3.- REUTILIZACIÓN Y RECICLAJE DE LAS AGUAS RESIDUALES DEPURADAS EN LOS PROCESOS PRODUCTIVOS DE LAS EMPRESAS TEXTILES DEL RAMO DEL AGUA

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1 0.- INTRODUCCIÓN TÍTULO OBJETO TAREAS REALIZADAS 1.- DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA UTILIZADA PARA LOS DIFERENTES PROCESOS PRODUCTIVOS POR LAS EMPRESAS TEXTILES DEL RAMO DEL AGUA ANALÍTICAS REALIZADAS AGUA DEL POZO AGUA DE LA RED MUNICIPAL DATOS BIBLOGRÁFICOS 2.- ESTUDIO CALIDAD DEL AGUA DEPURADA TRATAMIENTOS DE DEPURACIÓN CONVENCIONALES TRATAMIENTOS TERCIARIOS DE DEPURACION CALIDAD DEL AGUA OBTENIDA EN LAS DISTINTAS FASES DE DEPURACIÓN TERCIARIAS CALIDADES DEL AGUA PROBLEMA Calidad del agua reciclada en las industrias de Prato (Italia) Reutilización y Reciclaje de las aguas residuales. Clasificación Agua calidad Agua calidad Agua calidad REUTILIZACIÓN Y RECICLAJE DE LAS AGUAS RESIDUALES DEPURADAS EN LOS PROCESOS PRODUCTIVOS DE LAS EMPRESAS TEXTILES DEL RAMO DEL AGUA PROCESOS DE PREPARACIÓN Pruebas de blanqueo Pruebas de desencolado 3.2- PROCESOS DE TINTURA Tintura con colorantes reactivos Tintura con colorantes directos Tintura con colorantes dispersos Página 1 de 39

2 4.- CONCLUSIONES: LÍMITES ÓPTIMOS DE LOS PARÁMETROS DE CONTAMINACIÓN TABLA RESUMEN: CALIDADES DEL AGUA DEPURADA PARA SU RECICLAJE Y REUTILIZACIÓN EN LOS PROCESOS DEL SECTOR TEXTIL. 5.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFIA NORMATIVA EMPRESAS QUE HAN COLABORADO EN LA ELABORACIÓN DEL ESTUDIO Página 2 de 39

3 TITULO OPTIMIZACIÓN DE LOS NIVELES DE CONTAMINACIÓN DEL AGUA PROCEDENTE DE LOS PROCESOS TEXTILES OBJETO Recientemente, se está contemplando, de manera racional y metódica, la reutilización y el reciclaje del agua para los procesos productivos textiles, fundamentalmente por los siguientes motivos: Prevención ante una inminente futura escasez de agua. Enormes presiones medioambientales en el ámbito jurídico y legislativo. Aumento del coste del agua, que en algunas zonas de España está ya al mismo nivel de algunos países Europeos como Francia y Alemania. Existencia de tratamientos terciarios de depuración más eficientes, que aseguran una mejor calidad del agua para su reutilización y reciclaje. A la vista de la necesidad apremiante de adoptar soluciones rápidas y viables y del interés mostrado por numerosas empresas textiles, surge la necesidad de elaborar el presente proyecto, cuyo objetivo es llevar a cabo una investigación sobre el grado de depuración que es necesario alcanzar para poder reutilizar las aguas residuales textiles, en los distintos procesos productivos. Como resultado final, se pretende establecer los límites óptimos de los parámetros de contaminación (SS, Dureza, DQO, Conductividad), a partir de los cuales, se obtendrán los criterios necesarios para saber cuándo un agua puede ser reutilizada o reciclada y para qué tipo de operaciones y materias textiles. Página 3 de 39

4 TAREAS REALIZADAS 1.- DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA UTILIZADA PARA LOS DIFERENTES PROCESOS PRODUCTIVOS POR LAS EMPRESAS TEXTILES DEL RAMO DEL AGUA En esta fase del estudio se pretende conocer la calidad del agua, utilizada por las empresas de la zona, como materia prima para la consecución de los diferentes procesos productivos. Para ello se realizará una caracterización completa de un agua de pozo y del agua de la red de uno de los municipios de la zona, mediante ensayos analíticos. Se aportan también algunos datos extraídos de la bibliografía existente. Todos los procedimientos de ensayo utilizados para determinar los principales parámetros, se realizan de acuerdo con los métodos recogidos en el Standard Methods for examination of water and waste water, publicados conjuntamente por APHA (American Public Health Association), AWWA (American Water Wroks Association) y WPCF (Water Pollution Control Federation) Analíticas realizadas La caracterización de las aguas consiste en determinar una serie de parámetros que hacen referencia a su composición y propiedades y por tanto a su posible contaminación. - Conductividad; Define la capacidad de una muestra de agua residual para dejar pasar la corriente eléctrica. Depende del contenido de sales disueltas, siendo un indicador de su concentración. La conductividad se mide con un conductímetro normalmente en µs/cm. Un exceso de conductividad, por encima de los µs, provoca la rotura de la emulsión en los colorantes dispersos así como problemas en la igualación de los colorantes directos. - Sólidos Totales en Suspensión (SST); o sólidos filtrables son aquellos que pueden separarse del agua por filtración. Los SST, por encima de los 10 mg/l, provocan manchas y desigualdades en las tinturas. - Turbidez; suministra información respecto a la medida en que la luz es absorbida o dispersada por la materia suspendida en el agua. La medida de la turbidez se realiza con el Turbidimetro. Al igual que los SST, la turbidez debe ser prácticamente nula, ya que las partículas en suspensión provocan manchas y desigualdades en las tinturas. Página 4 de 39

