ES2310483A1 - Procedimiento para la recuperacion de cromo y bioproductos a partir de residuos peleteros, instalacion para llevarlo a cabo y los productos asi obtenidos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la recuperación de cromo y bioproductos a partir de residuos peleteros, instalación para llevarlo a cabo y los productos así obtenidos. La invención describe un procedimiento de recuperación de cromo y de bioproductos a partir de un residuo peletero, basado en la oxidación del cromo (III) a cromo (VI) usando peróxidos en un medio alcalino y una instalación industrial para llevarlo a cabo. El cromo y los bioproductos pueden ser utilizados de nuevo, resolviendo un problema de contaminación medioambiental y valorizando productos de desecho.
Description
Procedimiento para la recuperación de cromo y
bioproductos a partir de residuos peleteros, instalación para
llevarlo a cabo y los productos así obtenidos.
La presente invención se encuadra en el área de
eliminación y valorización de los desechos industriales de la
industria peletera, y más concretamente en un método para el
procesamiento de los residuos de colágeno cromados y su
valorización.
El procesamiento de los residuos de colágeno
cromado en la industria peletera se producen en cada uno de las
distintas etapas de producción, las cuales son:
- grupo I: residuos cromados - etapas de secado
y curtido - estado en crudo.
- grupo II: residuos cromados + materia grasa -
etapa de engrase.
- grupo III: residuos cromados + materia grasa +
agentes recurtientes - fase de recurtición.
- grupo IV: residuos cromados + materia grasa +
agentes recurtientes + tintes - etapa de tintura.
- grupo V: residuos cromados + materia grasa +
agentes recurtientes + tintes + acrílicos y/o poliuretanos - etapa
de acabado.
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Los residuos del grupo V representan el mayor
porcentaje del volumen total de residuos siendo además los más
complejos. El grupo incluye los trozos cortados inutilizables de la
industria manufacturera de los productos de piel como zapatos, ropa
y tapicería.
Los residuos de colágeno cromados son aquellos
que se encuentran estabilizados o ligados con sales de cromo tipo
(III) las cuales bloquean cualquier posterior tratamiento para
obtener colágeno utilizando métodos convencionales. Existen otros
métodos para el aprovechamiento de los mismos residuos cromados
(recortes, rebajaduras, serrajes, etc.) procedentes de la industria
del cuero, pero basados en tratamientos físicos y químicos
diferentes. Una gran parte de este tipo residuos se usan para la
producción de aglomerados de cuero regenerado o productos
reutilizables por la industria de curtidos:
1) mezcla de los residuos con látex u otros
componentes adhesivos en la obtención de aglomerados para la
maroquinería, manufactura de calzado, confección, etc.
2) hidrólisis ácidas o alcalinas drásticas (pH y
T más extremos y tiempo más largo) de los residuos con obtención
de hidrolizados de proteína de aplicación en abonos o
fertilizantes.
3) eliminación parcial del Cr III mediante
agentes acomplejantes o enmascarantes, tales como ácido oxálico,
EDTA, etc.
4) tratamiento enzimático drástico con alcalasa
u otros.
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En la literatura existen varias descripciones de
de procesos basados hidrólisis alcalina suaves con magnesio y/o
óxidos de calcio proporcionado un precipitado verde oscuro de cromo
(III) fuertemente enmascarado por aminoácidos y/o péptido de
pequeño tamaño. Este precipitado puede ser redisuelto con ácidos y
neutralizados para ser reutilizados en la fase de curtido. Sin
embargo, la superficie en el sentido de la fibra del cuero mantiene
manchas oscuras, impidiendo su uso en la fabricación de artículos
de colores claros. La fase líquida está compuesta de una mezcla de
aminoácidos y/o péptidos de pequeño tamaño con pequeñas cantidades
de cromo (III), aunque el uso de altos niveles de hidrólisis
limita su uso posterior. Por ello, sigue siendo necesario nuevos
procedimientos que mejoren los rendimientos del aislamiento del
cromo así como la valorización de estas enormes cantidades de
residuos.
