Universidad Veracruzana Región Poza Rica – Tuxpan Facultad de Ciencias Químicas Sustentabilidad: La ingeniería química parte importante del reúso y tratamientos del agua Alumno: Pablo Gonzalez Ortiz Matrícula: zS20009562 Programa Educativo: Ingeniería Química EE: Lectura y escritura de textos académicos La ingeniería química parte importante del reúso y tratamientos del agua En el mundo tenemos aproximadamente 97% de agua salada, el otro 3% corresponde al agua dulce, de la cual, menos del 1% esta disponible para el uso humano. Es importante conocer dónde está ese 2% de agua dulce restante y que pueden hacer o están haciendo los ingenieros químicos para la transformación de agua salada en dulce (desalinización) y el reúso de las aguas residuales. Las personas en casa al igual que las industrias, deben implementar el uso de la más alta tecnología en el tratamiento de aguas dulces y saladas, así como reducir o cambiar el uso de polietileno en la industria química, si estas nuevas formas de obtener agua dulce las empezamos a usar, ayudará a ahorrar una cantidad importante de agua. Actualmente la mayoría de las industrias utilizan el polietileno, el cual es un polímero que se requiere para la fabricación, principalmente de plásticos como envases, tuberías, cables, etc. El proceso que este utiliza requiere de miles de litros de agua, la cual después es desperdiciada o tirada a ríos y mares provocando también la contaminación del agua. El agua de mar si bien sabemos presenta un sabor salado, por lo cual no es adecuado usarla para consumo humano, tal ves si se pueda en el hogar, como; asear la casa, para el baño y cierto tipo de cosas con las cuales no tenemos contacto directo, pero aun así no es lo mas correcto. Es por eso que han surgido tratamientos de salinización, en donde pasara de agua salada a dulce, siempre y cuando se haga correctamente el proceso. Es muy rara la vez que al agua ocupada diariamente le demos un segundo uso, por ejemplo; cuando nos cepillamos los dientes, bañamos o lavamos las manos, no volvemos a utilizar el agua, simplemente dejamos que se vaya por el fregadero o lavabo. Sería muy interesante encontrar alternativas para esto e implementarlas día a día. En este caso también la ingeniería química tiene un papel fundamental en la reutilización y reúso del agua, ya que crean filtros o máquinas para poder llevar a cabo un proceso seguro y factible. Últimamente se han dado a conocer nuevas formas de crear plástico biodegradable, es muy importante investigar a profundidad de que esta formado y cual es el proceso que se utiliza para llegar a él, así se ahorrarían miles de litro de agua y a su vez se estaría ayudando al medio ambiente con envases, bolsas, y objetos de uso domestico biodegradables. El propósito de este ensayo es reconocer como la ingeniería química juega un papel muy importante en el tratamiento de aguas residuales y la desalinización del agua de mar, y a su vez se pretende plantear algunas estrategias para disminuir el uso del polietileno en la industria química. Muchas veces en nuestra formación académica se ha dicho que el agua de mar no sirve para uso humano, ya que como todos sabemos es salada, pero también a lo largo de nuestra formación académica nos han hecho aprender el famoso ciclo del agua, en donde del estado liquido pasa al gaseoso, es decir, en forma de gas, después se precipita y llega finalmente a la zona montañosa en forma de lluvia, esto da a entender que todo fenómeno que se encuentre en estado líquido al incrementar su temperatura pasara a estado gaseoso y después al bajar nuevamente su temperatura se volverá líquido e incluso sólido, pero he aquí una interrogante, ¿el agua de mar pierde el sabor salado al evaporarse? Considero que si pierde el sabor salado, pero no todos sus componentes químicos, por lo que se necesitaría de un proceso químico un poco más estudiado y patentado por especialistas, y es ahí donde entran los ingenieros químicos. El reúso de aguas debe ser obligatorio principalmente en cada uno de los hogares, y esto se debe a que la mayor parte del agua que se utiliza puede tener un segundo uso o incluso un tercero. No