- Introducción
- Generalidades sobre la
industria textil - Descripción de la
materia prima, procesos y productos - Fuentes de
residuos - Estrategias para la
prevención de la
contaminación
Seminario – Taller
Prevención de la Contaminación en la Pequeña y
Mediana Industria
Proyecto para la prevención de la contaminación ambiental
Preparado por:
Hagler Bailly Consulting, Inc.
1530 Wilson Boulevard, Suite 900
Arlington, VA 2209-2406
No de referencia HBI TR-95-064
Proyecto para la Prevención de la
Contaminación Ambiental Número 936-5559
Contrato Número PCE-5559-C-3021-00 – Agosto
1995
Traducido al español en
el Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del
Ambiente –
CEPIS
Organizado por: Centro Panamericano de Ingeniería
Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS)
División de Salud y Ambiente
ORGANIZACION PANAMERICANA DE LA SALUD
ORGANIZACION MUNDIAL DE LA SALUD
Con el auspicio de: Agencia de Protección
Ambiental de los Estados Unidos
El presente trabajo
constituye una investigación sobre la contaminación
en una serie de procesos de
preparación y acabado de textiles que comprenden el
procesamiento de materias primas, procesos en seco, procesos con
poca agua y
procesos húmedos, fabricación de tejidos y
acabado.
1. GENERALIDADES
SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL
La industria textil primaria está constituida por
subsectores diferentes aunque interrelacionados que producen una
serie de productos,
desde fibras clasificadas hasta productos para el hogar. Cada
subsector puede considerarse como una industria por separado
aún cuando el producto que
se obtiene en cada etapa de la producción constituye el principal insumo
de materia prima
para la siguiente. Las etapas del proceso de
fabricación textil pueden comprender un procesamiento seco
o húmedo.
Clasificada por producto terminado, la industria textil
puede dividirse en las siguientes ocho categorías
principales.
•fibras artificiales
•fibras de algodón y lana
•tejidos planos de algodón, lana o fibras
sintéticas
•tejidos y productos de punto
•fieltros y tejidos industriales
•revestimientos para pisos
•productos para el hogar (p.e. frazadas y
toallas)
•cuerdas, sogas y bramantes.
Vista en términos del proceso de
fabricación, la industria textil puede dividirse en cuatro
etapas principales: 1) producción de la hebra; 2) hilado,
tejido y punzonado; 3) acabado de los tejidos; y 4)
fabricación de productos textiles.
La producción de la hebra comprende la
preparación tanto de fibras naturales como
sintéticas, aunque la lana cruda lavada y la fibra de
algodón se importan para ser procesadas y mezcladas en
forma independiente. Los tejidos se producen mediante los
procesos de tejido plano, tejido de punto o punzonado de la
fibra. En su mayor parte la hebra se envía a las plantas de hilado
o tejido que producen tejidos variados, a partir de los cuales se
hacen los productos textiles que conocemos. Las hebras para
textiles también pueden ser punzonadas en revestimientos
para pisos como alfombras. La tercera etapa del proceso textil es
el acabado. Los telares y tejedoras se encargan de efectuar ellos
mismos el teñido o derivan los textiles a una
máquina de teñido. La etapa final en el proceso de
fabricación consiste en manufacturar una serie de
productos a partir de las telas terminadas.
1.3 Características de los
residuos
Virtualmente, toda el agua
residual se produce en la etapa final, eliminándose
pequeñas cantidades durante las operaciones de
descrude o de tratamiento de la hebra en la etapa de
producción de ésta. A lo largo de toda la industria
textil, el agua residual varía en cuanto a su cantidad y
composición. Los principales componentes del agua residual
son las impurezas naturales que se encuentran en las fibras
naturales y los químicos con que se tratan las fibras,
hebras o telas al procesarlas.
Las plantas de procesamiento textil emplean una amplia
variedad de tintes y otros compuestos químicos, incluidos
los ácidos,
bases, sales, agentes humedecedores, colorantes y otros acabados
auxiliares. Muchos de estos no permanecen en el producto textil
final sino que son desechados después de cumplir con un
uso específico. Por tanto, los efluentes combinados de las
plantas de textiles pueden contener todos o cualquiera de estos
componentes. Dado que muchos procesos textiles se manejan en
forma discontinua, las concentraciones de los materiales
residuales pueden variar significativamente. Algunos procesos
requieren de condiciones altamente ácidas mientras que las
de otros son altamente alcalinas. En consecuencia, el pH del agua
residual también puede variar bastante a lo largo de un
período de tiempo.
