1 Industrias Parber, Bucaramanga, Colombia.
2 Servicentro Deprisa, Bucaramanga, Colombia.
RESUMEN
El uso del agua suministrada por los acueductos y/o agua subterránea en la actividad de lavado de autos es una práctica general a nivel mundial. Las estaciones de lavado de vehículos convencionales son uno de los sectores de servicios que más consume agua en su proceso productivo.
La mayoría de los establecimientos son convencionales y desconocen las ventajas que les traería recircular el agua residual. Se estima un volumen entre 250 y 500 litros de agua para realizar un lavado general de un automóvil y otros, este vertimiento genera un impacto negativo al medio ambiente debido a que estas aguas residuales terminan en cuerpos de aguas, ríos y quebradas.
A partir del año 2017 en el servicentro Deprisa ubicado en Bucaramanga (Colombia), se instaló un sistema piloto de Ecolavado electrofloil para el tratamiento, aprovechamiento y recirculación del agua residual no doméstica y así eliminar el vertimiento al alcantarillado. Lo anterior permitió cumplir con el programa de uso eficiente y ahorro del agua estipulado en la ley de Colombia 373 de 1,997 y a su vez logró la certificación como negocio verde, emitido por la Corporación Autónoma Regional Para la Defensa de la Meseta de Bucaramanga (CDMB).
El sistema piloto de recirculación instalado en el año 2017 logró reducir el agua de consumo un 80% y un impacto positivo en la reducción de las emisiones de dióxido de carbono, generando beneficios ambientales y económicos.
Palabras clave: Gases de efecto invernadero, gerenciamiento hídrico, tratamiento de aguas.
ABSTRACT
The use of water from aqueducts and/or groundwater in the car washing activity is a general practice worldwide. Conventional car washes are one of the service sectors that consume the most water in their production process.
Most of the establishments are conventional and are unaware of the advantages of recirculating wastewater. It is estimated that between 250 and 500 liters of water are used to perform a general car wash and other activities; this discharge generates a negative impact on the environment because this wastewater ends up in bodies of water, rivers, and streams.
Starting in 2017 in the Deprisa servicenter located in Bucaramanga (Colombia), a pilot system of Ecolavado electrofloil was installed for the treatment, use and recirculation of non-domestic wastewater and thus eliminate the discharge to the sewage system. This enabled the company to comply with the program for efficient water use and savings stipulated in the Colombian Law 373 of 1997 and was certified as a green business by the Corporación Autónoma Regional para la Defensa de la Meseta de Bucaramanga (CDMB).
The pilot recirculation system installed in 2017 reduced water consumption by 80% and had a positive impact on reducing carbon dioxide emissions, generating environmental and economic benefits.
Keywords: Greenhouse gases, water management, water treatment.
Como citar: Garcia Rodríguez, L. E. & Gonzalez Guzman, L. G. (2022). Uso de la tecnología convencional para la reducción de agua de consumo y gases de efecto invernadero a través de la recirculación del agua residual no doméstica: Piloto Industrial en Colombia. Economía Circular. Fuentes, el reventón energético, 20(2), 75-90. https://doi.org/10.18273/revfue.v20n2-2022007
El uso inadecuado del agua de consumo en el lavado de automóviles es una fuente con impactos negativos al medio ambiente y más cuando los sistemas de tratamiento de aguas residuales que tiene instalados no incluyen sistemas de recirculación.
En forma general la industria del lavado de autos debe cumplir con la resolución 631 del ministerio del medio ambiente del 2015, reglamentando el artículo 28 del Decreto 3930 de 2010 el cual tiene por objeto disposiciones relacionadas con los usos del recurso hídrico, el Ordenamiento del Recurso Hídrico y los vertimientos al recurso hídrico, al suelo y a los alcantarillados.
