El carbón activado se agota al adsorber compuestos orgánicos.
El carbón activado es un material poroso que tiene la capacidad natural de adsorber de gases y líquidos compuestos orgánicos. Para aumentar esa porosidad sometemos esas materias primas como el carbón de madera o el carbón vegetal de concha de coco, con vapor de agua a alta temperatura en un horno (800-1200 °C). El producto resultante se denomina carbón activado granular (CAG), que podría también llamarse como carbón con más poros producidos industrialmente.
Las aplicaciones más comunes del carbón activado granular CAG para aplicaciones industriales son: el tratamiento de efluentes de aguas residuales, la purificación del agua potable y la eliminación de compuestos orgánicos de corrientes líquidas o gases.
Los carbones activados granulares agotados, es prácticamente un desecho para la industria y en algunos casos un problema para su manejo como residuo para disponerlo. Los CAG se han utilizado durante muchos años para eliminar compuestos orgánicos volátiles como solventes clorados, hidrocarburos aromáticos, etc., pero también moléculas bioactivas como antibióticos o fármacos con estructura química similar. Tras un periodo de funcionamiento, cuando estos carbones alcanzan su punto de saturación dejan de realizar su función y deben ser retirados del servicio; sin embargo, todavía tienen propiedades que podrían ser útiles si se reactivan adecuadamente.
Método térmico para reactivación de carbón agotado.
El método de reactivación térmica es uno de los métodos más utilizados para generación de carbón en la industria y es el que nostros utilizamos. Durante el proceso de regeneración del carbón después de tratar aguas de tratamiento de agua para orgánicos, generalmente se divide en tres etapas: secado, carbonización a alta temperatura y activación según el cambio de la materia orgánica cuando se calienta a diferentes temperaturas.
En la etapa de secado, se eliminan los componentes volátiles del carbón activado.
En la etapa de carbonización a alta temperatura, una parte de la materia orgánica adsorbida en el carbón activado se carboniza, se vaporiza y se desorbe, y parte de la materia orgánica se descompone para producir hidrocarburos de moléculas pequeñas y se desorbe, mientras que las componentes inorgánicas (como las sales) permanecen en los poros del carbón activado. En esta etapa, la temperatura alcanzará los 800-900 °C.
Para evitar la oxidación del carbón activado, el proceso suele llevarse a cabo al vacío o en atmósfera controlada.
En la siguiente etapa de activación, se introduce oxígeno y vapor de agua en el horno rotatorio para limpiar los microporos del carbón activado y restaurar su rendimiento de adsorción, que es la clave de todo el proceso de regeneración.
El método de regeneración térmica tiene las características de alta eficiencia de regeneración.
Resultados:
Esta sección debe contener los resultados del análisis de laboratorio.
Resultados y decisión
Los resultados del estudio pueden mostrar que el carbón activado granular gastado o agotado no podría ser reactivado y reutilizado para el fin previsto, por las siguientes razones:
- Los métodos de reactivación fueron ineficaces para reactivar el carbón.
- Su costo para reactivar por el tamaño del lote, no sería rentable para el uso industrial.
- El uso del carbón activado y los compuestos retenidos, son tóxicos o peligrosos para un proceso de reactivación a alta temperatura.
- El carbón agostado tiene una dureza menor a la recomendada para reactivar y el carbón puede quebrarse fácilmente.
Conclusiones
Este análisis puede concluir que es posible reactivar y utilizar los carbones granulares usados. Se recomienda que se lleven a cabo futuras análisis para determinar la viabilidad del uso de carbones granulares con previas reactivaciones, y determinar si el carbón será factible para la regeneración.
Los resultados de este estudio indican que la reactivación mediante las cinco metodologías diferentes es factible. Los resultados del análisis XRF mostraron que la reactivación puede realizarse con éxito y producir carbón activado con una superficie BET superior a 200 m2/g, que cumple la norma ASTM D6473 para el carbón activado en forma granular.
También se puede comprobar que la cantidad de energía de activación necesaria para conseguir más de 200 m2/g está dentro del 5% o menos de lo que exigen las normas de la industria.
Además, los estudios futuros deberían investigar métodos para mejorar la calidad de los carbones usados producidos por este proceso con el fin de obtener una calidad aceptable, o puede usarse como fuente de combustible alternativo.
Reciclaje y sustentabilidad
Los resultados de una reactivación de carbón permiten reutilizar estos materiales y reducir los impactos en los vertederos, lo cual es un aspecto importante de la sostenibilidad.