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Un aspecto de la invención lo constituye un
procedimiento de recuperación de cromo y de bioproductos a partir
de un residuo peletero, en adelante procedimiento de la invención,
caracterizado porque se basa en la oxidación del cromo (III) a
cromo (VI) usando peróxidos en un medio alcalino y porque comprende
las siguientes etapas:
i) una etapa de decromado, consistente
inicialmente en proceso de oxidación del cromo (III) a cromo (VI)
usando peróxidos, generalmente peróxido de hidrógeno
(H_{2}O_{2}), en un medio alcalino obtenido, por ejemplo con
hidróxido sódico o carbonato sódico, a temperatura ambiente, de
acuerdo a la siguiente reacción:
ii) una etapa de escurrimiento,
preferentemente mediante una centrífuga hidroextractiva (Figura 10,
S-130) que produce un filtrado con el cromo (VI) y una fase
sólida con las fibras de colágeno
decromadas,
iii) almacenaje del filtrado con el cromo (VI)
con agitación al que se somete a etapa de reducción a cromo (III),
con H_{2}O_{2} en medio ácido, ajustándose posteriormente su pH
para posteriores mezclas con soluciones con cromo (III),
preferentemente con agentes reductores como por ejemplo, los
pertenecientes al siguiente grupo: peróxido de hidrógeno, disulfito
sódico y glucosa, y
iv) una etapa de purificación o aislamiento del
colágeno en la que los residuos de colágeno decromados tratados
sufren un segundo proceso de hidrólisis topoquimica altamente
controlada.
Otro aspecto de la invención lo constituye una
instalación necesaria para llevar a cabo el procedimiento de la
invención que comprende los distintos elementos para ejecutar las
etapas mencionadas anteriormente: una máquina para el tratamiento
de fibras, una centrífuga hidroextractiva, dos reactores
(decromación y otro para obtener los biopolimeros), un tanque para
almacenaje y reducción del cromo (VI), un atomizador (opcional), un
equipo para calentar la solución concentrada de biopolimeros y un
sistema de transporte (ver Figura 10).
Otro aspecto de la invención lo constituye el
cromo (III) así como los biopolimeros o colágeno obtenidos por el
procedimiento de la invención.
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El proceso de la presente invención se basa en
la oxidación del cromo (III) a cromo (VI) usando peróxidos,
generalmente peróxido de hidrógeno (H_{2}O_{2}), en un medio
alcalino. Gracias al siguiente proceso, las fibras de colágeno
cromadas se extraen en un estadio temprano de la fase de curtido,
antes de hacer nada o de introducirlo en la primera etapa líquida,
no estabilizada o ligada.
Las ventajas del procedimiento de la presente
invención son la eliminación total del cromo III (100%) mediante su
oxidación con H_{2}O_{2} en medio alcalino a cromo VI, a
temperatura ambiente, en menos de 1 hora, sin alteración de las
propiedades físico-mecánicas originales de la
fibra, con rendimiento del 97% (de recuperación de residuo
colagénico sólido). Dicho residuo sin cromo se somete a una
hidrólisis suave para obtener biopolímeros de aplicación en la
propia industria de curtidos. Este procedimiento es, además, un
procedimiento más corto que los existentes.
Posteriormente, el cromo VI obtenido se reduce a
cromo III con H_{2}O_{2} en medio ácido y, una vez ajustada su
alcalinidad, se aumenta su concentración con la adición de cromo
III comercial y queda listo para su reutilización en la propia
industria en la etapa de curtición.
El exceso de peróxido es eliminado completamente
a partir del cromo (VI), siendo acidificado al anión dicromato.
Entonces, el dicromato es unido fuertemente a una columna de resina
de intercambio de iones. Una vez que la resina está completamente
saturada, el cromo se reduce a la forma (III) usando un medio ácido
en presencia del mismo peróxido. Como el cromo tiene la misma carga
positiva que la de la matriz de la resina éste puede ser fácilmente
recogido, obteniéndose así una solución con una alta concentración.
Con este método, el grado de enmascaramiento del residuo complejo
original de colágeno con cromo (III) es residual al haberse perdido
la capacidad acomplejante en la oxidación de cromo (VI),
liberándose todos los ligandos. Al contrario de los otros métodos
conocidos, las pieles curtidas con el cromo (III) recuperado por el
presente método proporciona una piel extremadamente suave, de grano
claro utilizable en un completo rango de artículos de cualquier
color. Este procedimiento además puede ser utilizado en otros
campos como la galvanotecnia, grabados, el estampamiento textil y
papelería.