5 - Demanda Química de Oxígeno (DQO); indica el oxígeno necesario para estabilizar la materia orgánica, se define como los mg/l de oxígeno consumidos en la oxidación química de una muestra de agua residual. La DQO, cuanto más baja mejor, pero por encima de los mg/l, es causante de cambios de matiz, degradaciones de color... - ph, es una medida de la concentración de iones hidrógeno en la muestra de agua residual. Proporciona información sobre las reacciones químicas que puedan tener lugar y sobre la actividad biológica de la muestra. - Dureza, las aguas naturales presentan a menudo concentraciones significativas de iones multivalentes particularmente de magnesio (Mg 2+ ) y calcio (Ca 2+ ). La presencia de estos iones provoca problemas de formación de incrustaciones. La dureza en la totalidad de los procesos textiles se ha de eliminar. - Color, el agua no tiene color, la presencia de color en el agua es debida a la existencia de sólidos en suspensión, color aparente y a la presencia de sólidos disueltos, color verdadero. Por ello, el color debe ser menor de los 10 mg Pt-Co/L, para las tinturas claras. - La presencia de hierro y manganeso por encima de 0.3 mg/l, aparición de manchas y barrados Agua de pozo Se ha caracterizado una muestra de agua de pozo de la empresa Colortex 1967, S.L., cuyos resultados se adjuntan a continuación: Parámetros Agua pozo SST (mg/l) < 1 ph (u ph) 7.15 Dureza (ºF) 22 Conductividad (µs/cm) 472 DQO (mg/l) < 5 Turbidez (NTU) 0.03 Color (mg Pt-Co/L) < 5 Hierro (mg/l) < 0.1 Manganeso (mg/l) < 0.05 Página 5 de 39

6 Este agua es descalcificada en dicha empresa mediante descalcificadores y una vez descalcificada se obtiene una dureza que oscila entre mg/l de CaCO 3, (1-2ºF) y una conductividad entre µs/cm Agua de la red municipal Se ha caracterizado una muestra de la red municipal de Cocentaina, cuyos resultados se adjuntan seguidamente: Parámetros Agua pozo SST (mg/l) < 1 ph (u ph) 7.60 Dureza (ºF) 32 Conductividad (µs/cm) 584 DQO (mg/l) < 5 Turbidez (NTU) 0.05 Color (mg Pt-Co/L) < 5 Hierro (mg/l) < 0.1 Manganeso (mg/l) < Datos bibliográficos En la bibliografía existente al respecto se han encontrado los siguientes límites de parámetros para tintura según J. Cegarra y según la experiencia práctica en las industrias textiles. Sin embargo, estos parámetros deben tomarse a título orientativo: Página 6 de 39

7 Parámetros J. Cegarra Agua pozo Agua tinte SST (mg/l) < Dureza (ºF) n.d. Conductividad (µs/cm) DQO (mg/l) 0 < 10 < 5 Turbidez (NTU) < 1 < 1 <1 Color (mg Pt-Co/L) --- < = 10 < = 10 Hierro (mg/l) < 0.3 < = 0.1 < = 0.1 Manganeso (mg/l) < 0.01 < 0.07 < = 0.04 Cuanto mejor sea la calidad del agua para tintura menos problemas se tendrán, pero los procesos se pueden modificar y adaptar. 2.- ESTUDIO CALIDAD DEL AGUA DEPURADA En esta segunda fase del proyecto se estudiaran las calidades obtenidas del agua depurada mediante la combinación de diferentes tratamientos terciarios de depuración, aplicados a las aguas residuales industriales textiles, tras el tratamiento de depuración convencional antes de ser vertidas a la red de alcantarillado municipal Tratamientos de depuración convencionales Las empresas textiles de la zona, en las cuales se ha llevado a cabo el presente estudio, disponen en general unas instalaciones de depuración que integran las siguientes fases o procesos que se describen a continuación: - un desbaste de gruesos, - un desbaste de finos, - un tanque de homogenización y regulador de ph, - un reactor biológico de fangos activados con aireación continua, Página 7 de 39

8 - una etapa de decantación o flotación, - una instalación para la deshidratación de lodos. La calidad de salida del agua tras estos tratamientos es variable, dependiendo de cada empresa pero se adjuntan unos valores medios: Parámetros Agua salida EDAR s industriales textiles SST (mg/l) 120 ph (u ph) 8.02 Dureza (ºF) 38 Conductividad (µs/cm) 3500 DQO (mg/l) 350 Turbidez (NTU) 35 Color (mg Pt-Co/L) 200 Cabe destacar que las empresas que vierten con esta calidad del agua son empresas que ya recuperan agua para algunos procesos auxiliares dentro de la fábrica Tratamientos terciarios de depuración Tras las operaciones convencionales de depuración de las aguas industriales textiles, se han aplicado un conjunto de tratamientos terciarios los cuales integran una planta piloto a escala semindustrial capaz de tratar hasta unos L/h y proporcionar aguas de distintas calidades según las etapas del proceso a las cuales es sometida. Se adjunta seguidamente una descripción detallada de las distintas fases de las que se compone dicha instalación: La primera etapa de depuración comprende un sistema de pretratamiento físico-químico por flotación, separa la materia en suspensión y el color a través de un tratamiento con reactivos y burbujas de aire. El lodo producido en esta etapa se dirigirá a la unidad de tratamiento de lodos existente ya en la fábrica. Página 8 de 39

