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2017-08-18
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El caucho de las llantas, una solución para descontaminar el agua
Por: Emanuel Enciso Camacho - Fotografías: Laura Vega - Oficina de Comunicación
La investigación de la profesora tadeísta Laura Rosa Conde y del Semillero de Sostenibilidad en Procesos es pionera en el país en la reutilización de este material como adsorbente de partículas contaminantes como plaguicidas y metales pesados.

Aunque la vida útil de una llanta se calcula aproximadamente en diez años, dependiendo factores como condiciones de las calles, hábitos de conducción y el clima, también es cierto que anualmente se producen más de 61 mil toneladas de desechos de este material en nuestro país, que en muchos casos terminan invadiendo calles, ríos y bosques, convirtiéndose en un grave problema ambiental.

Si bien algunas fundaciones y el sector empresarial buscan transformar estas llantas en materias primas como caucho, acero y fibras, aún hay muchas otras opciones por explorar. Una de ellas es la pirólisis de llantas, proceso en el cual se descompone el caucho a altas temperaturas, y posterior a ello se realiza una activación con dióxido de carbono (CO2), con el fin de obtener carbones activados, materiales sólidos de alta área superficial en cuya superficie se pueden adherir distintas especies químicas.

 

Semillero de Investigación en Sostenibilidad en Procesos.

Aunque la pirolisis de llantas se viene implementando desde la segunda mitad del siglo pasado en países como China e India, incluso en Colombia, lo cierto es que la investigación realizada por la profesora del Departamento de Ingeniería de Utadeo, Laura Rosa Conde, y su Semillero en Investigación en Sostenibilidad en Procesos, es pionera en el país, pues busca transformar el caucho de llanta en un producto granulado o en polvo que captura partículas contaminantes en líquidos y gases, entre ellos metales pesados como el mercurio y el cromo, así como pesticidas y dióxido de carbono (Lea más: Serie "Científico por un día" dedicaun capítulo a investigación tadeísta sobre reutilización del caucho de llantas).

Todo inició en el año 2014, cuando Conde, con los estudiantes del programa de Ingeniería Química, Lorena González y Yhordan Rueda, apoyados por la profesora Adriana Zamudio, decidieron experimentar la capacidad de adsorción del caucho de llanta procesado mediante activación química con CO2 y modificado mediante tratamiento con oxígeno diluido. 

 

El proceso comienza en la empresa Automundial, donde se lleva a cabo el reencaucheo de las llantas. Allí se remueve el caucho gastado de su superficie, brindando partículas granulares de 3 mm. Luego, el material procesado se trae a las instalaciones del CIPI de Utadeo, donde se limpia y se remueven metales utilizando imanes. En un tercer momento, se efectúa una reducción del tamaño de partícula con ayuda de un molino de cuchillas, para obtener un grano que mide menos de un milímetro.

Luego el material se somete a calentamiento a temperaturas de 500 °C (pirólisis). Posterior a ello, se activa mediante contacto con dióxido de carbono a 900 °C, utilizando reactores que operan a alta temperatura y que están ubicados en el Laboratorio de Altas Presiones y Temperaturas del CIPI.

Este proceso permite la eliminación de sustancias volátiles, que al ser retiradas del material dejan poros, en los que se pueden albergar moléculas contaminantes. Para hacer más sostenible el proceso, los líquidos y gases resultantes de la pirolisis podrían aprovecharse como combustible y así generar la energía para efectuar este proceso. En la actualidad, el líquido producto de la pirolisis se dispone como material orgánico.

En el caso de la ozonización, la llanta es tratada a temperatura ambiente, pues el ozono se encarga de modificar la química y la física de las llantas; este proceso es eco sostenible, amigable con el medio ambiente y se lleva a cabo en la cabina de extracción de gases. En la carbonización, el caucho tiene un tratamiento térmico moderado en un reactor que posee una resistencia eléctrica, cuya temperatura oscila entre los 400º y 500ºC, para posteriormente ser modificado con ozono.

En una segunda fase, Conde y varias estudiantes del Semillero, en colaboración con el profesor Andrés Suárez y la profesora Adriana Zamudio, decidieron modificar el método de obtención del material adsorbente, aprovechando la susceptibilidad del caucho ante su exposición al ozono atmosférico, proponiendo la combinación de tratamiento con ozono y tratamientos térmicos a temperaturas moderadas, para favorecer cualidades adsorbentes a fin de remover mercurio y cromo en agua: “Este material es de bajo costo y obtenido a través de tecnologías verdes”, señala la investigadora.

