El árbol de oliva es una especie de árbol pequeño, nativo o naturalizado en muchos lugares del mundo, como la Cuenca del Mediterráneo y Francia. El árbol da frutos de olivo o aceitunas, los cuales pueden consumirse enteros o utilizarse para fabricar aceite.

El aceite de oliva es el único aceite vegetal con importancia comercial que se extrae de un fruto y no de semillas. Los aceites vegetales extraídos de semillas, como el aceite de girasol o el de canola, se someten a un proceso importante para retirar los solventes industriales usados durante la extracción, así como los compuestos presentes naturalmente en la mayoría de las semillas vegetales que pudieran provocar sabores u olores desagradables. Debido al alto contenido de agua en las aceitunas, el aceite de oliva se puede extraer de los frutos por métodos mecánicos simples, como la centrifugación o la presión; estos métodos generan un producto más rico y menos procesado.

Como la mayoría de las industrias, la fabricación del aceite de oliva produce agua residual, en este caso lleva desperdicios de los árboles y los frutos. El proceso de extracción tiene un rendimiento del 20 % de aceite de oliva extraído, el 80 % restante consiste en un 30 % de agua semisólida y 50 % de una sustancia acuosa. Ésta última, conocida como agua residual de almazara (OMWW por sus iniciales en inglés), consiste principalmente en agua de la vegetación y de los tejidos suaves de las aceitunas, así como en agua utilizada en varios pasos de la producción de aceite, como el agua para el lavado de las aceitunas.

El OMWW puede contener hasta un 18 % de compuestos orgánicos. Este alto contenido de materia orgánica contamina 25 a 80 veces más que las aguas residuales domésticas. Para mitigar una sobrecarga con altos niveles de materia orgánica y otras interferencias potenciales (como un pH ácido) en la planta de tratamiento de aguas residuales municipales, el OMWW requiere un pretratamiento antes de descargarse en el drenaje. Dicho pretratamiento se analiza mediante la medición de la materia orgánica en el agua residual descargada o e­fluente. La demanda biológica de oxígeno (DBO) o la demanda química de oxígeno (DQO) son mediciones útiles para cuantificar la materia orgánica en el agua, sin embargo, debido al menor tiempo que toma el análisis, la DQO se ha convertido en el método más usado durante el tratamiento del agua residual. En la fabricación del aceite de oliva, la máxima concentración de DQO de OMWW no tratada puede alcanzar valores de 220 000 mg/L.

Aplicación

Una moledora de aceitunas estaba buscando actualizar su metodología de DBO a DQO para caracterizar su agua residual afl­uente y e­fluente. HANNA instruments le recomendó el medidor y fotómetro multiparamétrico de DQO HI83399 y el reactor de DQO HI839800.

Como uno de los fotómetros más versátiles en el mercado, el HI83399 puede medir 44 de los parámetros de calidad del agua más importantes en adición al DQO. El medidor puede conectarse a la PC y manejar los datos mediante el software opcional compatible con Windows® HI92000 y el cable USB. El medidor está equipado con un poderoso sistema interactivo que permite habilitar el modo tutorial para guiar al usuario a través de cada paso del análisis.

El HI83399 cubre un amplio espectro de niveles de DQO, desde 0 hasta 150 mg/L para rango bajo, de 0 a 1,500 mg/L para rango medio y de 0 a 15,000 mg/L para rango alto. Al cliente se le proporcionaron los reactivos de DQO de intervalo específico trazables a NIST, desarrollados de acuerdo con el Standard Methods 5220D, USEPA 410.4 y con el ISO 15705:2002.

Los reactivos se proporcionan listos para usarse, dosificados en viales a los cuales sólo se les necesita añadir agua desionizada (para el blanco) y agua residual (para la muestra). Debido a la naturaleza peligrosa de algunos de los compuestos de los reactivos, como el dicromato o los ácidos fuertes, el cliente apreció que los reactivos estuvieran listos para usarse ya que esto eliminó la necesidad de manipularlos directamente. En general el cliente se sintió muy complacido con HANNA instruments.

Especificaciones del HI83399

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El uso de surfactantes, mejor conocidos como agentes de limpieza o jabones, puede ser de gran ayuda en la eliminación de impurezas y contaminantes. Son agentes muy efectivos que pueden venir en una serie de presentaciones y ser dedicados a cierto tipo de impurezas, pero una vez que se desechan en la red municipal y llegan a las plantas de aguas residuales, el jabón se convierte en un agente contaminante muy persistente en el agua.

Los surfactantes (agentes activos superficiales) son compuestos orgánicos con al menos una parte liofílica (ávida de solvente) y otra parte liofóbica (que rechaza el solvente) dentro de la molécula. En otras palabras, un surfactante contiene al menos un grupo no polar y uno polar (iónico). Por lo tanto se presentan dos fenómenos dentro de la misma molécula: la adsorción y la agregación. Por ejemplo, en medio acuoso, las moléculas del surfactante emigrarán al agua y se orientarán en una forma que se evite en lo posible el contacto de sus grupos hidrofóbicos con el agua. Este proceso es llamado de adsorción, y causa un cambio en las propiedades de la interface.