9 El fenómeno físico de la flotación, se consigue mediante la introducción de aire en el líquido. El uso de polímeros aumenta significativamente la carga de sólidos aplicable y la captura de los mismos, ya que se producen todo tipo de procesos físico-químicos de coagulación y floculación. La descripción técnica de esta etapa comprende los siguientes componentes: - Bomba P1, es la bomba de alimentación de la planta, la cual impulsa el agua residual a través del mezclador antes de pasar al flotador. - Mezclador, formado por un tubo de PVC de 1 pulgada, doblado haciendo eses, (como puede observarse en la Foto 1). El agua es impulsada mediante la bomba P1, a través del mismo, al tiempo que se le introducen lateralmente los reactivos, coagulante y floculante, y la recirculación de agua del flotador que lleva aire disuelto. Se consigue con esta etapa optimizar el rendimiento y la eficacia del flotador, puesto que el agua a depurar entra completamente preparada al mismo. - El Flotador es lamelar con recirculación, de acero inoxidable. Dispone de un sistema de extracción de lodo flotante, un sistema de aire comprimido que trabaja entre 1,8 y 3,5 bares de presión y un sistema difusores de micro burbujas. El flotador está diseñado para tratar un caudal entre de 2,5-3,0 m 3 /hora. Lleva incorporado un Motor palas arrastre, que provoca el movimiento de las palas que arrastran los flóclulos de la parte superior del flotador. - Bomba P2, es la bomba encargada de la recirculación del flotador. El agua se extrae de la parte inferior del flotador y se mezcla con el aire formándose las microburbujas que se introducen en el mezclador. Foto 1. Página 9 de 39

10 La siguiente etapa, consiste en una filtración, el agua se filtra a través de un filtro de arena, el cual retiene la materia en suspensión que haya quedado tras el proceso de separación por flotación. Se trata de un filtro de arena de diámetro 24,71 de fibra de vidrio reforzada. El relleno del filtro es de arena de sílica con granulación de 0.5 mm. Foto 2 La siguiente etapa, consiste en una separación membranal primaria al nivel de ultrafiltración. El agua del filtro de arena, será bombeada por unidad de presión (bomba P4) a la fase de membranas tipo RM, membranas de bajo corte, que rechazarán la materia orgánica en suspensión y el color que aún quede de las fases anteriores. Para la limpieza de las mismas se utiliza una disolución de hipoclorito sódico y sosa cáustica. El permeado tratado en la fase de Ultrafiltración, es filtrado a través de unos filtros de carbón activo (Chemivron F-200), impidiendo que las moléculas de cloro, que no fueron rechazadas en el proceso anterior, entren a la fase de Ósmosis Inversa y la estropeen. Esta etapa, por tanto, es una fase de seguridad, para mantener el buen funcionamiento de la fase de Ósmosis. Tras la filtración a través del carbón activo, el agua pasa a través de otra unidad de filtración de 5 micras, que retendrá cualquier partícula de carbón, para que no entre en la fase de Ósmosis. Hasta aquí se tratarán aproximadamente litros/hora, de los cuales litros/hora, serán agua de una segunda calidad para operaciones auxiliares y operaciones de limpieza y lavado en la fábrica. El resto se dirigirá a las membranas de Ósmosis Inversa. Página 10 de 39

11 qr1 = 500 l/h Rechazo Agua calidad 2ª Rechazo qr2 = 500 l/h Q UF q 1 OI q2 = 1 m2/h Agua osmotizada Figura 1 La Ósmosis Inversa está compuesta de una unidad de bombeo a alta presión y membranas de ósmosis inversa, 4 cartuchos de poliamida FILMTEC BW Se rechazarán las sales disueltas del agua de entrada a esta fase, obteniéndose unos litros/hora de permeado con una conductividad de inferior a los 200 µs/cm y un rechazo entre los litros/hora Calidad del agua obtenida en las distintas fases de depuración terciarias. Tras hacer pasar las aguas residuales industriales textiles a través del conjunto de tratamientos descritos en el apartado anterior se obtienen los siguientes resultados, cabe destacar que los datos aportados son valores medios: Página 11 de 39

12 Parámetros E. DAF S. DAF S FA P. UF S CA P. OI ph u ph Turbidez NUT < 0.05 < COND a 20 ºC µs DQO mg O 2 /l < 15 SST (mg/l) < 1 < 1 Color (Pt/Co) Dureza total (ºF) < 0.5 La calidad del agua tratada está directamente relacionada con la carga contaminante inicial de la misma, pero con este conjunto de etapas se obtiene una reducción de contaminantes bastante proporcional. Gráfico 1 PORCENTAJE ELIMINACIÓN (%) E. DAF S. DAF S. F.A. P. UF S. C.A. P. OI TURBIDEZ (NUT) DQO (mgo2/l) Color (Pt/Co) Siendo en el gráfico 1: E. DAF: Entrada al flotador. S DAF: Salida al flotador. S. F.A.: Salida filtro de arena. P. UF: Permeado Ultrafiltración S. C.A.: Salida carbón activo P. OI: Permeado ósmosis inversa Página 12 de 39

13 La calidad del agua osmotizada es comparable a la del agua destilada y se obtienen resultados completamente satisfactorios para cualquier aplicación industrial. Así que se sustituyen las membranas de ósmosis inversa por unas de nanofiltración, con el fin de conseguir una calidad de agua inferior, a cambio de un menor coste energético. Los resultados medios obtenidos en este caso serán: Parámetros E. DAF S. DAF S FA P. UF S CA P. NF ph u ph 8,02 7., 9 7,86 7,86 7,83 6,85 Turbidez NUT < 0.05 < 0,05 < 0,05 COND a 20 ºC µs DQO mg O 2 /l SST (mg/l) < 1 < 1 Color (Pt/Co) Dureza total (ºF) Calidades del agua problema Calidad del agua reciclada en las industrias de Prato (Italia) Se considera interesante hacer referencia al conocido caso de la ciudad de Prato en Italia, donde se recupera el agua de la depuradora municipal para ser reciclada directamente a los procesos industriales textiles (previa descalcificación) y a la red contraincendios. Esta práctica viene realizándose con gran éxito desde el año 1990 y por ello se adjunta la calidad del agua suministrada: Página 13 de 39