2. DESCRIPCION
DE LA MATERIA PRIMA,
PROCESOS Y PRODUCTOS
La industria textil está compuesta de
instalaciones dedicadas a una serie de procesos que transforman
la fibra –principal materia prima de la industria– en hebras,
tejidos u otros productos textiles terminados. En los Estados Unidos
aproximadamente 70 por ciento de las instalaciones realiza
operaciones de fabricación que no requieren de agua de
proceso y un 10 por ciento adicional utiliza sólo
pequeñas cantidades de ésta. Por el contrario, el
20 por ciento de instalaciones restantes que lava la fibra de
lana, que limpia y acondiciona otras fibras naturales y
artificiales, y que tiñe o acaba una serie de productos
textiles, por lo general requiere de grandes cantidades de agua
de proceso. En esta parte se expondrán las diferentes
materias primas que se utilizan en la industria, los productos
finales que ella fabrica y las operaciones de procesamiento
necesarias para la fabricación de dichos productos. Se
pone énfasis en las operaciones y productos que requieren
grandes cantidades de agua de proceso.
2.1 Materias primas
Se emplea una variedad de fibras naturales y
artificiales en la fabricación de textiles. Actualmente,
las fibras básicas son la lana, el algodón y una
serie de fibras artificiales (p.e. nylon, poliéster y
rayón).
El término "sintético" se usa con
frecuencia como sinónimo de "artificial" cuando se refiere
a fibras. Sin embargo, existe una diferencia técnica. Las
fibras artificiales están compuestas de dos grupos
principales: las fibras sintéticas (no celulósicas)
y los polímeros naturales (fibras regeneradas). Las fibras
sintéticas generalmente se sintetizan a partir de
monómeros simples mientras que las fibras de
polímeros naturales se elaboran a partir de materias
primas naturales. La mayor parte de las fibras artificiales que
se producen son sintéticas, en menor cantidad están
las que se producen con fibras regeneradas. Debido a que el
término "sintético" se usa comúnmente para
hacer referencia a todas las fibras artificiales, esta
terminología ha sido adoptada también en el
presente trabajo.
La lana y el algodón son suministrados en forma
de fibra clasificada (fibra corta) mientras que las fibras
sintéticas se suministran en forma de fibra clasificada o
de hilos continuos. Los pasos que se requieren para prepararlas
para el procesamiento dependen del tipo de fibra.
2.1.1 Lana
Dependiendo de la reproducción y el hábitat
de la oveja de la que se obtiene, la lana cruda puede contener de
30 a 70 por ciento de impurezas naturales y adquiridas como
grasa, sales solubles (grasa de lana) y suciedad.
Es necesario que esta fibra pase por el descrude antes
del hilado u otro proceso. Hay una serie de plantas dentro de la
industria que se dedican exclusivamente a ello.
2.1.2 Algodón
En 1977 el consumo de
algodón superó al de cualquier otra fibra tomada en
forma independiente. El algodón es una fibra cruda mucho
más limpia que la lana y su preparación inicial se
realiza solamente mediante operaciones en seco como apertura,
separación, cardado, combinación y estiramiento
para retirar la sustancia vegetal y otras impurezas así
como para alinear las fibras para el hilado.
2.1.3 Fibras sintéticas
Las fibras sintéticas se dividen por lo general
en fibras celulósicas y no celulósicas. Las fibras
no celulósicas, como nylon (poliamidas), acrílicos,
modacrílicos y particularmente poliéster, se usan
más ampliamente que las fibras celulósicas. Las
principales fibras celulósicas son el rayón y el
acetato celulósico. Las fibras sintéticas son
más limpias que las fibras de algodón, lo que
elimina la necesidad de aplicar los amplios procesos de
preparación de la fibra en seco que se usan con el
algodón.
2.2 Principales procesos en seco o con poca
agua
Dependiendo del tipo de fibra, se recurre a una serie de
procesos de producción para la fabricación de los
distintos productos de esta industria. En general, las
operaciones de procesamiento en seco o con poca agua preceden a
las operaciones de procesamiento húmedo en la secuencia de
fabricación.
2.2.1 Hilado
El hilado es el proceso mediante el cual la fibra se
convierte en hebra o hilo. Se lleva a cabo después de la
preparación inicial de la fibra y consiste en lograr la
tensión y torsión de las fibras hasta obtener la
hebra, la cual se enrolla en carretes, bobinas, conos u otras
bases de soporte adecuadas. Este es un proceso completamente
seco. Durante la fabricación de la hebra también se
puede efectuar la texturización (modificación de
las propiedades físicas y de superficie de la hebra por
medios
mecánicos o químicos). Algunas hebras se
tiñen y acaban como producto de consumo final; sin
embargo, la mayor parte de las hebras que se fabrican son
utilizadas por la industria para la elaboración de
tejidos.
2.2.2 Punzonado
El punzonado mecánico es el principal método
para la elaboración de alfombras. Se lleva a cabo en
grandes máquinas
con agujas punzonadoras (máquinas punzonadoras) dispuestas
en posición vertical que cuentan con cientos de agujas en
hilera horizontal. La hilera de agujas es alimentada con
múltiples puntas de hebras y las agujas jalan o enlazan
las hebras a través de una base o alma que puede
ser o no ser tejida, por lo general hecha de yute o
polipropileno. El alma se mueve junto con las agujas para fijar
cada puntada, dando como resultado los lazos que forman el rizo
de la alfombra (buclé). Si se corta los lazos durante el
proceso, la estructura se
conoce como rizo cortado en lugar de rizo de lazo. El punzonado
es una operación que se lleva a cabo completamente en
seco.