Hay que enfatizar que durante el proceso se
genera in situ una cierta cantidad de peroxocromatos, que
son muy activos y que presentan una alta capacidad de oxidación y
aceleran la pre-hidrólisis (maceración de las
fibras en la etapa de obtención de la gelatina). Estos compuestos
contienen grupos 2,5-peroxo por cada átomo
de cromo, los cuales se encuentran ligados fuertemente a los grupos
iónicos de la estructura del colágeno. La presencia de estos
peroxocromatos durante el segundo proceso de hidrólisis, llevado a
cabo a 60ºC-70ºC, acelera la cinética de la
reacción, favoreciendo la producción del bioproducto,
"gelatina", con excelentes características y en un tiempo
mínimo. En dos horas se obtiene un rendimiento del 98% o mayor.
Los residuos de colágeno cromados tratados
sufren un segundo proceso de hidrólisis topoquímica altamente
controlada. El método de control depende del grado de interacción
de las siguientes variables:
- maceradores - alcalinos, ácidos,
liotrópicos.
- activadores - peróxidos - peróxido de
hidrógeno, percarbonato sódico, perborato sódico, etc.
Por otro lado, el biopolímero obtenido puede
utilizarse en la industria de curtidos como: 1) recurtiente
proteínico; 2) película (film) biodegradable en la etapa de
acabado; 3) agente desencalante y 4) agente basificante.
Finalmente, el biopolímero también puede ser usado en Fotografía,
Cosmética, Farmacología, Veterinaria, Medicina y otros sectores, en
la producción de nuevos biocompuestos y materiales de alto valor
añadido, en cuyo caso es necesario purificarlo mediante técnicas de
ultrafiltration para eliminar los retos de los residuos de cromo,
aminoácidos y péptidos de pequeño tamaño, y además para eliminar
sales, incrementando así la calidad del producto final.
En esta invención, se ha diseñado una planta
piloto para llevar a cabo todos los tipos de residuos; capaz de
procesar cantidades en un rango de 25-50 kg (Figura
10). Esta planta comprende los siguientes equipos: máquina para el
tratamiento de fibras, una centrífuga hidroextractiva, dos
reactores (decromación y otro para obtener los biopolímeros), un
tanque para almacenaje y reducción del cromo (VI), un atomizador
(opcional), un equipo para calentar la solución concentrada de
biopolímeros, camión de transporte (Figura 10).
Con este procedimiento pueden ser obtenidas
bastantes cantidades de bioproductos, de baja a media calidad, para
su uso posterior, por ejemplo, en las siguientes industrias:
- Pielcolor SA:
- como sustitución parcial y/o total de la caseina en los acabados abrillantantes.
- Tabercolor SA:
- como sustitución parcial y/o total de la caseina como ligante en tintas e impresión de papel empleado en la decoración de muebles, parquets, etc.
- Virmit S.A.:
- como ligante en el proceso de grabado e impresión textil.
- Incusa:
- como resina de pre-curtición y re-curtición; como agente de relleno e intensificador de color en la tintura.
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En esta última aplicación, el bioproducto es
copolimerizado con monómeros acrílicos o de poliuretanos.
Finalmente, una ventaja del procedimiento es de
orden ambiental y económica, al resolver la necesidad que impone la
normativa de eliminación de los residuos de forma que se prevenga
la contaminación del medio ambiente por el cromo III, susceptible
de pasar de forma natural a cromo VI, altamente tóxico. Esto supone
actualmente unos costes elevados para los curtidores.
Por lo tanto, un aspecto de la invención lo
constituye un procedimiento de recuperación de cromo y de
bioproductos a partir de un residuo peletero, en adelante
procedimiento de la invención, caracterizado porque se basa en la
oxidación del cromo (III) a cromo (VI) usando peróxidos en un medio
alcalino y porque comprende las siguientes etapas:
i) una etapa de decromado, consistente
inicialmente en proceso de oxidación del cromo (III) a cromo (VI)
usando peróxidos, generalmente peróxido de hidrógeno
(H_{2}O_{2}), en un medio alcalino obtenido, por ejemplo con
hidróxido sódico o carbonato sódico, a temperatura ambiente, de
acuerdo a la siguiente reacción:
ii) una etapa de escurrimiento,
preferentemente mediante una centrífuga hidroextractiva (Figura 10,
S-130) que produce un filtrado con el cromo (VI) y una fase
sólida con las fibras de colágeno
decromadas,
iii) almacenaje del filtrado con el cromo (VI)
con agitación al que se somete a etapa de reducción a cromo (III),
con H_{2}O_{2} en medio ácido, ajustándose posteriormente su pH
para posteriores mezclas con soluciones con cromo (III),
preferentemente con agentes reductores como por ejemplo, los
pertenecientes al siguiente grupo: peróxido de hidrógeno, disulfito
sódico y glucosa, y
iv) una etapa de purificación o aislamiento del
colágeno en la que los residuos de colágeno decromados tratados
sufren un segundo proceso de hidrólisis topoquímica altamente
controlada.
