A continuación se muestra el comportamiento de la demanda química de oxígeno (DQO) la concentración de azúcares reductores (AARR) y la concentración de fenoles durante los diferentes tratamientos con procesos avanzados de oxidación fotoquímicos empleados para el pretratamiento de la vinaza. La ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. presenta un resumen de todos los resultados obtenidos en este grupo de experimentos.
Demanda química de oxígeno
En esta fase del trabajo lo que se espera es que ocurra una transformación química de la vinaza sin que disminuya significativamente su contenido de materia orgánica. Los resultados mostrados en la Figura 7-1 indican que en 6 de los 8 tratamientos se conservó la DQO inicial de la vinaza. Posibles variaciones en cuanto al método de análisis pudieron ser la fuente de la desviación observada. Este es un resultado que se considera favorable cuando el objetivo es acoplar este tratamiento con un proceso anaeróbico, ya que el contenido de materia orgánica permanece disponible para los microorganismos.
Figura 7-1 . Variación de parámetros fisicoquímicos en vinaza tratada con PAOs
fotoquímicos
( ) vinaza cruda; ( ) tratamientos con H2O2/Luz solar; ( ) tratamientos con foto - Fenton. V100
indica que la vinaza no se diluyó, V50 indica que la vinaza se diluyó al 50% con agua destilada. Los números entre corchetes indican la concentración de H2O2 en gmol L-1para cada tratamiento, los
números entre paréntesis indican la relación molar H2O2/Fe. Todos los tratamientos fotoquímicos
tuvieron un tiempo de exposición a la luz de 1 hora y se hicieron por duplicado. Letras diferentes indican que hay diferencias estadísticamente significativas entre los tratamientos, con un nivel de confianza del 95%.
En los tratamientos con H2O2/luz solar se observa que la dilución de la vinaza fue un factor
que marcó diferencias en el desempeño del proceso fotoquímico, lo cual está acorde con lo citado por varios autores (Arce, 2012; Gil, 2012; Martin, 2002). La concentración de peróxido de hidrógeno, por su parte, no ejerció un efecto significativo en la mineralización de la materia orgánica dentro de las condiciones evaluadas para una misma concentración de vinaza, lo cual representa una ventaja potencial en términos de costos de este insumo para posibles aplicaciones industriales.
En los tratamientos con foto-Fenton no se observaron diferencias significativas en la DQO al probar las dos diluciones propuestas ni respecto a la vinaza sin tratar. Esto puede representar también una oportunidad para reducir costos de operación en el gasto de agua y viabilizar una futura implementación a escala industrial, ya que lo que se busca es solamente transformar químicamente la materia orgánica de la vinaza, más no una mineralización.
Fenoles
En los tratamientos de H2O2/Luz solar se observa que la dilución de la vinaza es un factor
determinante en la degradación de los compuestos fenólicos. Cuando se emplea vinaza sin diluir, se observa una mayor degradación de estos compuestos; pero cuando la vinaza se diluyó al 50% v/v, la degradación de fenoles disminuyó. En ambas diluciones se observa un patrón de degradación constante de los fenoles que tiende a ser función de la concentración de peróxido (Figura 7-1), logrando mayor degradación a bajas concentraciones (0.05 gmol L-1), y menor degradación a concentraciones medias (0.25
gmol L-1) y altas (0.5 gmol L-1).
Se esperaba que el comportamiento fuera opuesto, es decir, que una mayor concentración de H2O2 en el medio produjera una mayor degradación de los compuestos fenólicos. Sin
embargo, algunos estudios han encontrado que la eficiencia de degradación en los PAOs fotoquímicos está relacionada con el suministro de energía al medio reactivo (Katsoyiannis, Canonica, & von Gunten, 2011). Estos autores encontraron que, en la degradación de bifenilos policlorados (PCBs) con H2O2/UV, se consume menos energía a bajas
mmol L-1), ya que se requiere más energía para la producción de H2O2 en el medio y el
mismo H2O2 puede actuar como secuestrador de radicales hidroxilo, disminuyendo la
eficiencia en la degradación de compuestos orgánicos persistentes. Debido a que en todos los tratamientos con H2O2/Luz solar se mantuvo el mismo nivel de energía de radiación
(500 W m-2), esta puede ser la causa de los resultados observados.
El proceso foto-Fenton exhibe una mayor disminución de la concentración de fenoles respecto al proceso H2O2/luz solar, pero a diferencia de los tratamientos con H2O2/luz solar,
no muestra diferencias significativas entre las dos diluciones de vinaza evaluadas. Nuevamente, esto puede representar una ventaja ambiental en la implementación industrial de esta tecnología, ya que es posible que se obtengan los mismos resultados sin necesidad de utilizar agua para diluir la vinaza.
Azúcares reductores
En la Figura 7-1 se observa que en 6 de los 8 tratamientos fotoquímicos evaluados hay una transformación química de la materia orgánica de la vinaza. Se observa además que la dilución de la vinaza fue el factor más influyente en la concentración final de azúcares reductores en los tratamientos con H2O2/Luz solar. Cuando se empleó una dilución de
vinaza al 50%, hubo un incremento visible en la concentración de AARR. Otro factor que influyó en este resultado fue la concentración de H2O2 en el medio, siendo más favorable
la menor concentración (0.05M), además es la opción más económica en términos de consumo de insumos.
Para el caso del pretratamiento con Foto-Fenton, también se observa una fuerte influencia de la dilución de la vinaza. Al diluirla al 50%, la concentración de AARR se incrementó significativamente respecto a la vinaza cruda. En cambio, al emplear vinaza sin diluir, la concentración de los AARR disminuye significativamente. Esto puede indicar que la dilución de la vinaza tuvo relación con el acceso de luz al sistema de reacción, modificando la selectividad del proceso (Rahim Pouran, Abdul Aziz, & Wan Daud, 2014), pero esto requiere pruebas adicionales para su verificación.
Estos resultados constituyen un primer paso en la búsqueda de las mejores condiciones en el tratamiento de vinaza mediante procesos avanzados de oxidación fotoquímicos,
como paso previo a un proceso anaeróbico, ya que a la fecha no se reportan estudios donde se mida la concentración de azucares reductores en procesos avanzados de oxidación.