2.2.3 Tejido de punto
El proceso mediante el cual se obtiene el tejido de
punto o jersey constituye uno de los principales métodos en
la fabricación textil. Prácticamente toda la
línea de medias y calcetines está hecha con tejido
de punto, así como una gran cantidad de piezas de tela,
prendas de vestir y ropa interior. Este proceso se lleva a cabo
insertando una serie de lazos de una o más hebras con base
a una serie de puntos conocidos y recurriendo a maquinaria
sofisticada muy veloz. Aunque éste es un proceso
completamente seco, se suele aplicar aceites a la hebra para
lubricarla durante las puntadas. Para eliminar estos aceites del
tejido se lo somete a procesos húmedos posteriores
descargando los aceites en la corriente de agua
residual.
2.2.4 Tejido plano
El proceso mediante el cual se obtiene el tejido plano
es el método más comúnmente utilizado en la
industria textil. Los tejidos planos se emplean, a su vez, en la
fabricación de una gran cantidad de productos industriales
y de consumo. Este proceso se lleva a cabo en cualquiera de los
distintos tipos de telares, en los cuales, en términos
generales, se entrelazan hebras dispuestas a lo largo (urdimbre)
con otras que van en ángulo recto a las primeras (tramado)
pasando por encima o por debajo de éstas. Un tipo especial
de telar sin lanzadera, conocido como telar de inyección
de agua, usa un chorro de agua para impulsar las hebras de la
urdimbre. En forma similar, un telar de inyección de
aire, un
método tecnológicamente nuevo de tejido, usa
impulsos de aire secuenciales para impulsar la hebra del tramado.
Con excepción de los telares de inyección de agua,
este método de tejido constituye una operación en
seco. Sin embargo, a fin de evitar que se rompa la hebra de la
urdimbre como consecuencia de la fricción que se produce
durante la operación en sí, con frecuencia es
necesario agregar al procesamiento una etapa conocida como
engomado, en la cual se puede generar una pequeña cantidad
de agua residual.
2.2.5 Engomado
El engomado consiste en recubrir las hebras de la
urdimbre con componentes de encolado con el fin de darles
resistencia y
suavidad y evitar así que se rompan. Se lleva a cabo
sumergiendo las hebras en una artesa o recipiente que contiene el
agente de encolado. Éste se deja secar en la hebra donde
permanece hasta que es eliminado en operaciones posteriores en la
planta de acabado. Como resultado de este proceso, el tejido
plano puede contener agregados (compuestos de encolado)
equivalentes a un 15 por ciento del peso del tejido. Los agentes
de encolado más comúnes son el almidón, el
alcohol
polivinílico (PVA) la carboximetilcelulosa (CMC) y
ácido poliacrílico (PM). El almidón
tradicionalmente se asocia con el encolado del algodón. El
engomado puede generar descargas ocasionales de agua residual,
por lo general debido al rebose y limpieza de las artesas,
rodillo y tanques de reposición de la
engomadora.
2.3 Otros procesos de fabricación de
tejidos
Existen otros dos métodos generales en la
fabricación de tejidos además de los descritos
anteriormente: el de fabricación de fieltros y
géneros no tejidos. Estos métodos no emplean
hebras, sino que en su lugar utilizan directamente fibra para
formar un velo o banda continua de fibras. Las diferencias entre
los fieltros y los géneros no tejidos dependen del tipo de
fibra que se utiliza y de los métodos con que se unen las
fibras para formar la tela.
Tradicionalmente, el fieltro se hacía de lana y
su elaboración dependía de la capacidad de las
fibras de lana estructuradas de manera escalonada para
afieltrarse, o adherirse, naturalmente entre sí. Si bien
el uso de lana en la elaboración de fieltros sigue siendo
común, en los últimos años se ha
incrementado el uso de productos sintéticos (generalmente
rayón y poliéster). Los fieltros se elaboran
insertando físicamente las fibras combinando una
operación mecánica, una operación química, humedad y
calor.
Los géneros no tejidos se emplean para una serie
de aplicaciones y a medida que la industria crece, se van
descubriendo más usos. Están hechos con fibras
adheridas por medio de un agente de adhesión o fundiendo
fibras termoplásticas autoadhesivas. Esto da como
resultado una estructura hecha a partir de un velo o
maraña de fibras. Aunque son muchos los métodos
utilizados para formar el velo y lograr la adhesión de las
fibras, determinadas operaciones son básicas para todos
los métodos de fabricación de géneros no
tejidos. En orden secuencial, dichas operaciones son las
siguientes: (1) preparación de la fibra; (2)
formación del velo; (3) adhesión del velo; (4)
secado; y (5) técnicas
de acabado.
La formación del velo por lo general se consigue
superponiendo varias capas de fibra cardada o, en el caso del
procesamiento térmico, colocando los filamentos al azar.
