En el pasado, el único método por el cual se podían eliminar manchas y suciedad de los tejidos era el uso del jabón tradicional. Un jabón es la sal alcalina (generalmente de sodio o potasio) de un ácido graso de cadena larga. Posee dos partes, por un lado, la cola que es lipofílica (afín a las sustancias grasas) y que repele el agua (hidrófoba); por otro lado, la cabeza que es hidrófila (afín al agua) o polar. Las moléculas de jabón rodean la suciedad hasta incluirla en una envoltura que evita que las manchas se adhieran de nuevo a la superficie de los tejidos.

El año 2004 fue un año bisiesto comenzado en jueves en el calendario gregoriano; el año del mono según el horóscopo chino. Del mismo modo, fue designado el Año Internacional del Arroz por el Consejo Económico y Social de las Naciones Unidas.

En este mismo año dos científicos de origen ruso,  André Geim y Konstantin Novoselov, de la Universidad de Manchester en el Reino Unido, encontraron lo que hoy se conoce como grafeno. Este descubrimiento les llevó a estos científico hasta Oslo en el año 2010 para recibir el Nóbel de la Física.

¿QUÉ ES EL GRAFENO?

El grafeno es un alótropo del carbono, un teselado hexagonal plano (como un panal de abeja) formado por átomos de carbono y enlaces covalentes que se forman a partir de la superposición de los híbridos sp(2) de los carbonos enlazados. Entre las propiedades más sobresalientes se encuentran que es transparente, flexible, extraordinariamente resistente, impermeable, abundante, económico y conduce la electricidad mejor que ningún otro metal conocido, el Grafeno tiene muchas propiedades que no se habían encontrado antes en ningún otro material.

Estos científicos, usando un método fácil y barato fueron capaces de separar las diferentes capas del grafito: usando cinta adhesiva una y otra vez, llegaron a obtener una capa del groso de un átomo. Parece mentira pero sí, el groso de una lámina de grafeno es hasta 100.000 veces más fina que una hoja de papel. Mucho pensarán que siendo tan fino será frágil pero se equivocarán ya que este material es hasta 100-200 veces más resistente que el acero, aproximándose a la dureza del diamante.

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APLICACIONES

Tras la realización de varios experimentos, los científicos rápidamente se dieron cuenta que el material que tenían entre manos no era uno cualquiera, ya que este habría las puertas a un mundo lleno de aplicaciones; según sus descubridores innumerables aplicaciones.

Como continuación al artículo anterior, donde se describían someramente las tecnologías implicadas en el tratamiento de residuos sólidos urbanos (RSU), se plantea aquí una breve descripción del estado del arte de los diferentes procesos que se pueden encontrar en este tipo de plantas.

PRETRATAMIENTO

Los residuos son recepcionados en las plantas a través de un sistema de pesaje para conocer la cantidad entrante y posteriormente ya en la planta, los residuos se descargan en fosos o playas de recepción. Estos residuos son desplazados para su manipulación mediante diferentes equipos mecánicos, palas cargadoras, pulpos, cintas transportadoras, etc., hasta ser introducidas en unos equipos denominados trómeles. Estos equipos tienen la misión de romper las bolsas  de basura mediante pinchos instalados en el interior y gracias al giro del equipo ir separando los elementos contenidos en los residuos. Estos equipos disponen de unas paredes agujereadas con un tamaño de malla en los que se separa por tamaños la fracción gruesa ( mayor de 80 mm) de la fracción fina (menor de 80 mm). La fracción gruesa se somete a líneas de triaje obteniendo unos subproductos que son convenientemente almacenados. La fracción fina, donde está la materia orgánica se separa en distintos subproductos que son prensados y expedidos, suele ser tratada con trómeles para separar la materia orgánica del resto de materiales, mediante equipos, como abrebolsas, separadores balísticos y ópticos, equipos de separación magnéticos y corrientes de inducción, obteniéndose unos subproductos que son prensados y expedidos.

El rechazo de estos residuos puede pasar a otros tratamientos como son incineración o gasificación de los plásticos.

La materia orgánica saliente separada del resto de productos debe ser tratada mediante fermentación aerobia (compostaje) o anaerobia (biometanización) Y así conseguir subproductos que se pueden emplear para diferentes usos.

Los equipos utilizados en las plantas actuales conllevan una gran pérdida de materia orgánica que se envía junto con los rechazos. No se ha logrado eliminar gran parte de los plásticos, maderas, arenas, etc. que forman parte del flujo orgánico que más tarde será fermentado y que contaminan el producto de salida y plantean problemas de operación en los procesos posteriores. Concretamente, durante la etapa de fermentación las materias no orgánicas generan comportamientos no deseados. En consecuencia, una mejora en esta fase del proceso revierte en aguas abajo mejorando de manera sustancial todo el rendimiento de la planta, disminuyendo el rechazo y el depósito en vertedero.

