El arte de la descontaminación

La limpieza de contaminantes radiactivos: una misión (casi) imposible
Artículo y fotografías
TAB_1_MAU00192-Edit.jpg

El agua de una pila de fosfoyeso existente en Sicilia tenía tales niveles de contaminación que nadie sabía cómo depurarla; hasta que Ulrich Bäuerle diseñó una planta de tratamiento única.

Un simple vistazo al análisis químico del agua contaminada de la pila de fosfoyeso de Gela, en Sicilia (Italia), hubiese aterrorizado a cualquier tecnólogo del agua: presentaba una alta salinidad y, al mismo tiempo, contenía altas concentraciones de distintos metales pesados, ácido fosfórico, fluoruros y elementos radiactivos.

Sin embargo, eso no atemorizó a Ulrich Bäuerle, que vio en su lugar un desafío y una oportunidad. Su empresa, Clear Water Technologies (CWT), ubicada en Grafenrheinfeld, cerca de Fráncfort (Alemania), está especializada en proyectos complejos de depuración de aguas.

“Debes entender la química”, afirma Ulrich Bäuerle. “La mayoría de la gente, al ver la composición de esa agua, diría que no era posible depurarla. Sin embargo, tanto nosotros como nuestro socio comercial Servizi Technologici per l'Ecologia Srl Uninominale (STE), aplicamos toda nuestra experiencia y fuimos probando opciones hasta encontrar una solución”.

FOTOGRAFÍA: Carmelo Curvà camina por la planta de Gela, en Sicilia, en la que se trata el agua radiactiva y profundamente contaminada debido a la producción de ácido fosfórico para fertilizantes.


“La mayoría de la gente, al ver la composición de esa agua, diría que no era posible depurarla. Pero en colaboración con STE, nuestro socio comercial, fuimos probando opciones hasta encontrar una solución”.

Ulrich Bäuerle, Clear Water Technologies

TAB_1_MAU00459-Edit.jpg

Los fosfatos que se utilizan en el proceso de producción de ácido fosfórico para fertilizantes (consulte la ficha “Fosfatos: necesarios para poder alimentarnos”) contienen frecuentemente elementos radiactivos de forma natural, al igual que sucede con muchas otras rocas existentes en la naturaleza. La producción de ácido fosfórico genera fosfoyeso como subproducto. Su depósito en vertederos a lo largo del tiempo contamina las aguas pluviales que se van acumulando, señala Ulrich Bäuerle.

La planta de producción de ácido fosfórico en cuestión estuvo en funcionamiento durante la segunda mitad del siglo XX y fue clausurada en la década de los 90 por motivos industriales y de mercado. Sin embargo, los problemas asociados al vertedero de fosfoyeso siciliano no desaparecieron.

No se trata de un problema exclusivo de Gela. En todos los continentes existen instalaciones que procesan rocas fosfáticas para producir fertilizantes. Según un estudio realizado por Greenpeace en 2012, es un problema en auge, dado que el mayor ritmo de extracción minera de rocas fosfáticas necesario para dar respuesta al aumento de la demanda de fertilizantes conlleva un empeoramiento de la calidad de las rocas extraídas. Todos los años se producen alrededor de 110 millones de toneladas de fosfoyeso.

FOTOGRAFÍA: La planta creada por CWT y STE consigue depurar en un 99.9 % las aguas contaminadas que contenían originalmente metales pesados e isótopos radiactivos de uranio, plomo, polonio, radio y potasio, según determinó el Organismo Internacional de la Energía Atómica (IAEA).

Las aguas lixivadas de la pila de fosfoyeso contienen materiales pesados e isótopos radiactivos de uranio, plomo, polonio, radio y potasio que emiten radiaciones alfa, beta y gamma.

Un problema cada vez mayor
La contaminación en Gela es un problema lo suficientemente grande como para despertar el interés del Organismo Internacional de la Energía Atómica (IAEA), en cuya opinión el vertedero de fosfoyeso, de 55 hectáreas y 20 metros de profundidad, contiene 15 millones de toneladas de material. A pesar de contar con paredes de retención que penetran en las profundidades arcillosas del terreno, existe riesgo de que la radiación alcance las aguas subterráneas, por lo que el agua superficial se bombea hacia dos grandes lagos artificiales situados junto a la instalación.

En 2010, el Organismo Internacional de la Energía Atómica hizo un importante esfuerzo por encontrar un modo de medir el riesgo que supone la instalación y enfrentarse a la radioactividad que genera la pila. Normalmente, las aguas lixivadas contienen materiales pesados e isótopos radiactivos de uranio, plomo, polonio, radio y potasio que emiten radiaciones alfa, beta y gamma.