14 Parámetro (U.M.) Valor medio (Año 2001) ph 7,6 Potencial Redox (mv) 149 Materia en suspensión (mg/l) 1-2 Conductividad (µs/cm) Color filtrado (abs/cm) U.V. 254 nm (abs/cm) 0,180 Turbidez (f.t.u.) 1,3 DBO 5 (mg/l) Alcalinidad total (meq/l) 4,7 Dureza total (ºF) 27,8 Cloruros (mg/l) 249 N-amoniacal (mg/l) 3,14 N-Nitrico (mg/l) 2,4 DQO (mg/l) 32 Al principio de ponerse en marcha la instalación se recuperaba directamente el agua tratada, sin mezclarla en ninguna proporción con el agua del río, pero pronto el sistema se saturó de sales convirtiendo al agua depurada, en agua no apta para su reciclaje en la industria. Por esta razón se toma una proporción del agua del río entre el 30-40%, que depende de la salinidad del agua suministrada por la EDAR municipal ( µS) así como de la cantidad de agua que lleva el río (salinidad del agua del río µs), con el fin de suministrar a la industria el agua con una conductividad medianamente constante entre µs. Página 14 de 39

15 MAQUETA TRATAMIENTO TERCIARIO PRATO Al agua que se toma del río, se le hace un primer tratamiento con filtros de arena, antes de mezclarla con el agua de la salida del tratamiento terciario de afino. SALIDA AGUA RESIDUAL DEPURADA TRATAMENTO TERCIARIO PRATO. Página 15 de 39

16 Reutilización y Reciclaje de las aguas residuales. Clasificación Es necesario detallar la diferencia que existe entre ambos conceptos antes de avanzar en el tema de la recuperación de las aguas residuales. Se habla de reutilización de aguas residuales depuradas, cuando son utilizadas en aplicaciones diferentes de las que habían tenido antes de su depuración. Operaciones de limpieza. Por otro lado, cuando nos referimos a reciclado de aguas residuales, hablamos de la utilización de las mismas, en aplicaciones similares a las que habían tenido antes de su depuración. Cabecera de proceso. Esta terminología permite establecer una primera clasificación de las aguas residuales depuradas para su recuperación: - Agua de calidad 1: Agua de la mejor calidad para procesos de tintura. - Agua de calidad 2: Agua de inferior calidad para procesos de preparación en especial: descrudado, desencolado (excepto para poliacrilatos), mercerizado, carbonizado y blanqueo. Así como agua para los primeros lavados. - Agua de calidad 3: Agua para lavado de máquinas y moldes. La calidad del agua para los diferentes procesos, depende de las características objetivas, pero también subjetivas y de la correcta elección de los colorantes y productos auxiliares Agua calidad 1: Partiendo de la clasificación hipotética descrita en el apartado anterior para empezar a trabajar, se cataloga el agua de calidad 1 a la obtenida con el conjunto de tratamientos expuesto en los apartados anteriores: - Físico-químico con eliminación del color mediante la adición de productos químicos y separación de sólidos mediante la flotación. - Filtración de Arena - Membranas de Ultrafiltración - Carbón activo - Membranas de nanofiltración Página 16 de 39

17 Tras la aplicación de estas operaciones se obtiene una calidad media de: Parámetros P. NF ph u ph 6,85 Turbidez NUT < 0,05 COND a 20 ºC µs DQO mg O 2 /l 21 SST (mg/l) < 1 Color (Pt/Co) 25 Dureza total (ºF) 9 Esta agua será la que se recicla pero diluyéndola al 50% con agua descalcificada y añadiéndole 2 g/l de cloruro sódico con el fin de aumentar la concentración de sales en disolución y por tanto la conductividad. Con esta dilución preparada se realizan todas las tinturas con colorantes directos, dispersos y reactivos. La calidad final de este agua problema será: Parámetros Calidad 1 (NF) ph u ph 6,50 Turbidez NUT < 0,05 COND a 20 ºC µs DQO mg O 2 /l 12 SST (mg/l) < 1 Color (Pt/Co) 15 Dureza total (ºF) 4 Página 17 de 39

18 Agua calidad 2: Se cataloga el agua de calidad 2 a la obtenida con el conjunto de tratamientos expuesto en los apartados anteriores tras las membranas de ultrafiltración, es decir: - Fisico-químico con eliminación del color mediante la adición de productos químicos y separación de sólidos mediante la flotación. - Filtración de Arena - Membranas de Ultrafiltración Tras la aplicación de estas operaciones se obtiene una calidad media de: Parámetros Calidad 2 (UF) ph u ph 7.86 Turbidez NUT < 0.05 COND a 20 ºC µs DQO mg O 2 /l 50 SST (mg/l) 1-2 Color (Pt/Co) 80 Dureza total (ºF) 38 Se considera esta agua como el agua problema con el cual se realizan todas las pruebas experimentales correspondientes a los procesos de preparación, blanqueo, descrudado, desencolado Se partirá de esta agua tal cual en un principio sin realizar ningún tipo de diluciones. Página 18 de 39

