el resto de fenol es tratado con la técnica de absorción con carbón activado granulado, con el cual se demuestra una remoción del 100% de fenol en aguas industriales, la misma que contribuye al campo científico y al sector industrial a un manejo, tratamiento y disposición final responsable compatible con la preservación y cuidado al medio ambiente, toda vez que sus aguas residuales industriales se puede disponer al alcantarillado o al cuerpo de agua superficial (mar, río, laguna, etc.), por debajo de los límites permitidos, según las normas del sector correspondiente; por ejemplo, para el Sub Sector Hidrocarburos, hay que disponer las aguas residuales industriales por debajo de los límites permisibles, de acuerdo al Art. 1º del Decreto Supremo Nº 037-2008-PCM “Límites Máximos Permisibles de Efluentes Líquidos para las Actividades del Sub-Sector Hidrocarburos”, a fin de no impactar la calidad de aguas superficiales, en cumplimiento del Decreto Supremo Nº 002-2008-MINAM y la Ley de Recursos Hídricos, la misma que contribuye a un manejo ambiental responsable, que minimiza el impacto al ecosistema acuático. El fenol recuperado a través de la técnica descrito en líneas arriba tiene aplicación en el mismo proceso de producción de resinas fenólicas. También el fenol recuperado puede tener aplicación en el tratamiento de maderas (fabricación de triplay, fabricación de madera prensado, planchas, melanitas, etc.) como preservativos. Con el presente trabajo de investigación en el manejo y tratamiento de fenol en aguas residuales industriales se propone otra herramienta ambiental a las empresas dedicadas en el rubro fenólicas, para que pueden hacer uso de este método en el manejo y tratamiento de estos residuos peligrosos y así evitar contratar empresas EPS-RS para el manejo, tratamiento, transporte y disposición final de dicho residuo peligroso a un relleno de seguridad, de acuerdo al Decreto Supremo N° 057-2004-PCM. Con este aporte se está contribuyendo al manejo ambiental responsable con el medio ambiente, toda vez que no se va disponer la sustancia toxica al ecosistema acuático, que puede impactar negativamente a la flora y fauna acuática. Para llegar a desarrollar la parte experimental, se ha realizado una investigación bibliográfica, fundamentalmente en journals o revistas destinadas a profesionales e investigadores, como así también las comunicaciones hechas en Congresos o Simposios, tesis de doctorado, etc. Esta indagación ha permitido, entre otras cosas, apoyar la investigación que se desea realizar, evitar emprender investigaciones ya realizadas, tomar conocimiento de experimentos ya hechos para repetirlos cuando sea necesario, continuar investigaciones interrumpidas o incompletas, buscar información sugerente, seleccionar un marco teórico para el estudio bibliográfico. El suscrito concluye que el trabajo de investigación desarrollado que es materia de esta tesis, es un eficiente, económico y método fácil en la aplicación en la extracción y separación de fenol en aguas residuales industriales. Es una contribución en el manejo responsable con el ambiente y minimización de sustancias peligrosas que puede impactar negativamente al medio ambiente y, finalmente, es una herramienta de gestión ambiental para el sector industrial para el manejo y minimización de impactos al medio ambiente.

En la actualidad, muchas empresas están dedicadas al rubro de plastificantes moldeables, en las refinerías de petróleo, en la industria de química, en la producción de resinas fenólicas principalmente, que generan efluentes residuales industriales con altas concentraciones de compuestos orgánicos, en donde tienen gran destaque la presencia de sustancias fenólicas. En el proceso de producción de resinas fenólicas, existe como subproducto un destilado con presencia de fenol en altas concentraciones (aproximadamente 5%), que forma parte del efluente residual industrial, siendo esta parte del problema ambiental, que el presente trabajo de investigación propone a la industria una nueva técnica de recuperación, reuso y aporte al ambiente. Sus efectos adversos presentados, el destino final del fenol en el ambiente y su remoción es complicado y difícil por diversos factores: su alta solubilidad en el agua a temperatura ambiente, su habilidad para ionizarse, su baja presión de vapor, su tendencia a la oxidación, por poseer propiedades y características de reactividad, estabilidad y anfotérico (no biodegradable), puede existir en el ambiente sin perder su carácter nocivo en condiciones más drásticas, causando impacto negativo al medio ambiente. El método propuesto propone una nueva tecnología que consiste en recuperar el fenol disuelto en agua industrial a través de una reacción química con hidróxido de sodio, para recuperar como fenolato de sodio, que sirve para reusar en el mismo proceso de la resina fenólica del tipo las novolacas. El destilado secundario del proceso de destilación de la solución fenolato de sodio, aún con trazas de fenol es adsorbido totalmente a través del lecho de carbón activado