Otro aspecto de la invención lo constituye una
instalación necesaria para llevar a cabo el procedimiento de la
invención que comprende los distintos elementos para ejecutar las
etapas mencionadas anteriormente: una máquina para el tratamiento
de fibras, una centrífuga hidroextractiva, dos reactores
(decromación y otro para obtener los biopolímeros), un tanque para
almacenaje y reducción del cromo (VI), un atomizador (opcional), un
equipo para calentar la solución concentrada de biopolímeros y un
sistema de transporte (ver Figura 10).
Otro aspecto de la invención lo constituye el
cromo (III) así como los biopolímeros o colágeno obtenidos por el
procedimiento de la invención.
Otro aspecto de la invención lo constituye el
uso del cromo (III) obtenido por el procedimiento de la invención
en nuevos procesos industriales donde se requiera su presencia como
por ejemplo, en la industria de la piel.
Figura 1.- Efectos del formaldehído, carbonato
sódico, peróxido de hidrógeno y tiempo sobre el contenido de cromo
residual en ppm.
Figura 2.- Interacción: Peróxido de hidrógeno x
formaldehído.
Figura 3.- Evolución del cromo residual en
función de la concentración de peróxido de hidrógeno y formaldehído
a 2% de Na_{2}CO_{3} y 69 minutos de tratamiento que
corresponden a las condiciones de mínimo Cromo residual.
Figura 4.- Efecto de la concentración de
formaldehído, carbonato sódico y peróxido de hidrógeno sobre el
rendimiento
Figura 5.- Interacción formaldehído x peróxido
de hidrógeno y carbonato sódico x peróxido de hidrógeno.
Figura 6.- Efecto de la interacción formaldehído
x peróxido de hidrógeno sobre el rendimiento a las mejores
condiciones de carbonato sódico.
Figura 7.- Efecto de la interacción carbonato
sódico x peróxido de hidrógeno al nivel óptimo de formaldehído
sobre el rendimiento
Figura 8.- Evolución de la deseabilidad en
función de la concentración de formaldehído y peróxido de
hidrógeno.
Figura 9.- Evolución de la deseabilidad en
función de la concentración de carbonato sódico y el peróxido de
hidrógeno.
Figura 10.- Esquema de la planta de
transformación. J-110, recipiente para
desfibrar; R-120, reactor de oxidación;
S-130, centrífuga hidroextractiva;
R-140, reactor para el aislamiento del
biopolímero de colágeno; T-150; equipo
calentador; D-160; spray secador.
Moler los residuos colagénicos cromados (III) en
un recipiente para desfibrar de diámetro 1 a 5 mm; proporcionado
así un material más homogéneo con una mayor superficie y por tanto
ahorrando productos químicos y reduciendo el tiempo de reacción
(Figura, J-110).
Un reactor de oxidación con agitación se
construyó con acero inoxidable y/o una modificación de un bidón
convencional de tenería - libre de madera - con un conveniente
filtro tipo malla (1 a 5 mm de diámetro). El tonel de tenería
seleccionado debe ser colocado al menos dos metros en alto para
facilitar la conducción del baño oxidativo a un tanque de
almacenaje. El propio tonel de tenería puede servir como reactor
para obtener distintos tipos de biopolímeros, teniendo en cuenta
que la temperatura interior del tanque puede alcanzar los 80ºC.
Sin embargo, se recomienda especialmente la primera opción. (Figura
10, R-120).
La oxidación tiene lugar en un medio alcalino;
por lo tanto, un pH de 12 debería ser alcanzado utilizando
carbonato sódico o hidróxido sódico y la oxidación se lleva a cabo
con peróxido de hidrógeno que permite una cinética de reacción
mayor y que además no genera ningún residuo. Esta reacción forma
únicamente agua como se presenta en la siguiente reacción.
La probabilidad de un proceso espontáneo de
oxidación del Cromo III en Cromo VI es real como se puede observar
por las energías de Gibbs de ambas reacciones.