Las cargas contaminantes de estas aguas residuales son una mezcla compleja que incluye hidrocarburos, detergentes, jabones, siliconas y muchos otros productos utilizados en el embellecimiento de automóviles [1-3]
El uso de sistemas de recirculación son una solución práctica para el tratamiento de agua residual no domestica contaminada para reutilizarla nuevamente en el proceso de lavado, basados en la resolución 1256 del 23 de noviembre del 2021. La resolución 1256 manifiesta siempre que sea técnica y económicamente viable, todo usuario del recurso hídrico podrá hacer la recirculación de sus aguas residuales, sin que se requiera autorización ambiental. En este piloto se instalaron equipos convencionales y de fácil operación, así como químicos comerciales comunes como coagulantes, carbón activado con plata coloidal y polímeros.
El agua residual no doméstica que va hacia el alcantarillado es retomada e impulsada por una bomba sumergible de 1 hp desde la PTAR y transferida luego de su tratamiento y recirculación a un tanque de 2 m3.
El Sistema piloto contiene diferentes etapas de tratamiento como se visualiza en la figura 1.
Figura 1. Etapas de tratamiento
El agua residual no doméstica es llevada por una bomba sumergible de 1 hp ubicado en el compartimiento de aforo “H” de salida hacia el alcantarillado de la PTAR (Figura 2), hacia la etapa primaria al cual elimina los sólidos en suspensión presentes en el agua residual.
Los principales procesos fisicoquímicos que pueden ser incluidos en el tratamiento primario son los siguientes: sedimentación, flotación, coagulación – floculación y filtración” [4-6]
Figura 2. Corte lateral PTAR
En la etapa primaria del piloto industrial, el agua transferida desde la PTAR es ubicada en el tanque 1 (Figura 3), en el cual los contaminantes como los sólidos en suspensión, son separados por procesos fisicoquímicos. Para realizar este trabajo en la etapa preliminar se eligió como coagulante el policloruro de aluminio (PAC), el cual tiene la capacidad de romper la estabilidad de los sólidos en suspensión estos sólidos inestables generaron flóculos que luego precipitaron en el sedimentador con la ayuda de un polímero de alta densidad ó floculante [7,8].
Figura 3. Vista de planta del sistema piloto de recirculación
El agua tratada proveniente del tanque 1 (Figura 3) es impulsada por una bomba de trasferencia de fluidos de 1 hp hacia la etapa de filtración en el punto 2 (Figura 3 , en donde se encuentran con el primer filtro de arena sílice 2040 y carbón activado granular mineral, posteriormente entra en contacto con el segundo filtro que contiene una mezcla de carbón activado granular mineral y carbón activado granular impregnado con plata coloidal.
Figura 4. Filtración, Microfiltración y nanofiltración
La capacidad de absorción de los carbones activados granular fué muy importante para el tratamiento en general, por lo anterior, se fabricó un carbón activado granular especial con material mineral colombiano con índice de yodo superior a 800 mg I2 / gramo , el cual fué activado inicialmente con vapor de agua a temperaturas mayores de 750°C para tener efectos apreciables de absorción [8-10].y luego impregnado con plata coloidal (Figura 5) para su posterior aplicación en la etapa previa como primer contacto antes de la etapa de cloración.
Figura 5. Carbón activado con plata coloidal
En general la granulometría usada de los carbones activados mesoporos y macro porosos en algunas de las etapas de filtración correspondieron a mallas entre 4x8 y 8x30.
Luego en su recorrido el agua residual no doméstica pasa por la unidad de Microfiltración en el punto 3 (Figura 3), la cual está compuesta por 3 microfiltros de 5 micras con carbón activado de cáscara de coco impregnado de plata coloidal y luego pasa por la unidad de nanofiltración en el punto 4 (Figura 3). Posteriormente este volumen de agua tratada es llevado al punto 5 (tanque Nro. 2) en donde se aplica una cantidad mínima de hipoclorito para iniciar su utilización en el lavado del lavado. En la Figura 6 se pueden observar la apariencia del agua cruda y el agua recirculada.