Un método menos común para formar el velo,
denominado "tendido húmedo", usa agua como medio de
transporte de
las fibras. Las fibras, suspendidas en el agua, se depositan en
una malla formándose un velo que es retirado de la malla
por una gran faja en movimiento.
Una vez formado el velo no tejido, cualquiera que sea el
método empleado, la adhesión por lo general se
logra mediante presión de
rodillos, inmersión o aspersión con adhesivos como
acrílico o resinas de acetato polivinílico. Un
método de adhesión menos común, aplicable
solamente a fibras con bajo punto de fusión, es
fundir las fibras con procesos térmicos.
2.3.1 Procesamiento con productos
adhesivos
Los procesos que emplean productos adhesivos comprenden
operaciones como adhesión, laminado, revestimiento y
apelusado. Lo que tienen en común estos procesos es la
aplicación de adhesivo u otro revestimiento continuo a una
tela o alfombra con el objeto de modificar sus propiedades
originales. Estos procesos son completamente secos o utilizan una
relación de agua extremadamente baja, sin embargo es
posible que se produzca una descarga de químicos adhesivos
y fijadores (frecuentemente compuestos de látex) o
materiales de revestimiento (con frecuencia cloruro de
polivinilo) como consecuencia de una aspersión excesiva,
el rebose, enjuague y limpieza del equipo. A continuación
se incluye una breve descripción de los procesos más
importantes que emplean productos adhesivos.
La adhesión une dos materiales textiles en forma
permanente mediante la aplicación de una delgada capa de
adhesivo. El proceso permite elaborar tejidos de estructuras,
colores y
texturas diferentes que se combinan a fin de ampliar el
rendimiento, apariencia y uso. La adhesión
tejido-con-tejido con frecuencia se consigue empleando un
adhesivo húmedo (usualmente un compuesto acrílico
de base acuosa) o espuma de uretano. En la adhesión
húmeda se aplica una capa de adhesivo al revés del
primer tejido, que se une con el segundo tejido pasando ambos por
entre unos rodillos. El adhesivo se cura con calor para lograr
una adhesión permanente. En la adhesión con
sopleteo de espuma, se pasa una capa de espuma de uretano sobre
una llama de gas para hacer
que uno de sus lados se ponga pegajoso y se procede a unir la
espuma y el primer tejido al pasar ambos por entre rodillos. El
segundo tejido puede pegarse al otro lado de la capa de espuma
repitiendo el mismo proceso.
El laminado es similar al proceso de adhesión con
la salvedad de que los productos laminados están
generalmente compuestos de espuma o materiales no textiles
adheridos a tejidos o de gruesas capas de espuma pegadas a dos
tejidos. El reforzamiento de las alfombras, elaborado para fijar
las hebras e impartir estabilidad dimensional, es un proceso
especializado de laminado. Se consigue adhiriendo un látex
espumado o alma de yute al revés de la alfombra.
Comúnmente se emplean adhesivos de látex en ambos
casos. Como alternativa a los adhesivos de látex se aplica
una composición derretida por calor
(termoplástica).
El revestimiento de los tejidos es un proceso adhesivo
que utiliza una serie de resinas químicas y
sintéticas con el fin de obtener una película
continua, relativamente distinta, sobre un tejido base. El
cloruro de polivinilo (PVC) es el revestimiento más
común para los tejidos textiles. Los revestimientos pueden
aplicarse como un sistema con un
100 por ciento de "sólidos activos", sea
como platisoles (dispersiones de partículas de
polímeros en plastificantes líquidos) o como
sólidos derretidos (polímero con grado de
flexibilidad más plastificante). Los plastisoles por lo
general se aplican mediante cuchillas colocadas sobre mecanismos
de revestimiento por rodillo mientras que las substancias
derretidas se aplican con calandrias (rodillos). Si bien los
revestimientos de plastisoles y sólidos derretidos de PVC
son los más comunes, también se pueden usar otras
substancias y métodos por varias razones. Un proceso
importante es la aplicación de revestimiento de
látex al tejido de cuerda para neumáticos. Los
tejidos sueltos de cuerda para neumáticos se sumergen y
revisten con látex de modo que el tejido se adhiera
fijamente al caucho durante
la fabricación de neumáticos.
El apelusado es un proceso adhesivo en el cual se
aplican fibras cortadas en trozos pequeños a un
patrón de adhesivo que ha sido "preestampado" sobre un
tejido. De esta manera, se pueden producir áreas con
diseños sobre cualquier tipo de tejido semejando bordados
o aplicaciones de figuras tejidas. El proceso se lleva a cabo
mediante técnicas electrostáticas o de
rociado.
2.3.2 Acabado funcional
El acabado funcional hace referencia a la
aplicación de un gran número de tratamientos
químicos que amplían la función de
un tejido al dotarlo de determinadas propiedades. Se pueden
aplicar acabados especiales para lograr que un tejido no se
arrugue, mantenga los pliegues, sea impermeable, resistente al
fuego, a prueba de polillas, bacteriostático resistente al
moho y a prueba de manchas. Si bien la variedad de
químicos que se utiliza es amplia, el agua residual que se
genera durante su aplicación es por lo general reducida.