Aquí es donde la mayoría de los ingenieros hidráulicos se rindieron, pero Ulrich Bäuerle no lo hizo. Tuvo que construir una planta piloto y demostrar el funcionamiento de su solución para el tratamiento de aguas a un comité de expertos; cada una de las etapas del proceso fue examinada por dos laboratorios independientes.

En la planta controlada por STE, el socio italiano de CWT, tiene lugar la primera etapa (diseñada por Ulrich Bäuerle y construida por STE): el pretratamiento químico. En la segunda etapa, construida por CWT para STE, se trata físicamente el agua restante.

“El pretratamiento permite eliminar el grueso de sales, metales pesados, material fosfórico y fluoruros, mientras que es en la segunda etapa en la que se elimina el resto de sales disueltas y demás compuestos solubles”, explica Ulrich Bäuerle.

TAB_1_MAU00101-Edit.jpg
TAB_1_MAU00112-Edit.jpg

Crecimiento exponencial de algas
La etapa de pretratamiento incluye procesos químicos que permiten transformar los contaminantes disueltos en partículas sólidas. Estas pueden separarse del agua utilizando mangas filtrantes en un gran filtro de prensa. Dado que la contaminación biológica puede generar problemas en las etapas posteriores del proceso, el tratamiento químico debe adaptarse en función de la cantidad de algas y bacterias presente en las balsas de retención.

“Lo que se obtiene tras el pretratamiento son bloques sólidos de lodo blanco, que pueden adquirir un tono verdoso si existe una gran cantidad de algas”, indica Ulrich Bäuerle. “El pretratamiento consigue eliminar la mayor parte de los componentes problemáticos que impedirían el correcto funcionamiento de los procesos con membranas de la segunda etapa de tratamiento. Se obtiene un efluente de agua clarificada que aún lleva disueltas todas las sales solubles y parcialmente radiactivas”.

Los lodos sólidos se devuelven a la pila.

TAB_1_CWT process_v2.jpg

Funcionamiento del proceso
Mientras tanto, el agua continúa circulando por la planta de tratamiento, que se encuentra ordenadamente dispuesta en el interior de un par de contenedores marítimos. Se trata de una de las especialidades de CWT: sus plantas se montan en Grafenrheinfeld en contenedores marítimos de dimensiones normalizadas que pueden instalarse rápidamente allí donde se necesiten. En Gela, para la instalación de estos contenedores herméticos y climatizados únicamente se necesitaron seis semanas.

Aunque buena parte de lo que sucede en el interior de la planta de tratamiento sea secreto, Ulrich Bäuerle nos explica el flujo básico del proceso (consulte la ilustración).

El primer filtro que encontramos en el contenedor es una membrana porosa; se trata de un medio físico tan fino que consigue eliminar tanto los sólidos suspendidos como las bacterias y los virus. A continuación, el agua se somete a un proceso de ósmosis inversa (OI) en el que se la fuerza a atravesar tres membranas distintas. En cada una de esas etapas, el concentrado de contaminantes y compuestos químicos se envía hacia una etapa anterior para volverlo a tratar. Ulrich Bäuerle monitoriza el funcionamiento de la planta desde su oficina en Alemania mediante una interfaz de control en línea. De esta forma, puede recomendar posibles ajustes al ingeniero de campo.

FOTOGRAFÍA: El afluente de agua entra con contaminantes radiactivos y el efluente sale limpio. En la ilustración puede verse el sistema de tratamiento de agua creado por CWT.

Reducción de la carga contaminante en un 99.9 %
Al final del proceso, todos los sólidos suspendidos y el 99.9 % de las sales se habrán eliminado. El afluente de 13,000 kg/h de aguas de superficie contaminadas se habrá transformado en 10,000 kg/h de agua limpia, 2,500 kg/h de concentrado de la etapa de OI y aproximadamente 710 kg/h de lodos producidos en el filtro de prensa. El concentrado se devuelve a la pila mediante una novedosa tecnología patentada de reinfiltración desarrollada por la empresa alemana IEG Technologie GmbH, que permite evitar que el agua tome “atajos” y garantiza una distribución uniforme del concentrado por todo el volumen de yeso.

El agua queda lo suficientemente limpia como para cumplir los límites de vertido establecidos por las autoridades medioambientales competentes y se vierte a una corriente cercana.

Sin embargo, una planta de tratamiento resultó no ser suficiente. En la actualidad, existen dos plantas idénticas con una capacidad total diaria de 600 metros cúbicos de agua que funcionan durante las 24 horas del día y siete días a la semana.

Esto supuso un desafío para CWT. Aunque siempre trata con aguas de composiciones complejas, tuvo que ir más allá de donde jamás alguien hubiera llegado antes.