Tabla 1. Resultados de los Análisis fisicoquímicos del agua recirculada
ANALISIS |
UNIDADES |
RESULTADO |
METODO/TECNICA |
FECHA DE ANALISIS |
TIPO DE MUESTRA PUNTUAL |
||||
ANALISIS DE CAMPO |
||||
Temperatura |
°C |
31.2 |
SM 2550 B |
2017-05-15 |
pH/T |
Unidades pH/°C |
6.66/30.7 |
SM 4500 H B / Electromecánico |
2017-05-15 |
ANALISIS FISICOQUIMICOS |
||||
Demanda Química de Oxígeno. DQO |
mg O2 / L |
46.9 |
SM 5220 C / Reflujo cerrado - volumétrico |
2017-05-24 |
Demanda Bioquímica de Oxígeno, DB05 |
mg O2 / L |
23.3 |
SM 5210 B / SM 4500 O G Incubación 5 días / Electrodo de membrana |
2017-05-15 |
Detergente -Tensoactivos |
mg SAAM/L |
4.28 |
SM 5540 / Extracción liquido – liquido Colorimetría |
2017-05-17 |
Hierro Total |
mg Fe / L |
0.02 |
SM 3500 Fe -B / Espectrofotométrico |
2017-05-17 |
Grasas y aceites |
Mg/L |
<10 |
SM 5520 /Extracción liquido – liquido, Partición Gravimétrica |
2017-05-18 |
ANALISIS MICROBIOLOGICOS |
||||
Coliformes Totales |
NPM / 100 ml |
3000 |
SM 9221 B / Técnica de fermentación |
2017-05-15 |
Coliformes Fecales |
NPM / 100 ml |
1000 |
SM 9221 E / Técnica de fermentación |
2017-05-15 |
Fuente: SM Standard Methods for the Examination of water and Wastewater 22 th Edition, 2012, AWWA, WEF
Figura 6. Apariencia del agua cruda y agua recirculada.
El piloto inició con un consumo promedio 154,000 litros de agua de consumo y luego se estabilizó en promedio de 29,000 litros, lo cual representa un ahorro representativo en el recurso hídrico. En la figura 7 se visualizan los consumos mensuales descritos en el acueducto de Bucaramanga.
Figura 7. Consumos acueducto metropolitano de Bucaramanga.
A corte de Julio 2201, 4 años después, se evidenció el ahorro de 5,358,000 litros de agua de consumo.Este ahorro de agua de consumo alcanzaría para cubrir las siguientes actividades cotidianas del ser humano como se visualiza en la tabla 2, ya que los escases de agua de consumo afectan a 4 de cada 10 personas [10-13].
Tabla 2. Relación de personas beneficiadas por actividad.
Actividad. |
Gastos por Actividad por persona (Litros)* |
Personas beneficiadas por el ahorro. |
Cocinar y beber. |
6 |
893,000 |
Lavar Utensilios de cocina. |
15.5 |
345,677 |
Aseo de la vivienda. |
8.9 |
602,022 |
Lavado de ropa. |
27.1 |
197,712 |
Lavado de dientes. |
4 |
1,339, 500 |
Sanitario |
19.9 |
269,246 |
Ducha |
140 |
38,271 |
*Cartilla cultura del agua - escuela del agua. Ing. Jorge Martín Camargo.
Por otro lado, se observa otro beneficio ambiental al no verter esta misma cantidad de agua residual no doméstica (5,358,000 litros) a los cuerpos de agua, generando la no contaminación de los cuerpos de agua existentes.
El aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero despierta actualmente un creciente interés en el sector del agua, debido al significativo impacto que el cambio climático tendrá sobre la disponibilidad de recursos hídricos en algunas áreas. En esta oportunidad se evaluó la huella de carbono en términos de KgCO2 ahorrados cuando recirculamos agua residual no doméstica
El factor de emisión para el suministro de agua de consumo es de 0.1427 kg CO2/m3 [14-16]. Por lo anterior podemos determinar que el ahorro de 5,358,000 litro de agua de consumo genera una masa de 764.6 kg CO2, equivalentes a 0.2084 toneladas de Carbono, que se dejarían de emitir, debido a que este volumen de agua no se consume.