La energía Gibbs de ambas reacciones se presenta
a continuación:
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El valor negativo de la ecuación termodinámica
indica la posibilidad de una oxidación espontánea en un amplio
rango de pHs.
El componente que actúa como agente oxidativo es
el oxígeno que proviene de la descomposición del peróxido de
hidrógeno:
Durante esta fase se puede observar un
precipitado marrón, que es identificado como peroxochromato de duro
aislamiento. Las reacciones se presentan en las siguientes
ecuaciones. (1) (2)
El complejo azul se presenta con un medio neutro
y un complejo marrón con medio alcalino. Este medio alcalino es
favorecido por el exceso de peroxido de hidrógeno y por el nivel
básico de la muestra. Al mismo tiempo, esta reacción se ve
influenciada por la difusión de oxígeno en el medio de
reacción.
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Para esta fase se recomienda instalar una
centrífuga hidroextractiva (Figura 1, S-130) que
sustituye el clásico tonel de tenería. Esta operación produce por
un lado un filtrado (líquido efluente) y, por otro lado, las
fibras de colágeno decromadas (fase sólida). El filtrado que
contiene el cromo (VI) se almacena en un tanque de acero inoxidable
con agitación para la posterior etapa de reducción a cromo (III), y
es ajusta a su correspondiente alcalinidad (33º Sch); así, esta
solución básica de cromo (III) puede ser mezclada con otras sales
en polvo de cromo (III) en concentraciones correctas para
posteriores operaciones o usos en tenerías. Los principales agentes
reductores que se pueden utilizar son los siguientes:
en medio
ácido.
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El método para obtener el cromo "liquor"
con disulfito es muy similar al que se usa con sulfito. En este
caso, el disulfito reacciona con el ácido formando sulfito que actúa
como un reductor y proporciona grandes cantidades de sulfatos. La
siguiente ecuación presenta la reacción global que gobierna el
proceso.
Esta reducción genera una importante cantidad de
sales neutras y complejas. La experiencia muestra que la reacción
podría ser desarrollada en frío y además sin ácido sulfúrico.
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Este es uno de los métodos de reducción más
ampliamente utilizados para emplear en un proceso de recuperación
de cromo.
En esta reacción, la glucosa no es completamente
oxidada a dióxido de carbono, pero se forman algunos compuestos
intermedios, generalmente ácidos orgánicos que juegan un papel
interesante debido a su influencia para disminuir la alcalinidad y
ocultar el efecto del cromo. La siguiente ecuación presenta la
reacción cuando la glucosa sufre una completa oxidación.
El efecto de enmascaramiento se incrementa con
el incremento de glucosa favoreciendo la formación de ácidos
orgánicos. Por el contrario, la temperatura de reducción produce un
efecto en el pH básico deseado.
Un problema que surge cuando se usa este método
es la duda si es mejor añadir glucosa a la mezcla de
glucosa-dicromato o añadir ácido a la mezcla
glucosa-dicromato. Alternativamente, las fibras
colagénicas decromadas son empujados por una bomba convencional
hasta la siguiente etapa.
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En esta etapa se usa un reactor de acero
inoxidable protegido con agitación diseñado para productos viscosos
con objeto de obtener diferentes tipos de biopolimeros (Figura 10,
R-140).
Los residuos de colágeno decromados tratados
sufren un segundo proceso de hidrólisis topoquímica altamente
controlada. Este método de control del grado de interacción de las
siguientes variables:
- maceradores - alcalinos, ácidos,
liotrópicos.
- activadores - peróxidos - peróxido de
hidrógeno, percarbonato sódico, perborato sódico, etc.
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Estos biopolimeros pueden ser comercializados en
dos formas; en primer lugar, como una solución al 30% la cual
puede ser almacenada en un tanque de acero inoxidable cubierto; sin
embargo, deben extremarse las precauciones cuando la temperatura
desciende por debajo de los 14ºC, por lo que es necesario calentar
alrededor de los 40ºC con un equipamiento especial. De esta manera,
se convierte en un liquido viscoso manejable para cuando se
necesite. (Figura 10, T-150); o en un polvo sólido
utilizando un spray secador (Figura 10, D-160).
Hay que recordar que según la estricta normativa
medioambiental europea, está totalmente prohibido eliminar este
tipo de residuos de cromo (III) mediante vertederos o similares.