es nada difícil, simplemente debemos tener conciencia y conocimiento del uso que le damos a este gran recurso natural. También las industrias deben implementar esta estrategia y así reducir un poco el gasto de agua potable, sabemos que, de toda el agua utilizada, el 100% no se podrá reusar, pero sin embargo un 40% o 50% si, solo imaginemos empezando por el hogar, al día gastamos aproximadamente 50 litros de agua por persona, el numero promedio de integrantes por familia es de 4, entonces nos daría un total de 200 litros al día. Si de esos 200 litros restamos 60 litros aproximadamente que se usan para bañarse, 20 litros que se utilizan para el aseo del hogar, y otros 20 litros aproximadamente que se utilicen en otras cosas y que puedan ser reusados, estaríamos volviendo a utilizar 100 litros, es decir, ahorraríamos el consumo de agua potable, ahora, si esto lo multiplicamos por un mes, estaríamos usando solamente 3,100 litros de agua, es decir, la mitad en promedio de lo que se consume actualmente. Y esto lo podemos ver también en la industria, empezando por los baños y reusando el agua que se utiliza ahí. Existe una empresa de centro comercial llamada Bodega Aurrera, en donde el agua que está en los baños, específicamente el agua que se utiliza para lavarse las manos después pasa a los tanques de los WC, para volver a darle un segundo uso, es aquí donde nos damos cuenta que ahorrar agua es posible. Todos los seres humanos ocupamos y nos es necesario usar plástico, pero en realidad no tenemos conciencia de los procesos que debe pasar por ejemplo un tubo, un envase de refresco o incluso una bolsa de plástico para llegar a nuestras manos. El polietileno es un polímero que utiliza mucha agua para ser procesado, sin embargo, actualmente se han estado nuevas formas de hacer plástico biodegradable, lo cual ayudaría mucho a disminuir el gasto excesivo de agua y además disminuiría la contaminación, ya que serian productos biodegradables. La desalinización o desalación, como también se le conoce, es un proceso de tratamiento que permite obtener agua potable a partir de agua salobre, marina o residual, que de otra forma no podría utilizarse. Esto se logra separando sales y otras sustancias del agua. El agua obtenida se puede utilizar en aplicaciones domésticas, municipales o industriales (González, 2007). A lo largo de años de investigación se han desarrollado muchas tecnologías para llevar a cabo la desalinización. Los procesos principales son la evaporación instantánea multi-etapas, la comprensión mecánica o térmica de vapor y la ósmosis inversa. De los anteriores procesos, los mas utilizados son la evaporación instantánea multietapas (43%) y la ósmosis inversa (43%). La evaporación instantánea se utiliza en la producción de grandes volúmenes diarios de agua pura. Es el más económico de los procesos térmicos (que utiliza calor). La ósmosis inversa se utiliza en todo tipo de aplicaciones, pequeñas y grandes. Es el más económico para aplicaciones pequeñas, como hoteles, casas, resorts y pequeñas ciudades. En la industria petrolera se realiza un tratamiento de evaporación a las aguas de producción, las cuales tienen un alto contenido de Cloruro de sodio (NaCl). Por medio de la evaporación se logra grandes resultados. Así, gracias al aprovechamiento de los gases de combustión que se encuentran en el yacimiento, se logra producir el vapor vivo necesario para evaporar el agua en la solución a concentrar, lo cual hace que el costo de proceso de evaporación disminuya. Producto de esta operación se han logrado porcentajes de remoción de agua superior a 80% e inferior al 92%. La concentración de sales alcanza su mayor punto con una pureza cercana al 97% (Escobar, Guerrero y Ramírez, 2005). Como nos damos cuenta la desalinización es muy importante para poder obtener agua potable, para ello se necesita de procesos y la evaporación es el que más se utiliza ya que utiliza los fenómenos fisicoquímicos y así poder obtener lo deseado. También es importante ver como se pueden reusar las aguas residuales y a su vez disminuir el gasto excesivo de ella. La escasez cada vez mayor de las aguas dulces