granulado, que garantiza el destilado residual sin presencia de fenol para su disposición final al alcantarillado o emisor submarino; la misma que contribuye el manejo y minimización de impacto al medio ambiente, en especial al medio acuático. En el mercado existen varios metodologías para la remoción y tratamiento de aguas residuales con presencia de fenol desde la incineración, biodegradación hasta degradación química térmica, siendo los limitantes más resultantes tenemos: la incineración de fenol genera emisiones gaseosas (CO, CO2, vapor de agua, etc.) que aporta a la contaminación de la calidad de aire y al calentamiento global de la planeta tierra; tratamiento de fenol por biodegradación involucra necesidad de contar con un espacio muy grande, con baja concentración de fenol y bacterias pecializadas muy sensibles al cambio de condiciones, que no es aplicable en el tratamiento de aguas residuales industriales con fenol; y el tratamiento por degradación química térmica es muy costoso, a diferencia del método fisicoquímico y absorción con carbón activado propuesto, es eficiente, fácil manejo en el tratamiento de fenol, uso de insumo químico comercial (NaOH y carbón activado granulado) a disposición en el mercado con un costo bajo, haciendo que el método para la recuperación de fenol en aguas residuales industriales propuesto represente al sector industrial una alternativa en el manejo y tratamiento de dicho agua industrial con la finalidad de preservar el ambiente acuático principalmente. Se ha desarrollado una nueva técnica fisicoquímica a nivel de laboratorio con resultado eficiente, es decir, con el método propuesto se ha demostrado la recuperación al 96.17% de fenol en aguas residuales industriales y, el resto de fenol es tratado con la técnica de absorción con carbón activado granulado, con el cual se demuestra una remoción del 100% de fenol en aguas industriales, la misma que contribuye al campo científico y al sector industrial a un manejo, tratamiento y disposición final responsable compatible con la preservación y cuidado al medio ambiente, toda vez que sus aguas residuales industriales se puede disponer al alcantarillado o al cuerpo de agua superficial (mar, río, laguna, etc.), por debajo de los límites permitidos, según las normas del sector correspondiente; por ejemplo, para el Sub Sector Hidrocarburos, hay que disponer las aguas residuales industriales por debajo de los límites permisibles, de acuerdo al Art. 1º del Decreto Supremo Nº 037-2008-PCM “Límites Máximos Permisibles de Efluentes Líquidos para las Actividades del Sub-Sector Hidrocarburos”, a fin de no impactar la calidad de aguas superficiales, en cumplimiento del Decreto Supremo Nº 002-2008-MINAM y la Ley de Recursos Hídricos, la misma que contribuye a un manejo ambiental responsable, que minimiza el impacto al ecosistema acuático. El fenol recuperado a través de la técnica descrito en líneas arriba tiene aplicación en el mismo proceso de producción de resinas fenólicas. También el fenol recuperado puede tener aplicación en el tratamiento de maderas (fabricación de triplay, fabricación de madera prensado, planchas, melanitas, etc.) como preservativos. Con el presente trabajo de investigación en el manejo y tratamiento de fenol en aguas residuales industriales se propone otra herramienta ambiental a las empresas dedicadas en el rubro fenólicas, para que pueden hacer uso de este método en el manejo y tratamiento de estos residuos peligrosos y así evitar contratar empresas EPS-RS para el manejo, tratamiento, transporte y disposición final de dicho residuo peligroso a un relleno de seguridad, de acuerdo al Decreto Supremo N° 057-2004-PCM. Con este aporte se está contribuyendo al manejo ambiental responsable con el medio ambiente, toda vez que no se va disponer la sustancia toxica al ecosistema acuático, que puede impactar negativamente a la flora y fauna acuática. Para llegar a desarrollar la parte experimental, se ha realizado una investigación bibliográfica, fundamentalmente en journals o revistas destinadas a profesionales e investigadores, como así también las comunicaciones hechas en Congresos o Simposios, tesis de doctorado, etc. Esta indagación ha permitido, entre otras cosas, apoyar la investigación que se desea realizar, evitar emprender investigaciones ya realizadas, tomar conocimiento de experimentos ya hechos para repetirlos cuando sea necesario, continuar investigaciones interrumpidas o incompletas, buscar información sugerente, seleccionar un marco teórico para el estudio bibliográfico. El suscrito concluye que el trabajo de investigación desarrollado que es materia de esta tesis, es un eficiente, económico y método fácil en la aplicación en la extracción y separación de fenol en aguas residuales industriales. Es una contribución en el manejo responsable con el ambiente y minimización de sustancias peligrosas que puede impactar negativamente al medio ambiente y, finalmente, es una herramienta de gestión ambiental para el sector industrial para el manejo y minimización de impactos al medio ambiente.