Además, desde el punto de vista del vertimiento industrial recirculado tendríamos otro beneficio debido a que tampoco se vertería este volumen de 5,358,000 litros de agua residual no doméstica. Por lo anterior es posible cuantificar los impactos ambientales generados, para tales efectos, se usará como base de cálculo el mismo factor de emisión de agua de consumo de 1427 kg CO2/m3 reduciendo la emisión de 764.6 kg CO2, equivalentes a 0.2084 toneladas de Carbono.
Ahora bien, considerando que el proceso de recirculación tiene unos gastos energéticos aplicadas al fluido eléctrico usado para el movimiento rotatorio de las bombas, así como los insumos químicos, es posible utilizar la fórmula de balance de huella de carbono del proceso de recirculación que se encuentra explícita en la Figura 1.
El volumen total de agua residual no doméstica recirculada fue de 2,034,000 litros en 4 años, correspondiente a 1,107 procesos en baches de 2,000 litros. Considerando 2 horas el tiempo total de las bombas en cada bache de tratamiento y basados en el factor de emisión eléctrica de 0,16438 Kg CO2 / Kwh podemos afirmar que las emisiones emitidas fueron de 334 kg de CO2.
En general y para efectos de cálculo utilizamos el valor más alto de este rango del índice de carbono de 400 - 740 kgCO2/mT de la manufactura de la poliacrilamida hidrolizada [15-17], y asumiendo que todos los insumos (Coagulantes, floculantes, carbón activado, etc) en el proceso de recirculación tienen una dosificación en total de 200 ppm, podemos inferir que para los 2,034,000 litros que se recircula se generaron 301 Kg CO2.
Kg CO2 dejados de emitir por recirculación
=KgCO2 por ahorro de agua de consumo+ KgCO2 por No vertimiento
-KgCO2 por consumo energético de bombas para la recirculación
- KgCO2 por manufactura de Insumos Qumicos Usados.
Kg CO2 dejados de emitir por recirculación=764+764-334-301=893 Kg CO2
Toneladas de Carbono Neto dejados de emitir
=
Pérez et al. (2020), evalúa las hectáreas de bosque natural que se necesitarían para almacenar determinadas toneladas de carbono basados en la Tabla 3 [15].
Tabla 3. Estimación de las emisiones de dióxido de carbono generadas por deforestación durante el periodo 2005-2010. Ideam.
Cobertura |
C* |
Bosque húmedo Montano |
72.7 |
Bosque húmedo Montano bajo |
147.5 |
Bosque húmedo Premontano |
57.0 |
Bosque húmedo Tropical |
132.1 |
Bosque muy húmedo Montano |
62.7 |
Bosque muy húmedo Montano bajo |
130.0 |
Bosque muy húmedo Premontano |
91.5 |
Bosque muy húmedo Tropical |
82.5 |
Bosque muy seco Tropical |
49.1 |
Bosque pluvial Montano |
53.2 |
Bosque pluvial Montano bajo |
52.6 |
Bosque pluvial Premontano |
106.8 |
Bosque pluvial Tropical |
86.1 |
Bosque seco Montano bajo |
108.0 |
Bosque seco Premontano |
70.3 |
Bosque seco Tropical |
48.1 |
*C es el carbono almacenado en toneladas por hectárea
Se incorporó un nuevo indicador denominado Eficiencia Ambiental de Recirculación (EAR) que sirve para guiar el proceso. Este indicador se define como:
En donde MA se refiere al volumen de agua ahorrada en m3 y MK los kg de CO2 dejados de emitir al medio ambiente.
Para este caso el factor de este proceso fué de 6.
El costo del sistema para recirculación (Figura 3) se estima en $22,000,000 COP, el cual se pagó en 2 años con el ahorro económico obtenido por la reducción en el agua de consumo en un 80% y también con el ahorro del costo económico asociado al no pago anual de los análisis fisicoquímicos de vertimientos, que oscilan en 5 y 6 millones de pesos.
La relación de los materiales y accesorios de la planta de aprovechamiento y recirculación electrofloil y sus detalles, se visualizan en los anexos A, B, C. D, E, F.
Además, es importante actuar en etapas tempranas como la prevención para reducir el costo de la calidad ambiental de los proyectos como se visualiza en la tabla 4 [13,18-20].