Los acabados con frecuencia se aplican al tejido a partir de una
solución de agua. Es posible aplicar varios acabados a
partir de un solo baño. La aplicación se realiza
por medio de calandrias que transportan con un rodillo el acabado
de una cuba a la
superficie del tejido. Luego el acabado se seca y cura sobre el
tejido. Las fuentes de
agua residual son los depósitos utilizados para el
baño y la limpieza del equipo de aplicación y de
los tanques de mezclado.
Los acabados por los cuales se logra que el tejido no se
arrugue o mantenga los pliegues (planchado permanente) se
obtienen aplicando un tratamiento de resinas sintéticas al
tejido. Las resinas son adhesivos naturales que quedan
permanentemente entrelazados con las moléculas de la
fibra. La durabilidad se consigue con una cura de calor y un
catalizador que genera una reacción denominada
polimerización. La estructura física actual del
tejido se modifica y se dice que el tejido adquiere una "memoria
permanente" de su estado final
planchado.
La repelencia al agua se logra tratando el tejido con
siliconas y otros materiales sintéticos. En el pasado se
usaban jabones no solubles y emulsiones de cera, pero estos no
duran. Si son aplicados en forma adecuada, los tratamientos de
silicona pueden resistir varias lavadas en agua o en seco.
Además de agua, las siliconas repelen con efectividad los
fluidos grasosos.
Los acabados anti-inflamables se aplican a tejidos
celulósicos para evitar que entren en combustión. El fósforo es uno de los
componentes de la mayoría de los piroretardantes ya que en
teoría
los óxidos de fósforo se combinan con agua a
elevadas temperaturas para limitar la producción de
gases
combustibles. El cloruro de fosfonio (THPC) de tetrakis (metilo
hidróxico) es el ingrediente fundamental de muchas
fórmulas piroretardantes.
Los acabados a prueba de polillas se aplican usualmente
a la lana y otras fibras de pelo de animal. El tejido elaborado
con estas fibras se impregna con compuestos químicos que
hacen que deje de ser un alimento apropiado para la larva de la
polilla. En estas fórmulas se emplean substancias
químicas como fluoruro de silicona y fluoruro de
cromo.
La formación de moho y hongos y la
podredumbre se evita mediante la aplicación de biocidas
que impiden que se desarrollen. Los compuestos generalmente
usados contienen fenoles clorados o sales metálicas de
zinc, cobre o
mercurio. También se usan aditivos higiénicos para
impedir el crecimiento de bacterias.
Estos aditivos evitan los olores, prolongan la vida del tejido y
también combaten el moho y los hongos.
Los acabados que no retienen las manchas hacen posible
la remoción de manchas de los tejidos con un simple
lavado. La mayoría de los acabados utilizan compuestos de
silicona orgánica que se aplican en el proceso de secado y
cura con almohadillas. Otros acabados en uso que no permiten la
fijación de las manchas contienen compuestos de fluoruro o
derivados de oxazolina. Estos acabados producen una
condición hidrofílica en el tejido logrando que los
tejidos hechos de poliéster o de mezclas de
poliéster se vuelvan menos conductores de la
acumulación de estática.
Además de los procesos de acabado funcionales,
existe una serie de operaciones de acabado mecánico como
el calandrado, el grabado en relieve y el
perchado que modifican el efecto de la superficie del tejido
mediante rodillos, presión, calor u otros similares. Estos
procesos pueden aplicarse antes o después del tratamiento
mecánico pero no generan aguas residuales.
Es importante que para cada operación de
procesamiento textil se identifique cuidadosamente cada una de
las fuentes de residuos. Esto se puede lograr mediante
- un control de
inventario y un
reconocimiento de los potenciales contaminantes contenidos en
los productos adquiridos o - un análisis del proceso.
Esta sección se concentrará en la
identificación de las fuentes contaminantes en el
procesamiento textil. Los tipos específicos de
contaminante que se tomarán en consideración de
manera detallada son los siguientes:
•DBO •Toxicidad •Acidez/alcalinidad/pH
•Metales
•Emisiones al aire.
3.1 Fuentes de DBO
A fin de identificar los procesos y en qué medida
contribuyen a la DBO en las corrientes residuales, se
contemplará para cada uno de los pasos del procesamiento
textil húmedo los comentarios generales referentes a las
contribuciones potenciales de DBO
La DBO es una medida indirecta de la cantidad de
material orgánico presente en el agua que puede ser
biológicamente degradado (por microorganismos). Ya que el
oxígeno
disuelto se agota en el proceso de degradación del
material orgánico, la cantidad de material orgánico
puede expresarse en términos de la cantidad de
oxígeno requerido. Como se utiliza oxígeno en un
recipiente de agua que recibe residuos orgánicos, las
condiciones del agua pueden volverse sépticas y generar
problemas en
la calidad del agua
y la salud
pública.