Con este procedimiento y tal como se muestra posteriormente el
cromo (III) se recupera totalmente y se reutiliza en la industria
de curtidos y además, con un segundo tratamiento; el residuo de
colágeno decromado puede obtenerse con un rendimiento del 98%-99%
de biopolímeros. De esta manera, se eliminan completamente ingentes
cantidades de cromo (III) de la industria curtidora que por el
momento se almacena de forma abierta en estas industrias, y se
produce además un importante beneficio económico.
Este procedimiento puede ajustarse para tratar
otros tipos de residuos de cromo IIII de curtidurías, producidos
durante distintas etapas del proceso de curtido; como son: cromo
del proceso completo de curtido, engrase, recurtición, teñido,
acabado y, además residuos del proceso de doble cara, proceso de
separación del pelo y la lana con una máquina de filtración
adecuada.
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Se ha analizado la evolución del Cr residual
y del rendimiento en los 27 experimentos desarrollados con
arreglo al diseño experimental de Box y Behnken para cuatro
factores cuyos límites de variación y unidades también se
indican:
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(Tabla pasa a página
siguiente)
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Las condiciones experimentales y los resultados
obtenidos en los 27 experimentos se indican a continuación:
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Se ha efectuado el análisis de la variancia para
valorar la significación de los efectos en la evolución del cromo
residual. Todos aquellos efectos e interacciones significativas que
no alcanzaban un nivel mínimo de significación del 10% se han
eliminado, resultando la siguiente tabla de análisis de la
variancia:
\newpage
Análisis de la varianza para el
Cromo
residual
Se observa que todos los efectos son altamente
significativos, en particular la concentración de peróxido de
hidrógeno, tanto en su efecto lineal como cuadrático que presentan
un nivel de significación del 0% (es decir, que la probabilidad de
que su influencia fuera debida al azar es del 0%). Le sigue en
importancia la concentración de Na_{2}CO_{3} en su componente
lineal con una significación del 0.96%, el tiempo con un nivel de
significación en sus componentes lineal y cuadrática del 2.7 y 7.8%
respectivamente y, por último el efecto del formaldehído con un
nivel de significación de su componente lineal muy cercana al 10%,
si bien presenta una interacción con la concentración de agua
oxigenada significativa al 4.5%. La influencia de los factores
sobre el cromo residual se presentan en la
Figura 1:
Figura 1:
Como se observa existe una interacción
significativa formaldehído x agua oxigenada cuyo efecto se
representa en la Figura 2. Se observa que si bien para
concentraciones altas de formaldehído a bajas concentraciones de
peróxido de hidrógeno, el cromo residual resultando es más elevado
que sin formaldehído. En cambio para concentraciones elevadas de
agua oxigenada la presencia de formaldehido favorece la eliminación
de cromo.
La presencia de Cr residual en función de las
variables significativas, responde a la siguiente ecuación:
Esta ecuación explica las variaciones
cuadráticas del Cr residual observadas en un 97%.
\newpage
Una representación gráfica de la evolución del
Cr residual en función de la concentración de peróxido de
hidrógeno y formaldehído a las condiciones a las que se obtienen
valores mínimos de esta variable para los otros dos factores (2% de
Na_{2}CO_{3} y 69 minutos de tratamiento, se representa en la
gráfica siguiente (Figura 3).
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Se ha aplicado la misma metodología para
examinar la evolución del rendimiento en función de los cuatro
factores. Después de eliminar del modelo los efectos e
interacciones no significativas, ha resultado el siguiente cuadro
de análisis de la variancia:
Análisis de la Varianza para
Rendimiento
Se observa que tanto el formaldehído como el
peróxido de hidrógeno y el carbonato sódico tienen efectos muy
significativos sobre el rendimiento de manera que al aumentar las
concentraciones de los componentes el rendimiento es mayor. En el
caso del formaldehído se observa una concentración óptima. Cabe
señalarse la presencia de dos interacciones (formaldehído x
peróxido de hidrógeno y carbonato sódico con peróxido de
hidrógeno. La primera parece que a concentraciones altas de
peróxido de hidrógeno, el efecto del formaldehído es beneficioso
para el rendimiento, efecto que no se observa a concentraciones
bajas de peróxido de hidrógeno. En el caso del carbonato, para
concentraciones bajas de peróxido de hidrógeno no afecta al
rendimiento, mientras que a concentraciones elevadas de peróxido de
hidrógeno, la presencia de carbonato favorece el rendimiento. Los
efectos principales e interacciones se representan gráficamente en
las figuras 4 y 5 respectivamente.