Tabla 4. Costo de la calidad ambiental.
Prevención. |
Descubrimiento. |
Error Interno. |
Error Externo. |
Capacitación. |
Inspecciones. |
Desperdicio de materiales. |
Multa. |
Mantenimiento. |
Auditorias. |
Tratamiento y control de desperdicios. |
Remediación de contaminación. |
Rediseño de procesos. |
Monitoreos. |
Espacio. |
Pérdida de confianza de clientes. |
Reuso y reciclaje. |
Reportes |
Tiempo. |
Mala Imagen |
Comunicación externa. |
|||
X 1 |
X10 |
X100 |
X1000 |
La corporación de defensa y meseta de Bucaramanga (CDMB) a través de su ventanilla de negocios verdes otorgó al piloto la certificación al Ecolavado servicentro Deprisa en la vigencia de los años (2020 – 2021) y (2021-2022); lo cual avala este trabajo que impacta positivamente el medio ambiente a través de la recirculación de agua residual no doméstica (figura 8).
Figura 8. Certificados de Negocios Verdes.
A la Unión Europea, al ministerio del medio ambiente de la república de Colombia, a la ventanilla de negocios verdes de la CDMB por su acompañamiento, reconocimiento y certificación del piloto de aprovechamiento y recirculación de agua residual no doméstica, a la empresa Industrias Parber por su asesoría y aporte técnico en el diseño, construcción y puesta en marcha de la planta de recirculación “electrofloil” e insumos químicos y al dibujante técnico Camilo Andrés Gómez Garcia por su aporte en los planos generales y detallados.
No. Plano |
Descripción |
Cantidad |
1 |
Tanque de Tratamiento 2,000 Litros. |
1 |
1 |
Tanque de almacenamiento 2,000 Litros. |
1 |
3 |
Codo 45° Pvc 1” |
2 |
4 |
Codo 90° Pvc 1” |
19 |
5 |
Niple Pvc 1”;0.20m |
2 |
6 |
Hembra Pvc 1” |
5 |
7 |
Macho Pvc 1” |
5 |
8 |
Niple Pvc 1”;0.50m |
1 |
9 |
Niple Pvc 1”;0.55m |
1 |
10 |
U Universal Pvc 1” |
11 |
11 |
Niple Pvc 1”;0.30m |
1 |
12 |
Niple Pvc 1”;1.40m |
1 |
13 |
Niple Pvc 1”;1.60m |
1 |
14 |
Niple Pvc 1”;0.88m |
6 |
15 |
Niple Pvc 1”;0.21m |
2 |
16 |
Válvula Pvc 1” |
12 |
17 |
Niple Pvc 1”;1.28m |
1 |
18 |
Tee Pvc 1”x1” |
9 |
19 |
Niple Pvc 1”;0.31m |
5 |
20 |
Niple Pvc 1”;0.39m |
1 |
21 |
Niple Pvc 1”;0.37m |
1 |
22 |
Niple Pvc 1”;1.24m |
1 |
23 |
Buje Pvc 1”x1 ¼” |
1 |
24 |
Filtro Industrial |
2 |
25 |
Buje Pvc 1”x1 ½” |
7 |
26 |
Macho Pvc 1 ½” |
9 |
27 |
U Universal Pvc 1 ½” |
3 |
28 |
Válvula Pvc 1 ½” |