Los valores de DBO
en los productos incluidos en los cuadros representan datos previamente
publicados. Existen extensos listados de datos relacionados con
la DBO de los compuestos químicos empleados en las
diferentes procesos especializados de la industria textil que
circulan de manera privada y no pueden publicarse porque son de
propiedad
privada.
Algunos fabricantes de compuestos químicos
comparten sin restricciones la información relacionada con sus productos y
otros no. Una de las formas en que una planta pueda superar este
problema, si se presentara, es insistir en que los valores de
DBO, DQO y otros le sean presentados junto con otra
información esencial (p.e. Hojas de Registro de
Seguridad del
Material o MSDS – Material Safety Data Sheets) como parte de los
procedimientos
para la evaluación
previa de los productos.
3.1.1 Preparación
3.1.1.1 Desencolado
El desencolado de tejidos planos es el primer paso
importante del procesamiento húmedo. Existen muchos tipos
de materiales para desencolado disponibles, la mayoría de
las colas son mezclas.
Las colas con base en almidón tienen por lo
general valores de DBO de 500.000 a 600.000 ppm; los alginatos y
los almidones modificados, 100.000 a 500.00 ppm; y las colas
sintéticas (PVOH, CMC, PVAc) aproximadamente 10.000 a
30.000. Además, los almidones se eliminan generalmente con
enzimas cuya DBO
típica es mayor a 10,000 ppm. La eliminación de
CMC, PVOH, PVAc y otras colas sintéticas se consigue
usualmente con agua caliente y quizás álcali, de
modo que el sistema de eliminación en sí no
contribuye normalmente a la carga de DBO. Asimismo, las colas
sintéticas por lo general pueden recuperarse de las
corrientes residuales. De este modo, cambiar el almidón
por colas sintéticas puede reducir la DBO en esta fuente
importante en más de 90%. En una operación
típica, esto constituiría aproximadamente 50% del
total de la carga de DBO de la preparación de tejidos
planos (más no de los tejidos de punto).
Otros factores que hay que considerar son los
componentes auxiliares de las mezclas de cola que
comúnmente se usan a nivel comercial.
3.1.1.2 Descrude
Los procesos de descrude sirven para eliminar los
aceites, ceras y otras impurezas. Esto se logra generalmente sea
mediante la emulsificación de los aceites
sintéticos y ceras o mediante la saponificación de
las impurezas de origen natural (triglicéridos). En los
procesos típicos, los residuos del descrude contribuyen en
gran medida, pero en menos del 50%, a las cargas de DBO en las
corrientes residuales provenientes de los procesos de
preparación.
Los aceites sintéticos y ceras contienen
emulsiones de bobinado, cera de parafina, aceite para el
tejido de punto, aceite para el bobinado en conos y otros
lubricantes. Estos materiales tienen de por sí una DBO
significativa y los emulsificadores empleados para eliminarlos y
suspenderlos en la preparación también contribuyen
a los niveles de DBO.
Además, la DBO de los surfactantes varía
de manera significativa, siendo la más alta la de los
jabones naturales: productos de triglicéridos empleados en
la saponificación (ésteres de glicerol de
ácidos grasos de cadena larga de origen natural) tales
como el ácido láurico y oleico. Los ácidos
grasos y/o sus sales se emplean algunas veces como agentes de
descrude en un medio alcalino. La DBO típica de
éstos es mayor de 1 millón de ppm. Los detergentes
sintéticos tienen una DBO más baja.
Sin embargo, el uso de productos que de por sí
tienen una DBO más baja no es siempre deseable. Por
ejemplo, se sabe que los etioxilatos de alcohol ramificados son
menos degradables, por lo tanto, tienen una DBO de 5 días
menos que la de los etioxilatos de alcohol. En un sistema
típico de tratamiento de residuos compuestos de lodos
activados, por lo tanto, el índice de degradación
de estos materiales ramificados no es igual al de sus
contrapartes: no obstante el tratamiento, gran parte de
éstos incrementarán en consecuencia la toxicidad
del efluente tratado. Los componentes tóxicos de los
efluentes son actualmente de gran preocupación. Estos
materiales también pueden afectar el rendimiento del
sistema de tratamiento de un modo adverso.
3.1.1.3 Blanqueo (DBO)
La DBO en las operaciones continuas de blanqueo es
bastante baja, menos de 5% de la DBO total de una planta textil
en un caso típico. Además, muchas fibras
sintéticas y mezclas requieren de muy poco o ningún
blanqueo en comparación con los tejidos y hebras de puro
algodón o lana. En este sentido, en la actual
práctica comercial la DBO derivada de las operaciones de
blanqueo no constituye un factor crítico en la
producción global de DBO. Sin embargo, algunas veces se
usan agentes humedecedores y otros auxiliares que pueden
contribuir a la carga de DBO y a la toxicidad. Asimismo, algunas
plantas emplean un procedimiento
modificado en el que pueden combinarse el descrude y blanqueo.
Así, el impacto global del control del proceso y
reducción en la fuente en el blanqueo es
localizado.