BIOMETANIZACIÓN

Aunque la digestión anaerobia es una operación tradicional en tratamiento de aguas residuales industriales y de lodos de depuradora, su aplicación al campo de la fracción orgánica de los RSU es relativamente reciente. El traspaso de tecnología desde el ámbito inicial no ha sido excesivamente afortunado, al no tenerse en cuenta las evidentes diferencias entre los materiales que se alimentan a los distintos sistemas de digestión. Esas diferencias son tanto físicas: (concentración de materia orgánica, porcentaje de sólidos volátiles y totales, viscosidad y densidad del medio de reacción, tamaño de los sólidos,…), como biológicas: (tipo de moléculas a degradar, variabilidad de las alimentaciones, biodegradabilidad de las sustancias alimentadas….). La extrapolación directa de las tecnologías de tratamiento de lodos, sin tener en cuenta las diferencias apuntadas, conduce a errores conceptuales en el diseño, que acaban manifestándose en una operación difícil de los digestores.

En España, en los últimos años, se han construido una treintena de instalaciones de digestión anaerobia de RSU, que mayoritariamente presentan algunos problemas de diseño, operación y mantenimiento. Las técnicas empleadas han venido marcadas por las necesidades de las distintas administraciones siendo elemento común que la mayor parte de las  tecnologías son extranjeras y aplicadas a un tipo de basura muy específica y distinta a la que se produce en España.

En el caso de la biometanización, desde el punto de vista bioquímico los procesos de digestión anaerobia de compuestos solubles son relativamente bien conocidos, existiendo un claro consenso en la comunidad científica respecto a rutas metabólicas, microorganismos implicados y variables que afectan al proceso. El consenso desaparece cuando se trata de materiales sólidos en los que la etapa de hidrólisis (licuefacción) es determinante. Las discrepancias en la bibliografía son evidentes al considerar: cinéticas de hidrólisis, influencia del tamaño de las partículas,  ventajas de separar la fase de hidrólisis, ventajas de utilizar sistemas de hidrólisis térmica y/o química, etc.

Desde el punto de vista técnico, frente a las instalaciones que emulan a las de tratamiento de lodos de depuradora y operan con concentraciones de sólidos moderadas ( 30%) y que se conocen con el nombre genérico de “vía seca”. Las ventajas más notables de la “vía seca” son la necesidad de menores volúmenes de instalación y de menor pretratamiento, con el consiguiente aumento de la productividad de biogás.

En la práctica las mayores limitaciones de los procesos de digestión anaerobia pueden concretarse en:

  • Necesidad de aclarar la influencia de las variables de la etapa de hidrólisis.
  • Establecer claramente la línea de pretratamiento.
  • Mejorar los sistemas de homogeneización.
  • Mejorar los sistemas de purga de sólidos flotantes y sedimentables. 
  • Necesidad de adaptar la tecnología a la realidad de los RSU.

En estos procesos de biometanización lo que se obtiene es por un lado un biogás con unas características determinadas y un producto líquido denominado digesto que debe ser tratado para obtener un compost de calidad.

En España se generan actualmente en torno a 24 millones de toneladas de RSU al año, de las cuales un porcentaje importante únicamente recibe un tratamiento primario, consistente en realizar un reciclaje mínimo seguido de un compostaje y depositando en vertedero ( algo más del 55 %), en contra de las directrices de la Unión Europea, una gran  cantidad de materia orgánica.

En España el Plan Nacional de Residuos Urbanos establece la reducción, reutilización, el reciclaje y las diversas técnicas de aprovechamiento de los residuos, en este orden, como las líneas a intensificar para mejorar la gestión de los residuos. En el caso particular de los residuos depositados en vertederos están regulados por el Real Decreto 1481/2001, donde se establece un plan de reducción de residuos biodegradables enviados a vertedero, estableciendo una cantidad máxima de éstos depositados en vertedero en un 35% de la cantidad total de residuos urbanos biodegradables generados en 1995, antes de julio de 2016. Esto supone que si en la actualidad se están enviando a vertedero unas 14 MTn/año. En el año 2016 sólo deberían ir 4,9 MTn o 0 como ya pasa en algunos países en que debe ser nula la cantidad de residuos biodegradables enviada a vertedero.

Para conseguir dicha meta es necesaria, entre otras actuaciones, la investigación y el desarrollo de los procesos que actualmente existen para poder optimizar la gestión de los residuos alcanzándose unas cuotas de rechazo (residuos que van a vertedero) muchos más bajas de las que la tecnología actual aplicada a las plantas permite.

Evitar y minimizar residuos es lo que está considerándose cada vez más como la solución más ecológica en la gestión de residuos. Todos los tipos de residuos, en especial los peligrosos, se beneficiarían de una mayor aplicación de tecnologías más limpias y eficientes.

El reciclaje está aumentando en los países con buenas infraestructuras en gestión de residuos, pero en muy pocos casos se llega a niveles satisfactorios. Es por ello que las tendencias actuales se centran en actuaciones de mejora de los pretratamiento y los tratamientos que se les da a los residuos en los vertederos de manera que se reduzca el porcentaje de residuos (rechazo) que van a vertedero.

A continuación se exponen de forma somera las principales técnicas empleadas en las diferentes etapas en que se puede dividir la valorización de R.S.U. La figura adjunta representa de forma gráfica los diferentes procesos desde la recepción de los R.S.U. hasta la retirada a  vertedero del residuo del residuo.

 

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Figura 1