“Existen unos 20 emplazamientos más por todo el mundo que se enfrentan a los mismos problemas”, señala Ulrich Bäuerle, “y hasta la fecha nadie sabía cómo abordarlos. Ahora queremos llevar nuestra solución a todos esos lugares, y podemos aplicar la experiencia adquirida para adaptarla a otras ubicaciones en situaciones igualmente problemáticas pero distintas”.

MAU00136-Edit.jpg

“Existen, aproximadamente, otros 20 lugares en todo el mundo que sufren los mismos problemas. Hasta hoy, nadie sabía cómo enfrentarse a ellos”.

Ulrich Bäuerle, Clear Water Technologies

FOTOGRAFÍA: Unidades de ultrafiltración en el interior de un contenedor en la planta de tratamiento de CWT/STE en Gela, Sicilia.

Artículo redactado por Michael Lawton
Fotografías de Maurizio Camagna
Ilustración de Valja Infodesign

Fosfatos: necesarios para poder alimentarnos
TAB_2_MAU00086-Edit.jpg

FOTOGRAFÍA: El vertedero de fosfoyeso de Sicilia se ha recubierto con un manto de impermeabilización de varias capas para aislar su contenido por completo del medio ambiente.

Necesitamos los fosfatos para poder alimentar a toda la población del planeta, que cada vez es mayor. “La única vía para obtenerlos es la extracción minera”, afirma Brian Birky, consejero delegado en funciones del Instituto de Investigación Industrial y sobre Fosfatos de Florida. Dicho instituto es uno de los centros de referencia a nivel mundial en el campo de los fosfatos.

“Necesitamos los fosfatos para poder alimentar a toda la población del planeta, que cada vez es mayor. La extracción minera es la única manera de conseguirlos”.

Brian Birky, Instituto de Investigación Industrial y sobre Fosfatos de Florida.

Hubo un tiempo en el que Florida era responsable de la cuarta parte de la producción mundial de fertilizantes fosfatados. La extracción minera comenzó hace aproximadamente un siglo. “Lo único que tenían eran picos y mulas, por lo que sólo podían trabajar los depósitos más fáciles de extraer, que, además, eran los de mayor calidad”, comenta Brian Birky. El mineral que queda hoy es de peor calidad y Florida ocupa una posición muy inferior a la de otras áreas mineras, como Marruecos.

“Se ha investigado mucho para determinar cuáles son los niveles seguros en términos de impacto medioambiental y salud pública”, explica. Los niveles de contaminación varían en gran medida entre un lugar y otro del mundo.

“Aquí, en Florida, estamos en el cuartil superior en cuanto al uranio, pero en el inferior en cuanto al cadmio”, dice Brian Birky. Hoy, el fosfato se extrae y procesa prestando una mayor atención al riesgo de contaminación. Brian Birky admite que no hay forma de evitar la contaminación. “Tienes que desarrollar tus propias soluciones para reducir los niveles a un mínimo práctico; los niveles con los que trabajamos nosotros son niveles con los que se puede convivir sin problemas”, concluye.

Grundfos como proveedor integral

El proceso de depuración de Clear Water Technologies (CWT) requiere utilizar 26 bombas de etapas múltiples y aspiración axial de acero inoxidable, además de 10 bombas dosificadoras digitales para los 10 puntos en los que resulta imprescindible inyectar productos químicos. Ulrich Bäuerle, director de CWT, afirma que eligió a Grundfos como proveedor integral ya que sabía que sus bombas le ofrecerían fiabilidad en condiciones de funcionamiento continuo. También se mostró satisfecho con el servicio técnico.

TAB_3_MAU00249-Edit.jpg

“En el caso de la segunda planta, el plazo de entrega se redujo de 16 a 12 semanas”, señala. “Aunque el plazo de dieciséis semanas ya era muy ajustado, Grundfos fue capaz de suministrarnos los productos que necesitábamos en tan sólo doce semanas. La última bomba se entregó en las instalaciones para, a continuación, montarla directamente en el contenedor”.

Tipos de bombas que Grundfos suministró a CWT:
CRNE 32-2
CRNE 15-14
CRNE 15-03
CRN 45-1-1
CRN 15-02
DDI 60-10 AR
DDI 20-3 AR
DDI 0.4-10 AR
NBE 80-200/196
NBE 80-160/161
NB 40-250/260

FOTOGRAFÍA: Una de las bombas dosificadoras digitales de Grundfos instaladas en el interior del contenedor de la planta de tratamiento de agua de CWT en Gela, Sicilia (Italia).





    Facebook Twitter LinkedIn Technorati