3.1.1.4 Otros procesos de preparación
(DBO)
Otros procesos de preparación son la
aplicación de calor (fibras sintéticas) y el
mercerizado (algodón). Estos procesos de
preparación así como el blanqueo contribuyen
relativamente en forma mínima a los niveles de DBO de la
corriente residual en comparación con el desencolado y el
descrude.
3.1.2 Teñido
En los procesos de teñido la cantidad y tipo de
residuos producidos varían significativamente. En el
presente trabajo se tocan muchos detalles de los procesos de
teñido por agotamiento sobre la base del reuso del
baño de tinte. Los métodos de teñido
continuo, incluido el teñido discontinuo con almohadillas,
generalmente emplean cantidades mucho menores de químicos
y de agua que los métodos por agotamiento.
3.1.2.1 Teñido continuo
La principal fuente de DBO proveniente del teñido
continuo la constituyen los químicos desaponificadores
(surfactantes) y los auxiliares de teñido utilizados en el
baño con almohadillas que pueden eliminarse con lavado.
Además, los agentes reductores algunas veces arrojan altos
valores de DBO. Debido a la naturaleza
continua de estos procesos, las corrientes residuales se separan
con facilidad para lograr la recuperación de calor y otras
estrategias
administrativas. En tanto que el residuo del teñido
continuo está por lo general constituido de agua de
lavado, el contenido químico es relativamente bajo en
comparación con el de los residuos del desencolado y el
descrude o el de los licores gastados en el teñido
discontinuo. Es así como la reducción en la fuente
de DBO en los procesos de teñido continuo no tiene el
potencial para mejorar la situación que sí posee el
teñido discontinuo.
1.1.2.2 Teñido discontinuo
Los problemas con los licores de tintura gastados que
presenta el teñido discontinuo son mucho más
difíciles de manejar debido a que:
1) Las corrientes residuales usualmente se arrojan en
fosos o zanjas comunes, lo que hace difícil la
separación.
2) Las descargas discontinuas de residuos se producen a
intervalos discretos, no se puede predecir un horario y cualquier
restricción horaria causa graves problemas de programación.
3) La naturaleza de los procesos y químicos
utilizados varía significativamente.
Ha existido interés en
el reuso de los residuos del teñido; sin embargo,
sólo son pocas las situaciones de reuso directo que se han
adaptado comercialmente. Otro ejemplo del reuso del residuo del
procesamiento discontinuo de teñido es el reuso del
enjuague final/baños ablandadores (especialmente para la
línea de medias y calcetines) para realizar un descrude
previo del lote siguiente del substrato, especialmente de
materiales sintéticos. Presumiblemente, después de
que el ablandador es agotado en el substrato, su sistema
emulsificador todavía sirve para descrudar el acabado de
la fibra y los aceites del tejido de punto del lote siguiente.
También se producen ahorros de energía debido a que
el baño con un ablandador agotado es por lo general
caliente.
3.1.3 Acabado
El acabado es un proceso típicamente continuo que
produce muy poca o nada de agua residual, con excepción
quizá del agua de enfriamiento que no entra en contacto
con los materiales tratados y un
poco de agua del lavado final (escasamente). En ocasiones se
produce agua condensada producida por el equipo calentado con
vapor, pero la cantidad es bastante reducida en
comparación con el residuo del teñido y la
preparación. Otra fuente de residuo potencialmente
significativa es la descarga de mezclas de acabado no utilizadas
que contienen resinas, catalizadores, humedecedores,
ablandadores, mejoradores y otras substancias. Las reducciones en
la fuente en el caso del acabado se pueden lograr
añadiendo y reusando las mezclas de acabado en lugar de
efectuando descargas cada vez que sea posible.
Son pocos los tipos de acabado que se aplican mediante
métodos de agotamiento. Estos generalmente se llevan a
cabo después o como parte del proceso de teñido e
incluyen ablandadores, lubricantes, fijadores y otros acabados
especiales (piroretardantes, antimanchas, antibacteriales,
etc.).
En general, los residuos de éstos son
difíciles de controlar y debe recurrirse a procesos
continuos, si es posible, a fin de evitar descargas de aguas
residuales asociadas con estos compuestos químicos.
Algunas veces estos residuos se pueden volver a
utilizar.
3.2 Fuentes de compuestos
tóxicos
Los principales componentes del agua residual son las
impurezas naturales que se encuentran en las fibras naturales y
los compuestos químicos agregados durante los procesos
empleados para el tratamiento de fibra, hebras o tejidos. Las
plantas de procesamiento textil utilizan una amplia variedad de
tintes y otros compuestos químicos, incluidos los
ácidos, bases, sales agentes humedecedores, tintes y otros
acabados auxiliares. Muchos de estos no permanecen en el producto
textil terminado sino que se desechan después de un uso
específico. El efluente combinado de una planta textil,
por tanto, puede contener cualquiera de estos compuestos o todos
ellos.