19 Agua calidad 3: El agua de calidad 3, podría asimilarse al agua obtenida tras el tratamiento físico-químico terciario y la filtración de arena. Con este tipo de aguas no se ha llevado a cabo ninguna etapa experimental, ya que en algunas empresas textiles de la zona el agua que se está recuperando es de esta calidad y ya hace varios años que hacen uso de ella para las operaciones de limpieza, dentro de la fábrica de forma exitosa. Parámetros Calidad 3 ph u ph 7,9 7,86 Turbidez NUT COND a 20 ºC µs DQO mg O 2 /L SST (mg/l) Color (Pt/Co) Dureza total (ºF) REUTILIZACIÓN Y RECICLAJE DE LAS AGUAS RESIDUALES DEPURADAS EN LOS PROCESOS PRODUCTIVOS DE LAS EMPRESAS TEXTILES DEL RAMO DEL AGUA En esta etapa del proyecto se han realizado toda una serie de operaciones del proceso textil, a escala de laboratorio, haciendo uso de las diferentes aguas problema descritas en los apartados anteriores y utilizando las recetas y fórmulas reales de algunas industrias que han colaborado gratamente en la elaboración del presente estudio. Dichas fórmulas y recetas no serán expuestas en este documento debido a la confidencialidad de las mismas. Página 19 de 39

20 3.1.- Procesos de preparación Dentro de los procesos de preparación textiles se ha centrado el estudio en dos de los más importantes: el Blanqueo y el desencolado enzimático Pruebas de blanqueo: Existen algunas impurezas en el tejido de tipo leñoso y coloreadas que si la materia textil a procesar debe quedar blanca o teñirse en colores claros, es necesario eliminar estas impurezas mediante el empleo de agentes oxidantes. Esta operación recibe el nombre de blanqueo. Condiciones de ensayo: - Materia textil a procesar: tejido de loneta algodón/poliéster 50/50%. - Agente oxidante: Agua oxigenada 50%. - Otros auxiliares: Sosa líquida 50%, perestabilizador, detergentes - Aparato: Redkrome - Tiempo: 30 minutos - Temperatura: 100ºC - Nº de probetas ensayadas: 15 Siguiendo dichas condiciones, se realizaron tres experiencias: Experiencia A: haciendo uso del agua de pozo descalcificada Experiencia B: haciendo uso del agua descrita como agua de calidad 2. Experiencia C: haciendo uso del agua de calidad 2, diluida al 50% con agua de pozo descalcificada. Resultados obtenidos: Los resultados han sido muy buenos ya que mediante una inspección visual no se aprecia ninguna diferencia entre los tejidos blanqueados con las diferentes aguas descritas. Para corroborar esta impresión se midió el grado de blanco de los tejidos ensayados. Página 20 de 39

21 Grado de Blanco CIE Referencia Blancura Tejido Original 29,3 Tejido 6A 75,8 Tejido 8A 70,8 Tejido 2B 77,7 Tejido 11B 74,0 Tejido 8C 79,0 Tejido 9C 78,5 Iluminante: D65/10 La letra de la referencia de cada tejido hace alusión a la experiencia realizada. Según esto y observado los resultados de blancura, se puede afirmar que no existe diferencia entre los distintos tipos de tejidos ensayados haciendo uso del agua de pozo descalcificada (Tejidos 6A y 8A) y haciendo uso del agua depurada en distintas proporciones (Tejidos 2B, 11B, 8C y 9C) Pruebas de desencolado: La materia prima o sustrato, contiene impurezas tanto naturales como adicionadas. Las primeras, se producen como consecuencia del ciclo biológico de la fibra textil (fibras naturales), y deben eliminarse en el proceso de descrudado. Las impurezas adicionadas, se incorporan en los procesos de fabricación o se requieren para facilitar las operaciones de hilatura y/o tejeduría eliminándose mediante el proceso de desencolado. Las impurezas adicionadas están constituidas por los aceites empleados en el proceso de hilatura y los encolantes utilizados para los hilos de urdimbre. Los encolados utilizados generalmente son: almidones y derivados, Carboximetilcelulosa, Alcohol de polivinilo, Acetao de polivinilo, Polímeros acrílicos y poliéster solubles. Página 21 de 39

22 Se van a realizar dos tipos de desencolado: Desencolado enzimático por impregnación y reposo y Desencolado enzimático por agotamiento. Desencolado Enzimático por impregnación y reposo Condiciones de ensayo: - Materia textil a procesar: tejido de loneta algodón/poliéster 50/50% y algodón 100% - Agente encolante: mezclas de alcohol pilivinilico y carboxi-metil celulosa - Reactivo: Tanazym - Tiempo reposo : 6 horas - Nº de probetas ensayadas: 4 Siguiendo dichas condiciones, se realizaron dos experiencias: Experiencia A: haciendo uso del agua de pozo descalcificada Experiencia B: haciendo uso del agua descrita como agua de calidad 2. Desencolado Enzimático por agotamiento Condiciones de ensayo: - Materia textil a procesar: tejido de loneta algodón/poliéster 50/50% y algodón 100% - Agente encolante: mezclas de alcohol pilivinilico y carboxi-metil celulosa - Reactivos: Tanazym, Antibacol y Complex - Aparato: Redkrome - Tiempo proceso : 1 hora - Temperatura: 90ºC - Lavado: con agua caliente 90ºC durante 30 minutos. - Nº de probetas ensayadas: 4 Página 22 de 39