debido al crecimiento demográfico, a la urbanización y, probablemente, a los cambios climáticos, ha dado lugar al uso creciente de aguas residuales para la agricultura, la recarga de aguas subterráneas y otras áreas. En algunos casos, las aguas residuales son el único recurso hídrico de las comunidades pobres que subsisten por medio de la agricultura. Si bien el uso de aguas residuales en la agricultura puede aportar beneficios (incluidos los beneficios de salud como una mejor nutrición y provisión de alimentos para muchas viviendas), su uso no controlado generalmente está relacionado con impactos significativos sobre salud humana. Estos impactos en la salud se pueden minimizar cuando se implementan buenas prácticas de manejo (OMS, 2013). La ingeniería química juega un papel muy importante en el tratamiento de aguas residuales, ya que se utilizan distintas tecnologías para el proceso del agua, entre esos tratamientos encontramos físicos, químicos o biológicos. Los tratamientos físicos ocupados son; desbaste, dilaceración, desarenado, desaceitado, flotación, decantación de lodos, filtración y desgasificación. Este tratamiento esta enfocado en las aguas que contienen elementos insolubles, evitando que se siga contaminando o que dificulten algunas etapas posteriores de tratamiento. Éste sirve para separar o filtrar el agua, ya que en ella se pueden encontrar materias grasas flotantes, como; grasas, aceites, hidrocarburos alifáticos, alquitranes, etc. O también sólidos en suspensión como; arenas, óxidos, pigmentos, fibras, etc. El tratamiento químico sirve cuando los contaminantes están disueltos, y así poder precipitarlos, neutralizarlos, oxidarlos o reducirlos. Entre ellos están los tratamientos por precipitación, oxidación-reducción, neutralización e intercambio iónico de ósmosis inversa. En este proceso siempre que es posible se recuperan sustancias para su reúso, así se disminuye la contaminación y la compra de reactivos o materias primas. Los procesos pueden realizarse en reactores decantadores como; flotadores; reactores especiales con eyectores, hélices, rascadores de precipitado, turbinas, etc. Y clarificadores de fango. En el biológico se basa en el uso de microbios que descomponen y asimilan las sustancias presentes en el agua. En este tratamiento encontramos el de lodos activados, el cual funciona en grandes estanques con una suspensión de microbios que forman un barro o lodo activado. En este proceso los microorganismos van descomponiendo los contaminantes en sustancias simples, luego se efectúa una decantación para separar los lodos y se obtiene agua tratada. Otro sistema de tratamiento es el de película fija, en este las partículas activas forman una película que esta pegada a las paredes o en los rellenos. Cuando pasa el agua sucia o residual se pone en contacto con las películas microbianas y se va depurando. Otro problema ya mencionado es la producción de polietileno, el cual es el plástico más utilizado, demanda casi 200 metros cúbicos de agua, lo que equivale a 200 mil litros. Si bien sabemos que el polietileno ha encontrado una amplia aceptación en la resistencia química, en la falta de olor, en la no toxicidad, etc. Este se emplea en tuberías, fibras, películas, aislamiento eléctrico, revestimientos, envases, utensilios caseros, aparatos quirúrgicos, juguetes y artículos de fantasía. Sin embargo, a pesar de su excelente aceptación, es un factor que influye mucho en el agotamiento de agua potable, si se encontrara algo que disminuyera su porcentaje de producción, esto ayudaría al ahorro del agua. Para poder crear plásticos amigables se necesita almidón, especialmente de plantas, maíz o trigo. El almidón es el polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas. Está realmente formado por una mezcla de dos polímeros, amilosa y amilopectina, constituidos por unidades de glucosa (Caballero, S/A). los almidones comerciales se obtienen de las semillas de cereales particularmente de maíz, trigo, arroz, y de algunas raíces y tubérculos, particularmente de patata. La pectina es una fibra natural que se encuentra en las paredes celulares de las plantas y