ABSTRACT Nowadays, many companies are engaged in the heading of plasticizers molded in oil refineries, chemical industry, production of phenolic resins mainly generated byindustrial effluents with high concentrations of organic compounds, where they have great highlight the presence of phenolic substances. In the process of production of phenolic resins, exists as a product distilled in the presence of phenol at high concentrations (approximately 5%), which is part of industrial wastewater effluent, with this part of the environmental problem that this paper proposes a industry a new technique for recovery, reuse and contribution to the environment. Its adverse effects submitted, the final destination of phenol in the environment and its removal is complicated and difficult by several factors: its high solubility in water at room temperature, its ability to ionize, low vapor pressure, its tendency to oxidation, to possess properties and characteristics of reactivity, stability and amphoteric (not biodegradable), can exist in the environment without losing its character under more drastic harmful, causing negative environmental impact. The proposed method offers new technology to recover the phenol is dissolved in industrial water through a chemical reaction with sodium hydroxide, to recover as sodium phenolate, which serves to reuse in the same process of the phenolic resin of novolac type . The secondary distillate from the distillation process of the sodium phenolate solution, even with traces of phenol was adsorbed completely through the bed of granular activated carbon, which guarantees the residual distillate without the presence of phenol for disposal or sewer outfall; contributing the same management and minimization of environmental impacts, particularly the aquatic environment. In the market there are several methodologies for the removal and wastewater treatment in the presence of phenol from the incineration, chemical degradation, biodegradation up heat, but still the resulting constraints are: phenol incineration of gaseous emissions (CO, CO2, water vapor, etc..) providing to the pollution of air quality and global warming of the planet earth, treatment of phenol biodegradation involves a need for space very large, low concentration of phenol and specialized bacteria are very sensitive to changing conditions, which is not in the treatment of phenolic industrial wastewater and chemical treatment for thermal degradation is very expensive, unlike the physicochemical and absorption method activated charcoal proposed is efficient, easy to use in the treatment of phenol, using input chemicals (NaOH and granular activated carbon) available on the market at low cost, making the method for the recovery of phenol in wastewater proposed industrial sector represents an alternative in the management and treatment of industrial water in order to preserve the aquatic environment mainly. We have developed a new technique physicochemical laboratorial y technique with an resultat eficient outcome, the proposed method has been shown to 96.17% recovery of phenol in industrial wastewater and the rest of phenol is treated with the technique of absorption granular activated carbon, which is demonstrated with a 100% removal of phenol in industrial waste waters, it contributes to the field of science and industry to management, treatment and disposal charge compatible with the preservation and care of the environment, given that their industrial wastewater to the sewer may be available or surface water body (sea, river, lake, etc.), below the allowable limits, according to relevant industry standards, for example, for the Sub Sector Hydrocarbons must have industrial wastewater below the permissible limits, according to Article 1 of Supreme Decree N º 037-2008-PCM "maximum permissible limits for liquid effluents to the Activities Sub-Sector Oil" to not impact the quality of surface waters in compliance of Supreme Decree N º 002-2008-MINAM and Water Resources Act, it contributes to responsible environmental management, which minimizes the impact to aquatic ecosystems. The recovered phenol through the technique described above is broadly applicable in the same production process of phenolic resins. Phenol recovered can also be applied in the wood's conservation (manufacture of plywood, manufacture of pressed wood, iron, melanites, etc.). This research work in the management and treatment of phenol in industrial wastewater proposed, given other environmental tool to companies engaged in the business phenolic, so they can make use of this method in the management and treatment of these hazardous waste and avoid hiring firms EPS-RS for the management, treatment, transportation and disposal of such hazardous waste to a secure landfill, according to Supreme Decree 057-2004-PCM. With this grant is contributing to environmental management that respects the environment, since it does not have the substance be toxic to aquatic ecosystems, which can negatively impact aquatic flora and fauna. To arrive at developing the experimental part, results from a literature search, mainly in journals or magazines for professionals and researchers, as well as communications made in conferences or symposiums, Doctoral thesis, etc. This research has allowed, among other things, support research that is desired to avoid undertaking research already carried out, to take cognizance of experiments already made to repeat them when necessary, further investigations interrupted or incomplete, seeking information suggestive, select a theoretical framework for the literature review. The undersigned concluyes that the research developed as the main objetive of this thesis is an efficient, economical and easy method for the application during the extraction and separation of phenol in industrial wastewater. It is a contribution to the environmentally responsible management and minimization of hazardous substances that can negatively impact the environment and, finally, is an environmental management tool for industry to manage and minimize environmental impacts.