23 Siguiendo dichas condiciones, se realizaron dos experiencias: Experiencia C: haciendo uso del agua de pozo descalcificada Experiencia D: haciendo uso del agua descrita como agua de calidad 2. Resultados obtenidos: Los resultados obtenidos se han evaluado cualitativamente y cuantitativamente. Evaluación cualitativa: El alcohol polivinilico reacciona químicamente con una disolución de yoduro potásico dando lugar a la aparición de manchas de color azul claro. Al añadir algunas gotas de esta disolución a los tejidos sin desencolar aparecen las citadas manchas, mientras que al repetir la operación sobre los tejidos ensayos estas manchas no viran de color. Del mismo modo ocurre con la Carboxy-metil celulosa (CMC) pero en este caso la disolución reactiva consiste en el azul de metileno en disolución con ácido acético glacial. La presencia de encolante da lugar a la aparición de manchas grises sobre el tejido y la no presencia evita el viraje de color del reactivo indicador. Evaluación cuantitativa: Se realiza una extracción del posible encolante que ha quedado retenido en los tejidos tras el proceso de desencolado con las dos clases de agua, la depozo y la reciclada calidad 2. La extracción se realiza a reflujo durante 3 horas con éter de petróleo 40-60º. Se elimina el disolvente en exceso que queda en el tejido mediante evaporación en una estufa de circulación forzada a 100ºC. Conociendo el peso inicial y el final del tejido se calcula el porcentaje de encolante que queda en el mismo. Página 23 de 39

24 Cuantificación del encolante Referencia % Encolante Tejido Original 1,2 Tejido 1A 0,05 Tejido 3B 0,08 Tejido 2C 0,09 Tejido 3D 0,1 Eter petróleo 40-60º Se considera que un tejido ha quedado bien preparado tras el proceso de desencolado cuando el porcentaje de desencolante está por debajo del 0,2%. Según esto se concluye que las pruebas de desencolado también han salido satisfactoriamente. No existe diferencia entre utilizar el agua de pozo descalcificada (Tejido 1A y Tejido 2C) y entre reciclar el agua residual depurada (Tejido 3B y Tejido 3D) en este tipo de procesos Procesos de tintura Se han realizado procesos de tintura con colorantes reactivos, colorantes directos y colorantes dispersos. Como se ha comentado con anterioridad las fórmulas de tintura corresponden a un proceso real industrial y por tanto no se mostrarán con detalle en el presente estudio debido a la confidencialidad de las mismas Tintura con colorantes reactivos Los colorantes reactivos son capaces de fijarse a la celulosa mediante enlaces covalentes, asegurando así una buena solidez al lavado. La composición del baño de tintura está formada inicialmente por el colorante y el electrolito, en este momento tiene lugar, la difusión del colorante hacia el interior de la fibra. A continuación se añade el álcali, iniciándose la fijación del colorante a la fibra. Completada la etapa de fijación el tejido se lava para eliminar el colorante hidrolizado. Página 24 de 39

25 Condiciones de ensayo: - Materia textil a procesar: Tejido de algodón 100% ya blanqueado y tejido de loneta algodón/poliéster 50/50% blanqueado con el agua reciclada. - Colorante: Azul turquesa Remazol G 133% - Auxiliares: Cotemoll RNF, Antibacol Jet, Cloruro sódico, Carbonato sódico - Tiempo: 240 minutos - Lavado: Plexene APR, Sosa cáustica líquida al 50%. - Aparato: Redkrome - Nº de probetas ensayadas: 8 Siguiendo dichas condiciones, se realizaron dos experiencias: Experiencia A: haciendo uso del agua de pozo descalcificada Experiencia B: haciendo uso del agua descrita como agua problema de calidad 1. Resultados obtenidos: Los resultados de las tinturas fueron muy buenos puesto que no se ha encontrado diferencia entre las tinturas realizadas en la experiencia A (agua de pozo descalcificada) y las tinturas realizadas en la experiencia B (agua reciclada de calidad 1). Se adjuntan las fotos de las probetas ensayadas en las que al examinarlas en la cabina de luces no se observa ningún tipo de defecto como barrados ni manchados ni ninguna desigualdad en las tinturas. Página 25 de 39

26 PROBETAS ENSAYADAS: Tejido de algodón 100% PROBETAS ENSAYADAS: Tejido loneta algodón/poliéster 50/50%, blanqueado con agua reciclada. Página 26 de 39

27 Para evaluar la calidad de las tinturas se han llevado a cabo los ensayos de solideces: - Solidez de las tinturas al frote, según la Norma UNE-EN ISO 105-X12, en la que se especifica un método para determinar la resistencia de las tinturas en los textiles de cualquier naturaleza frente al frote y a la descarga sobre otros materiales. Se frotan las probetas del textil con un tejido normalizado seco y otro mojado. - Solidez de las tinturas al agua, según la norma UNE-EN ISO 105-E01, en la que se especifica un método para determinar la resistencia de las tinturas en los textiles de cualquier naturaleza al sumergirlos en el agua. Las probetas en contacto con los tejidos testigo se mojan en agua, se escurren un poco y se dejan entre dos placas de resina acrílica durante 4 horas a 37 ºC, soportando un peso de 12,5 kpa. Posteriormente se sacan, se separan de las placas de acrílica y se dejan secar para poder valorarlas. Se ha evaluado la descarga de las probetas ensayas sobre los tejidos testigo (tejidos en crudo de las diferentes materias textiles, estandarizadas) y la degradación de las mismas mediante las escalas de grises de degradación y descarga según las Normas Internacionales ISO 105-A02:1993, ISO 105- A03:1993 respectivamente. Se adjuntan los resultados obtenidos: SOLIDEZ DE LAS TINTURAS AL FROTE Norma UNE-EN ISO 105-X12:1996 Aparato: Crockmeter Referencia Sentido Descarga en Seco Descarga en Mojado TEJIDO Urdimbre 5 5 ALGODÓN 100% (Turquesa) Trama 5 5 TEJIDO LONETA Urdimbre 5 5 ALGODÓN/POLIESTER 50/50% BLANQUEADO Trama 5 5 CON AGUA RECICLADA (Turquesa) Página 27 de 39