alcanza una gran concentración en las pieles de las frutas…la pectina reacciona con l acido que posee la fruta para formar un gel. Cuando la pectina es calentada junto con el azúcar se forma una red, que endurecerá durante el enfriado (Food-info, 2014). El uso de bioplásticos se esta extendiendo su uso en varios sectores: en medicina (prótesis, hilos de sutura…), en alimentación (productos de catering, envases de usar y tirar…), juguetes, e incluso en el mundo de la moda (Versace cuenta con una línea de ropa, Ingeo, hecha de maíz) y, por supuesto, bolsas biodegradables (Acciona, S/A). Como nos podemos dar cuenta, existen estas formas de sustituir el polietileno por otros creadores del plástico más amigables con el medio ambiente y a su vez ayuda a la reducción del uso de agua potable. La evaporación instantánea multi-etapas y la ósmosis inversa son los principales tratamientos de desalinización de agua de mar, ya que ocupan el 43% entre los más utilizados. En el tratamiento de aguas residuales o su reúso, se tienen tres fenómenos principales que están ayudando a la tecnología, los cuales con ayuda de la ingeniería química hacen que todo el proceso sea efectivo y de calidad, estos fenómenos son el físico, químico y biológico. También la sustitución de polietileno por almidón y películas ha sido de gran ayuda en la producción de plásticos, creando así nuevos, mejores y sobre todo biodegradables. La desalinización del agua de mar, el tratamiento de aguas residuales y la sustitución de polietileno en la industria son grandes tecnologías que sirven de gran ayuda para disminuir el gasto excesivo del agua. Imaginemos que del agua de mar, que es el 97% se desalinizara por medio de evaporación u ósmosis y así podríamos ocuparla para labores, domesticas, higiénicas e incluso industriales, también si el agua dulce ya utilizada la reusáramos o tratáramos por algún medio ya sea físico, químico o biológico, y por si fuera poco, que en vez de utilizar polímeros que llevan miles de litros de agua, se utilizara el almidón, al aplicar todo esto estaríamos reduciendo el consumo de agua dulce que tenemos en el mundo y a su vez ayudando al medio ambiente. Como ya vimos la desalinización si es posible y podemos llevarla a cabo con dos procesos principales como son; la evaporación instantánea milti-etapas y la ósmosis inversa, las cuales ya tienen un 43% de uso actualmente. También comprobamos que para el tratamiento de aguas se utilizan tres fenómenos, el físico, químico y el biológico, en los cuales cada uno presenta sus propios procesos para convertir las aguas negras en dulce. Por si fuera poco, también descubrimos como el polietileno puede ser sustituido por el almidón o películas, de los cuales se puede sacar plástico biodegradable. Ahora que conoces toda esta información ¿crees que es importante el ahorro de agua potable?, ¿consideras que la ingeniería química juega un papel importante en el tratamiento de aguas negras? Referencias (S/A). Usos y aplicaciones del polietileno. (2005, 26 agosto). Textos Cientificos.com. https://www.textoscientificos.com/polimeros/polietileno/usos (S/A). Introducción al Tratamiento de Aguas Residuales | IngenieriaQuimica.org. (2012, 6 abril). ingeniería química.org. https://www.ingenieriaquimica.org/articulos/introduccion-tratamiento-aguasresiduales Acciona. (S/A). Sostenibilidad. Recuperado el 26 de Enero del 2017 de www.sostenibilidad.com/queson-bioplasticos Caballero, A. (S/A). Bioplásticos. Recuperado el 05 de Enero del 2017 de https://quimica-biologia12-13.wikispaces.com/Bioplásticos Food-info. (2014). Pectina. Recuperadoel 08 de Enero del 2017 de www.food-info.net/es/qa/qawi6.htm Infazón Godínez, A. B., Cabrera Mecott, D., & Santiago Martínez, R. (2017). Plásticos biodegradables: Derivados a favor del tratamiento de nuestro entorno vital. (1.ª ed., pp. 12–13). Oaxaca: Centro educativo "Cruz Azul" Bachillerato UNAM SI. Recuperado de http://vinculacion.dgire.unam.mx/vinculacion-1/Memoria-Congreso-2017/trabajos-cienciasbiologicas/medio-ambiente/13.pdf Naranjo González, M. (2007, 1 enero). La desalinización. 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