Un surfactante puede reducir la tensión superficial de 73 a 30 dinas por centímetro cuando se le usa a una concentración de 0.005%. Por otro lado, el etanol cuando se le usa a una concentración del 20%, solo reduce la tensión superficial del agua a 38 dinas por centímetro. Recordemos que las moléculas del surfactante están hechas de un componente soluble en agua (hidrofílico) y otro componente insoluble (hidrofóbico).

La parte hidrofóbica es equivalente a una cadena formada por 8 a 18 carbonos dentro de la cadena, y pueden ser alifáticos, aromáticos o una mezcla de ambos. Las fuentes de estos compuestos hidrofóbicos son generalmente grasas y aceites naturales, fracciones del petróleo, polímeros de cadena relativamente corta, o alcoholes sintéticos de peso molecular relativamente alto. Los grupos hidrofílicos proporcionan las características especiales a los surfactantes, y pueden ser aniónicos, catiónicos o no iónicos por naturaleza. Los compuestos hidrofílicos aniónicos son los carboxilatos (jabones), sulfatos, sulfonatos y fosfatos. Los hidrofílicos catiónicos pueden ser algunas de las aminas. La parte final hidrofílica del surfactante es atraída fuertemente por las moléculas de agua, mientras que la fuerza de atracción entre la parte hidrofóbica y el agua es muy pequeña. Como resultado, las moléculas del surfactante se alinean en la superficie de tal forma que la parte hidrofílica se orienta hacia el agua y la parte hidrofóbica es rechazada por el agua.

Debido a este comportamiento de orientarse a las superficies y de formar aglomerados llamados micelas, todos los surfactantes realizan ciertas funciones bien definidas. Sin embargo cada surfactante está especializado en ciertas funciones mientras que algunos tienen otras muy diferentes. La función de detergencia o de limpieza proviene de una compleja combinación de todas las funciones mencionadas anteriormente.

Los surfactantes anfotéricos poseen grupos polares que después de una ionización pueden impartirle a la molécula cargas positivas y negativas. La carga positiva es casi siempre desarrollada por un grupo amonio y la carga negativa es a menudo un carboxilato. Si el grupo amonio es cuaternario, la molécula existirá en un intervalo amplio de pH debido a que permanecerá cargado constantemente. Si no es así, la molécula se comportará como un verdadero surfactante anfotérico, esto es, la molécula cambiará de catiónico a anfotérico, y finalmente a aniónico conforme se incrementa el valor del pH. Algunos ejemplos de estos surfactantes son los derivados de N-alquilos de aminoácidos simples como la glicina (NH2CH2COOH), el ácido aminopropiónico (NH2CH2CH2COOH) y las alquil betaínas.

El fenómeno de la adsorción es el proceso de acumulación llevada a cabo en una superficie, a diferencia de la absorción que implica la penetración de un componente dentro del cuerpo de un segundo.

Existen dos tipos de adsorción de forma general:

Adsorción física, en la cual el adsorbato se encuentra unido a la superficie a través de pequeñas fuerzas de Van der Waals.

Los factores que afectan la adsorción son los siguientes:

Solubilidad del adsorbato. En general, el grado de adsorción de un soluto es inversamente proporcional a su solubilidad en el solvente desde cuya adsorción ocurre.

En general, para moléculas simples la adsorción se incrementa conforme se inhibe la ionización, de tal forma que la adsorción se maximiza cuando la molécula está completamente no ionizada.

Los surfactantes aniónicos son los más usados en diferentes aplicaciones de limpieza. Además de tener la capacidad de emulsificar los aceites, pueden ser usados en suelos con partículas y limpiar superficies. Esto es porque la parte de la molécula cargada negativamente es repelida por la mayor parte de las superficies, que también llegan a tener una carga negativa. La gran mayoría de los surfactantes aniónicos generarán bastante espuma en la soluciones que tengan una concentración crítica de micelas (CMC) mayor que su valor crítico, lo cual es un atributo deseable en la mayoría de aplicaciones de limpieza, pero se puede restringir el uso de estos surfactantes en áreas donde el exceso de espuma puede ser un problema.

En una planta de tratamiento de aguas residuales la eliminación de surfactantes se lleva a cabo mediante una coagulación y floculación química, donde una primera etapa consiste en un mezclado rápido, un mezclado lento de 20 a 30 minutos, y la etapa final de precipitación durante una hora, para lo cual se agrega un volumen conocido de solución de cloruro férrico realizando ajustes del pH con H₂S04 y NaOH.

Para una medición de la eficiencia de este proceso y para evaluar la calidad del tratamiento final del agua, HANNA® instruments fabrica el medidor de surfactantes aniónicos HI96769, que tiene un intervalo de 0.00 a 3.50 mg/L (ppm), una exactitud de ±0.04 mg/L, lámpara de tungsteno y fotodetector de silicio, teniendo un método que es una adaptación del 425.1 de la USEPA y de la norma Métodos Estándar para el análisis de agua potable y agua residual, 20ª. Edición. Se suministra con 2 celdas de medición, batería, certificado de calidad y manual de instrucciones.

Referencias

O´Lenick, A. Surfactants: strategic personal care ingredients. Disponible en:

https://www.scientificspectator.com/documents/Surfactant%20Book%202007.pdf

Farn, R.G. Chemistry and technology of surfactants. Blackwell Publishing Ltd. UK, 2006. pp 46-48, 91-92.

Removal of surfactant from industrial wastewaters by coagulation flocculation process

Disponible en: https://www.bioline.org.br/pdf?st06041

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