28 SOLIDEZ DE LAS TINTURAS AL AGUA Norma UNE-EN ISO 105-E01: 1996 Aparato: Perspirometer Referencia Degradación Descarga Algodón Lana TEJIDO ALGODÓN 100% (Turquesa) Algodón Poliéster TEJIDO LONETA ALGODÓN/POLIESTER 50/50 BLANQUEADO CON AGUA RECICLADA (Turquesa) Los resultados de los ensayos de solidez de las tinturas tanto al frote como al agua han salido muy satisfactorios, puesto que no existe ningún tipo de descarga ni degradación Tintura con colorantes directos: Son sales sódicas de ácidos sulfónicos, compuestos azo. Poseen una afinidad directa sobre fibras celulósicas frecuentemente se les llama colorantes substantivos. Página 28 de 39

29 Condiciones de ensayo: - Materia textil a procesar: Tejido de algodón 100% ya blanqueado y tejido de loneta algodón/poliéster 50/50% blanqueado con el agua reciclada. - Colorante: Amarillo Sirius KCF - Auxiliares: Fijador, Cibafix ECO, Cloruro sódico sólido. - Tiempo: 200 minutos - Aparato: Redkrome - Nº de probetas ensayadas: 8 Siguiendo dichas condiciones, se realizaron dos experiencias: Experiencia A: haciendo uso del agua de pozo descalcificada Experiencia B: haciendo uso del agua descrita como agua problema de calidad 1. Resultados obtenidos: En este caso también se obtuvieron unas tinturas de muy buena calidad ya que no se ha encontrado diferencia entre las tinturas realizadas en la experiencia A (agua de pozo descalcificada) y las tinturas realizadas en la experiencia B (agua reciclada de calidad 1). Se adjuntan las fotos de las probetas ensayadas en las que al examinarlas en la cabina de luces no se observa ningún tipo de defecto como barrados ni manchados ni ninguna desigualdad en las tinturas. Página 29 de 39

30 PROBETAS ENSAYADAS: Tejido de algodón 100% Del mismo modo que en el apartado anterior, para evaluar la calidad de las tinturas, se han llevado a cabo los ensayos de solideces: - Solidez de las tinturas al frote, según la Norma UNE-EN ISO 105-X12: Solidez de las tinturas al agua, según la norma UNE-EN ISO 105-E01: 1996 Se ha evaluado la descarga de la probeta ensaya sobre los tejidos testigo (tejidos en crudo de las diferentes materias textiles, estandarizadas) y la degradación de la misma mediante las escalas de grises de degradación y descarga según las Normas Internacionales ISO 105-A02:1993, ISO 105- A03:1993 respectivamente. Se adjuntan los resultados obtenidos: Página 30 de 39

31 SOLIDEZ DE LAS TINTURAS AL FROTE Norma UNE-EN ISO 105-X12:1996 Aparato: Crockmeter Referencia Sentido Descarga en Seco Descarga en Mojado TEJIDO Urdimbre 5 5 ALGODÓN 100% (Amarillo) Trama 5 5 TEJIDO LONETA Urdimbre 5 5 ALGODÓN/POLIESTER 50/50% BLANQUEADO Trama 5 5 CON AGUA RECICLADA (Amarillo) Página 31 de 39

32 SOLIDEZ DE LAS TINTURAS AL AGUA Norma UNE-EN ISO 105-E01: 1996 Aparato: Perspirometer Referencia Degradación Descarga Algodón Lana TEJIDO ALGODÓN 100% (Amarillo) Algodón Poliéster TEJIDO LONETA ALGODÓN/POLIESTER 50/50 BLANQUEADO CON AGUA RECICLADA (Amarillo) Según los resultados obtenidos se puede afirmar que estas tinturas también tienen muy buena solidez del color, sin que interfiera para nada, en el resultado final, el uso de agua residual depurada como materia prima del proceso de tintura Tintura con colorantes dispersos Son suspensiones de compuestos orgánicos de partícula muy fina, con muy poca solubilidad al agua. La tintura de fibras de poliéster, requiere temperaturas elevadas de hasta 140ºC para que la velocidad de tintura sea apreciable, o bien utilizar transportadores (carriers), que actúan como plastificante aumentando la velocidad de tintura y la saturación dela fibra, para poder teñir a temperatura de ebullición. Página 32 de 39

33 Condiciones de ensayo: - Materia textil a procesar: Tejido de poliéster 100% ya blanqueado. - Colorante: Rubi Dianix S-2G 150%. - Auxiliares: Tanacid SAP, Amidogal E-SC. - Tiempo: 170 minutos - Lavado: Reductor - Aparato: Redkrome - Nº de probetas ensayadas: 8 Siguiendo dichas condiciones, se realizaron dos experiencias: Experiencia A: haciendo uso del agua de pozo descalcificada Experiencia B: haciendo uso del agua descrita como agua problema de calidad 1. Resultados obtenidos: Al igual que en los casos anteriores las tinturas con colorantes dispersos también han dado muy buenos resultados al utilizar el agua depurada (calidad 1), como viene reflejado en los resultados de los ensayos de solideces realizados a las probetas ensayadas. Se adjuntan las fotos de las probetas ensayadas en las que al examinarlas en la cabina de luces no se observa ningún tipo de defecto como barrados ni manchados ni ninguna desigualdad en las tinturas. Sólo cabe señalar una pequeña pérdida de brillo en el tejido tintado con el agua reciclada. Página 33 de 39