3 |
29 |
Niple Pvc 1 ½”;0.36m |
2 |
30 |
Niple Pvc 1”;0.3m |
1 |
31 |
Niple Pvc 1 ½”;0.22m |
1 |
32 |
Codo 90° Pvc 1 ½” |
8 |
33 |
Niple Pvc 1 ½”;0.17m |
2 |
34 |
Tee Pvc 1 ½”x1 ½” |
4 |
35 |
Niple Pvc 1 ½”;0.02m |
2 |
36 |
Niple Pvc 1 ½”;0.22m |
1 |
37 |
Buje Pvc 1 ¼” x1 ½” |
1 |
38 |
Niple Pvc ¼” 0.22m |
1 |
39 |
Macho Pvc 1 ¼” |
2 |
40 |
Filtro 10 micras |
2 |
41 |
Macho Pvc ¾” |
3 |
42 |
Filtro 5 micras |
1 |
43 |
Buje Pvc 1 ¼” x 1” |
1 |
44 |
Buje Pvc 1 ¾” x 1” |
4 |
45 |
Niple Pvc 1”;0.45m |
2 |
46 |
Niple Pvc 1”;0.13m |
2 |
47 |
Niple Pvc ¾” 0.15m |
2 |
48 |
Niple Pvc 1”;0.09m |
1 |
49 |
Niple Pvc ¾”;0.21m |
1 |
50 |
Tee Pvc ¾”x¾” |
5 |
51 |
Niple Pvc ¾”;0.12m |
1 |
52 |
U Universal Pvc ¾” |
6 |
No. Plano |
Descripción |
Cantidad |
53 |
Niple Pvc ¾”;0.19m |
1 |
54 |
Codo 90° Pvc ¾” |
13 |
55 |
Niple Pvc ¾”, 0.02m |
7 |
56 |
Hembra Pvc ¾”, 0.02m |
3 |
57 |
Visor de fluido |
1 |
58 |
Niple Pvc ¾”, 0.09m |
2 |
59 |
Niple Pvc ¾”, 0.04m |
2 |
60 |
Niple Pvc ¾”, 0.10m |
4 |
61 |
Válvula Pvc ¾” |
11 |
62 |
Niple Pvc ¾”;0.06m |
1 |
63 |
Nano Filtro |
1 |
64 |
Niple Pvc 1”;0.23m |
1 |
65 |
Niple Pvc ¾”;0.71m |
1 |
66 |
Niple Pvc ¾”;0.08m |
1 |
67 |
Niple Pvc 1”;0.56m |
1 |
68 |
Niple Pvc ¾”;0.50m |
1 |
69 |
Niple Pvc 1”;0.11m |
1 |
70 |
Niple Pvc ¾”;0.42m |
1 |
71 |
Niple Pvc ¾”;0.25m |
3 |
72 |
Niple Pvc 1”;0.32 m |
1 |
73 |
Niple Pvc ¾”;0.17m |
1 |
74 |
Niple Pvc 1”;0.47m |
1 |
75 |
Buje Pvc 1”x1 ½” |
1 |
76 |
Hembra Pvc 1 ½” |
1 |
77 |
Niple Pvc 1”;0.87m |
1 |
78 |
Niple Pvc 1”;0.34m |
1 |
79 |
Niple Pvc 1”;0.14m |
1 |
80 |
Niple Pvc 1”;0.23m |
1 |
81 |
Niple Pvc 1”;0.49m |
1 |
82 |
Niple Pvc 1”;0.25m |
1 |
83 |
Niple Pvc ¾”;0.24m |
1 |
84 |
Codo 45° Pvc ¾” |
1 |
85 |
Niple Pvc ¾”;0.07m |
1 |
86 |
Niple Pvc ¾”;0.30m |
1 |
87 |
Niple Pvc ¾”;0.55m |
1 |
88 |
Niple Pvc ¾”;0.82m |
1 |
89 |
Niple Pvc 1”;0.22m |
4 |
90 |
Niple Pvc 1”;0.48m |
3 |
91 |
Niple Pvc ½”;2.98m |
1 |
92 |
Niple Pvc ½”;0.23m |
1 |
93 |
Niple Pvc perforada ½”;0.36m |
2 |
94 |
Niple Pvc ½”;0.92m |
1 |
95 |
Niple Pvc perforada ½”;0.22m |
4 |
96 |
Niple Pvc perforada ½”;0.25m |
2 |
97 |
Niple Pvc perforada ½”;0.75m |
3 |
98 |
Codo 90° Pvc ½” |
7 |
99 |
Tee Pvc ½” |
5 |
100 |
Niple Pvc 1 ½”;2.98 m |
1 |
101 |
Válvula de pie Pvc 1” |
1 |
102 |
Medidor de presión |
2 |
103 |
Tee Pvc ½” |
1 |