La ecuación que representa la evolución del
rendimiento en función de los factores significativos es la
siguiente:
Esta ecuación explica el 80.1% de las
variaciones del rendimiento en función de los tres factores
considerados. Cabe señalarse que el efecto del tiempo no ha
resultado significativo en relación con el rendimiento.
La representación de las dos interacciones
significativas a las condiciones de óptimo rendimiento para las
demás variables se representan en las Figuras 6 y 7.
Para obtener las condiciones experimentales
donde se obtengan simultáneamente el menor contenido de cromo y el
máximo rendimiento, se ha utilizado la función de
deseabilidad (Derringer, G., y R. Suich (1980)
"Simultaneous Optimization of Several Response Variables",
Journal of Quality Technology, 12, 214-219) de
manera que cada respuesta se transforma en un valor individual de
deseabilidad que varía entre 0 y 1 según esté más alejada o
más cercana a las condiciones óptimas. La función combinada de
ambas respuesta de deseabilidad se obtiene haciendo la media
geométrica de las deseabilidades individuales de cada respuesta.
Así cuanto más cercana esté a uno la deseabilidad global más
nos encontramos en una zona donde se obtendrán los óptimos de cada
respuesta individual. A continuación se indican los valores óptimos
donde se combina el valor mínimo de cromo residual y el máximo
rendimiento:
Se presenta la evolución del parámetro
deseabilidad en función de las variables formaldehído y agua
oxigenada para los niveles óptimos de los otros dos factores
(Figura 8) y de las variables carbonato sódico y peróxido de
hidrógeno (Figura 9) para los niveles óptimos de formaldehído y
tiempo. Se observa que la zona de óptimo se obtiene para una
concentración de formaldehído alrededor del 1.92% s/b, una
concentración de carbonato sódico del 6.36% s/b, una concentración
de peróxido de hidrógeno 110 vol de 9.77% s/b y tiempo elevado (90
minutos).
Claims (4)
1. Procedimiento de recuperación de cromo y de
bioproductos a partir de un residuo peletero caracterizado
porque se basa en la oxidación del cromo (III) a cromo (VI) usando
peróxidos en un medio alcalino y porque comprende las siguientes
etapas:
i) una etapa de decromado, consistente
inicialmente en proceso de oxidación del cromo (III) a cromo (VI)
usando peróxidos, generalmente peróxido de hidrógeno
(H_{2}O_{2}), en un medio alcalino obtenido, por ejemplo con
hidróxido sódico o carbonato sódico, a temperatura ambiente, de
acuerdo a la siguiente reacción:
ii) una etapa de escurrimiento,
preferentemente mediante una centrífuga hidroextractiva (Figura 10,
S-130) que produce un filtrado con el cromo (VI) y una fase
sólida con las fibras de colágeno
decromadas,
iii) almacenaje del filtrado con el cromo (VI)
con agitación al que se somete a etapa de reducción a cromo (III),
con H_{2}O_{2} en medio ácido, ajustándose posteriormente su pH
para posteriores mezclas con soluciones con cromo (III),
preferentemente con agentes reductores como por ejemplo, los
pertenecientes al siguiente grupo: peróxido de hidrógeno, disulfito
sódico y glucosa, y
iv) una etapa de purificación o aislamiento del
colágeno en la que los residuos de colágeno decromados tratados
sufren un segundo proceso de hidrólisis topoquímica altamente
controlada.
2. Instalación necesaria para llevar a cabo el
procedimiento según la reivindicación 1 caracterizada porque
comprende una máquina para el tratamiento de fibras, una centrífuga
hidroextractiva, dos reactores (decromación y otro para obtener los
biopolímeros), un tanque para almacenaje y reducción del cromo
(VI), un atomizador (opcional), un equipo para calentar la
solución concentrada de biopolimeros y un sistema de transporte
(Figura 10).
3. Biopolímeros o colágeno caracterizados
porque se obtienen según el procedimiento 1.
4. Uso del cromo (III) obtenido según la
reivindicación 1 en nuevos procesos industriales donde se requiera
su presencia como por ejemplo, en la industria de la piel.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ES200701770A ES2310483B1 (es) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | Procedimiento para la recuperacion de cromo y bioproductos a partir de residuos peleteros, instalacion para llevarlo a cabo y los productos asi obtenidos. |
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