Estudio de la eliminación de contaminantes en aguas marinas por tratamiento con radiación ultravioleta

Abstract

[ES] La contaminación existente en mares y océanos debido al transporte marítimo es un hecho importante a tratar puesto que produce una serie de impactos tanto medioambientales, económicos como la salud humana. Con la utilización de las aguas de lastre de una embarcación este problema se ve agravado debido a que se produce una transferencia o translocación de la contaminación que porta el agua entre zonas.

Esta contaminación puede ser biológica, orgánica e inorgánica y su contenido puede ir desde organismos y patógenos hasta sedimentos y metales pesados, pasando por sustancias químicas no deseadas e hidrocarburos. De esta manera, surge la necesidad de tratar dichas aguas de lastre para su movilización no sea un problema.

En el presente proyecto, se abordan diferentes procesos de oxidación avanzada (POA) en diferentes tipos de agua entre los que se incluyen; Fenton, radiación ultravioleta (UV), UV/H2O2, UV/Fe2+ y finalmente foto-Fenton, probados en agua destilada, salina y marina. Posteriormente, se analizaron y compararon estos métodos y sus parámetros frente a una mezcla que incorpora 6 tipos de contaminantes: 3 hidrocarburos (HAPs), 2 antibióticos y un desinfectante que simulan el posible contenido las aguas de lastre.

Con todos los experimentos realizados, se determinó el proceso de radiación UV (fotólisis directa) y foto-Fenton a pH0=2.8 como los métodos más eficaces contra esta mezcla de contaminantes. A continuación, se llevó a cabo un escalado industrial en diferentes escenarios donde el volumen de agua de lastre a tratar es de 45 000 m3 por día, propio de una embarcación granelera. A partir de los cálculos realizados, se pudo establecer un estudio económico de los costes de inversión a 10 años y costes de explotación para 10 ciclos de carga-descarga de agua de lastre en un año.

[EN] Pollution in seas and oceans due to maritime transport is an important issue to be addressed as it produces a series of environmental, economic and human health impacts. With the use of a ship¿s ballast water, this problem is aggravated due to the transfer or translocation of pollution carried by the water between areas.

This pollution can be biological, organic and inorganic and its content can range from organisms and pathogens to sediments and heavy metals, unwanted chemicals and hydrocarbons. Thus, the need arises to treat such ballast water so that its mobilisation is not a problem.

In the present project, different advanced oxidation processes (AOP) in different types of water are addressed, including; Fenton, ultraviolet radiation (UV), UV/H2O2, UV/Fe2+ and finally photo-Fenton, tested in distilled, saline and marine water. Subsequently, these methods and their parameters were analysed and compared against a mixture incorporating 6 types of pollutants: 3 hydrocarbons (PAHs), 2 antibiotics and a disinfectant that simulates the possible content of ballast water.

With all the experiments carried out, the UV radiation process (direct photolysis) and photo-Fenton at pH = 2.8 were determined as the most effective methods against this mixture of pollutants. Then, an industrial scale-up was carried out in different scenarios where the volume of ballast water to be treated is 45 000 m3 per day, typical of a bulk carrier vessel. On the basis of the calculations made, an economic study of the 10-year investment costs and operating costs for 10 ballast water loading-unloading cycles in a year could be established.

[CA] La contaminació existent en mars i oceans a causa del transport marítim és un fet important a tractar perquè produeix una sèrie d’impactes tant mediambientals, econòmics com la salut humana. Amb la utilització de les aigües de llast d’una embarcació aquest problema es veu agreujat pel fet que es produeix una transferència o translocació de la contaminació que porta l’aigua entre zones. Aquesta contaminació pot ser biològica, orgànica i inorgànica i el seu contingut pot anar des d’organismes i patògens fins a sediments i metalls pesants, passant per substàncies químiques no desitjades i hidrocarburs. D’aquesta manera, sorgeix la necessitat de tractar aquestes aigües de llast per a la seua mobilització no siga un problema. En el present projecte, s’aborden diferents processos d’oxidació avançada (POA) en diferents tipus d’aigua entre els quals s’inclouen; Fenton, radiació ultraviolada (UV), UV/H2O2, UV/Fe2+ i finalment foto-Fenton, provats en aigua destil·lada, salina i marina. Posteriorment, es van analitzar i van comparar aquests mètodes i els seus paràmetres enfront d’una mescla que incorpora 6 tipus de contaminants: 3 hidrocarburs (HAPs), 2 antibiòtics i un desinfectant que simulen el possible contingut les aigües de llast. Amb tots els experiments realitzats, es va determinar el procés de radiació UV (fotólisis directa) i foto-Fenton a pH0=2.8 com els mètodes més eficaços contra aquesta mescla de contaminants. A continuació, es va dur a terme un escalat industrial en diferents escenaris on el volum d’aigua de llast a tractar és de 45 000 m3 d −1 , propi d’una embarcació granelera. A partir dels càlculs realitzats, es va poder establir un estudi econòmic dels costos d’inversió a 10 anys i costos d’explotació per a 10 cicles de càrrega-descarrega d’aigua de llast en un any.