Para poder efectuar el tratamiento con ozono, se retiran del caucho compuestos antiozonantes, los cuales impiden que la llanta se oxide durante su vida útil, pero que dificultan el tratamiento con ozono propuesto.

Sistema para el tratamiento con ozono del caucho de llantas

Laura Rosa Conde, investigadora y docente del Departamento de Ingeniería de Utadeo.

En todo caso, comenta la investigadora, durante la carbonización se liberan diversas moléculas, entre ellas el metano, el hidrogeno y el dióxido de carbono, y algunas de ellas son de naturaleza tóxica, tales como el monóxido de carbono y el ácido sulfihídrico, las cuales deben ser tratadas antes de ser expuestos al ambiente. Es por ello que en una escala industrial estos compuestos deben ser utilizados como combustible, al tiempo que el acido debe ser removido en una torre de absorción, que al contacto con el agua se disuelva y se libere como gas desprovisto de contaminantes.

Posteriormente, los investigadores realizan una caracterización o evaluación del material obtenido en el Laboratorio de Alta Presión y Reacciones Químicas del CIPI de Utadeo, con el fin de establecer su desempeño como adsorbentes de contaminantes. Este proceso se lleva a cabo utilizando aguas sintéticas.

 

Cabina de extracción de gases.

Los resultados arrojados hasta el momento indican que el nivel de remoción de contaminantes depende de la cantidad de adsorbente utilizado, y que su efectividad puede llegar incluso a un 98%, en los casos del Ximoxanil y Carbofuran, dos pesticidas utilizados en cultivos de papa, soja y frutales. Sin embargo, la interacción que el caucho de las llantas tiene con estas moléculas depende en gran medida del tratamiento que se le ha hecho, ya sea mediante oxidación en fase gaseosa con oxígeno diluido, o bien, descomposición con nitrógeno a temperaturas de 900 ºC.

Actualmente, el grupo indaga sobre las proporciones exactas que se requieren para que el adsorbente sea eficiente, al tiempo que trabajan sobre el número de ciclos de regeneración que pueden tener estos carbones, pues dicho material luego de captar las sustancias nocivas tiene la capacidad de liberarlas bajo ciertas condiciones, y así volverse a reutilizar, siendo esta otra más de sus bondades.

 

Reactor para pirólisis y activación con CO2.

Sin embargo, la investigadora enfatiza que, para solucionar las problemáticas de contaminación a gran escala, como por ejemplo los altos niveles de contaminación en el rio Bogotá, se hace necesario complementar este método con otras tecnologías de tratamiento, donde el carbón activado funciona para depurar el líquido en su etapa final, removiendo del agua contaminantes, que, aún en baja concentración, son de carácter tóxico para quien consuma el líquido vital.

Una solución sostenible

La conciencia ambiental generada a partir de la investigación es una filosofía que se encuentra imbricada en el pensamiento de la profesora Conde. Esta reflexión inició hace algunos años cuando realizó la visita a un basurero. Allí, la impactó el hecho de ver el material que desechamos las personas en nuestra cotidianidad y la disposición que se hace de estos.

Dado que estudios han demostrado que las llantas poseen un alto contenido de carbono, partículas que por naturaleza tienen un gran potencial adsorbente, la investigadora se dio a la tarea de indagar sobre los principales desarrollos que se han hecho al respecto, como por ejemplo la pirolisis de caucho en la India que permite su transformación en un líquido combustible similar al diesel, o la experiencia en España donde se construyó un dique de carbones activados para adsorber, a manera de filtro, una sustancia contaminante derramada en el lecho de un río.

 

El reactor puede llegar a presentar temperaturas hasta de 900 grados centígrados.

Actualmente, Conde lleva a cabo contactos con empresas del sector de las llantas, dado que el proceso les podría interesar especialmente para la obtención de negro de humo a través de la pirolisis, insumo que se incorpora a la producción de las llantas: “Estos desarrollos experimentales son interesantes, pero llevarlos a cabo a una escala industrial requerirían un trabajo mucho más profundo, que implica, entre otros aspectos, optimizar variables”.

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