34 PROBETA ENSAYADA: Tejido poliéster 100% Del mismo modo que en los otros dos tipos de tinturas, para evaluar la calidad de las mismas, se han llevado a cabo los ensayos de solideces: - Solidez de las tinturas al frote, según la Norma UNE-EN ISO 105-X12: Solidez de las tinturas al agua, según la norma UNE-EN ISO 105-E01: 1996 Se ha evaluado la descarga de la probeta ensaya sobre los tejidos testigo (tejidos en crudo de las diferentes materias textiles, estandarizadas) y la degradación de la misma mediante las escalas de grises de degradación y descarga según las Normas Internacionales ISO 105-A02:1993, ISO 105- A03:1993 respectivamente. Página 34 de 39

35 Se adjuntan los resultados obtenidos: SOLIDEZ DE LAS TINTURAS AL FROTE Norma UNE-EN ISO 105-X12:1996 Aparato: Crockmeter Referencia Sentido Descarga en Seco Descarga en Mojado TEJIDO Urdimbre 5 5 ALGODÓN 100% (Rubi) Trama 5 5 SOLIDEZ DE LAS TINTURAS AL AGUA Norma UNE-EN ISO 105-E01: 1996 Aparato: Perspirometer Referencia Degradación Descarga Algodón Poliéster TEJIDO POLIESTER 100% (Rubi) Al igual que en los dos casos anteriores, los resultados obtenidos son muy satisfactorios pudiéndose afirmar que estas tinturas, también tienen muy buena solidez del color, sin que interfiera para nada, en el resultado final, el uso de agua residual depurada como materia prima del proceso de tintura. Página 35 de 39

36 4.- CONCLUSIONES: LÍMITES ÓPTIMOS DE LOS PARÁMETROS DE CONTAMINACIÓN Tras realizar este estudio se llega a la conclusión, no sólo por todas las pruebas experimentales que se han venido realizando sino también por la experiencia práctica real de la industria textil de Prato en Italia, que es posible recuperar el agua residual depurada en los procesos textiles. Es muy importante que la materia orgánica sea la mínima posible así como la materia en suspensión y el color, parámetros que pueden ocasionar barrados y aparición de manchas sobre todo en las tinturas de colores claros. El parámetro de la conductividad debe controlarse pero no es necesario que alcance los niveles del agua de pozo, puesto que como se ha demostrado en las sucesivas experiencia pueden utilizarse aguas con conductiviades de µs/cm, incluso para tintar el poliéster. Cabe señalar que aunque en este estudio se ha evaluado la calidad final de la materia textil procesada mediante una serie de procesos textiles reales a escala de laboratorio, estos procesos pueden ser susceptibles de ser modificados con el fin de adaptarse a las nuevas condiciones de trabajo. Otra cuestión importante a tener en cuenta es que aunque una determinada calidad de agua pueda ser reciclada en los procesos textiles, es necesario que esta esté lo suficientemente limpia para no crear problemas en las conducciones, debido a la materia orgánica presente, sólidos en suspensión, dureza, conductividades, etc..., que pueden estar relacionados, entre otros, con las aparición de organismos patógenos, creación de incrustaciones, películas y films orgánicos El presente estudio concluye con una tabla resumen, que se adjunta a continuación, en la que figuran los parámetros que caracterizan el agua residual depurada para su reciclaje y reutilización, agrupados formando tres calidades distintas de aguas 1, 2 y 3, para las diferentes operaciones del proceso productivo textil, tal y como se ha descrito en el Apartado 2.4. del presente estudio. Página 36 de 39

37 TABLA RESUMEN: CALIDADES DEL AGUA DEPURADA PARA SU RECICLAJE Y REUTILIZACIÓN EN LOS PROCESOS DEL SECTOR TEXTIL. Parámetros Agua calidad 1 Agua calidad 2 Agua calidad 3 SST (mg/l) < 10 Dureza (ºF) < 6 ºF < 6 ºF 6ºF Conductividad (µs/cm) DQO (mgo 2 /L) < 50 < 100 < 300 Turbidez (NTU) < 1 < 1 < 1 Color (mg Pt-Co/L) < 15 < 100 < 100 Tensoactivos No se detecten No interfieren No interfieren Aceites y grasas No se detecten No interfieren No interfieren Hierro (mg/l) < 0,3 < 0,3 No interfieren Manganeso (mg/l) < 0,3 < 0,3 No interfieren Página 37 de 39

38 5.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFIA Introducción al blanqueo de fibras textiles. J.CEGARRA. Ed. F.S.D.C Fundamentos Científicos y aplicados de la tintura de materias textiles. J.CEGARRA y J. VALDEPERAS. Universidad politécnica de Cataluña Encolantes y su eliminación en el ramo del agua. P. BIGORRA. Asociación española de químicos y coloristas textiles. NORMATIVA UNE-EN ISO 105-X12: Solidez de las tinturas al frote UNE-EN ISO 105-E01: Solidez de las tinturas al agua ISO 105-A02: Escala de grises para evaluar la degradación ISO 105-A03: Escala de grises para evaluar la descarga EMPRESAS QUE HAN COLABORADO EN LA ELABORACIÓN DEL ESTUDIO COLORTEX 1967, S.L. MOLTO REIG, S.A. PASCUAL Y BERNABEU, S.A. Página 38 de 39