Muchos de estos agentes químicos empleados en la
industria textil son considerados tóxicos y peligrosos. La
descarga de estas substancias en el medio ambiente
puede causar serios perjuicios a la salud y al bienestar de una
comunidad
expuesta o al ecosistema
afectado. Estos materiales pueden crear serios peligros para la
salud y enfermedades
de naturaleza crónica. Las aguas superficiales y
subterráneas, los suelos y el aire
pueden contaminarse todos con substancias peligrosas y
tóxicas.
Una de las preocupaciones ambientales principales
actualmente bajo estudio es la descarga de materiales
tóxicos provenientes de fuentes puntuales. Las pruebas de
precisión de toxicidad mediante ensayos
biológicos aplicadas a los efluentes de las plantas
textiles han mostrado distintos grados de toxicidad
acuática. Muchos residuos tratados por las plantas
muestran un bajo nivel de toxicidad en varias pruebas, mientras
que otros han mostrado una alta toxicidad acuática incluso
en concentraciones relativamente bajas.
No se conoce la identidad
exacta de estos tóxicos ni la de los precursores de los
tóxicos contenidos en el agua en el procesamiento textil.
Este tema se encuentra actualmente en estudio. A pesar de la
falta de información específica, los estudios de
los residuos de agua y el
conocimiento de la naturaleza de los químicos, tintes
y procesos empleados en la industria textil permite establecer
ciertas generalidades.
Los tipos de substancias que se puede esperar predominen
en las aguas residuales tóxicas de la industria textil
son:
•metales
•surfactantes no degradables
•substancias orgánicas tóxicas como
fenoles, solventes aromáticos, ácido de metileno,
cloruro, percloroetileno y ácido oxálico para
mencionar unos cuantos.
3.2.1 Metales
Los datos publicados por el American Dyestuff
Manufacturers Institute (Instituto Norteamericano de Fabricantes
de Colorantes) revelan que puede esperarse la presencia de
metales en cantidades diversas en distintas clases de tintes. Sin
duda, el contenido de metales de los componentes individuales de
cada clase de tinte
puede variar significativamente.
Una investigación de tintes realizada a mediados
de la década del 70, mostraba que la principal fuente de
residuos de cobre derivados del procesamiento húmedo de
una importante planta de Carolina del Norte provenía de
los colorantes. Un control de cada uno de ellos mostró que
aproximadamente 95% del cobre en el efluente provenía de
13 tintes fabricados con un alto contenido de cobre.
Cada uno de estos tintes contenía cobre como
parte integral de la estructura molecular o de su cromoforo; por
lo tanto, la mayoría del metal se agota en el tejido con
el tinte. Sin embargo, lo típico es que de 5% a 15% de los
tintes directos permanezcan no agotados en los licores de tintura
gastados. De este modo, algunos metales se descargan como
residuo. Esta planta en particular no empleaba tintes de tina ni
tintes reactivos a la fibra para el teñido por
agotamiento. Otras fuentes de metales que se pudo identificar de
manera específica en esta planta y cuya presencia es
típica en las operaciones de procesamiento húmedo
son:
•Oxidantes para tintes de tina y al azufre
(cromo).
•Tratamiento posterior con sulfato de cobre para
tintes directos.
•Catalizador de metal usado para curar resinas
(zinc, aluminio).
•Acabados piroretardantes, antimanchas e
impermeables.
•Géneros en crudo.
•Agentes decolorantes de tintes como el
permanganato, el sulfoxilato-formaldehído y el
dicromato.
Dos de estos (oxidantes y tratamientos posteriores)
están directamente relacionados con la aplicación
de tintes y se usan algunas veces para asegurar una completa
fijación y/o entrampamiento del tinte dentro de la fibra.
Un ejemplo de esto es el uso del sulfato de cobre para darle un
tratamiento posterior a los tintes directos, muy poco empleado el
día de hoy en beneficio del uso de fijadores resinosos
orgánicos. Estos fijadores resinosos tienen un contenido
más elevado de nitrógeno y DBO, pero no contienen
cobre. Un procedimiento alternativo que evita tanto los metales
pesados como la DBO consiste en utilizar sales epsom como
antimigrante hasta que pueda aplicarse el fijador a partir de una
fórmula de acabado continuo con resina.
Además, algunas clases de tinte requieren que se
produzca la oxidación y/o reducción durante la
aplicación y fijación del tinte. Estos tintes
(particularmente los de tina y aquellos al azufre) eran
anteriormente oxidados con dicromato, pero en la actualidad
prácticamente se oxidan de manera universal con otras
substancias como yodato, bromato, peróxido,
etc.
Finalmente, los procedimientos de reparación
aplicados a muchas clases de tinte pueden conllevar el uso de
metales y/u otras substancias tóxicas. Uno es el tipo de
decolorante de tintes con sulfoxilato-formaldehído de zinc
que se utiliza en algunas clases de tinte. Este tipo de
procedimiento de reparación puede contribuir a que las
corrientes residuales contengan zinc. Otro tipo común de
procedimiento de decoloración para acabados con resinas es
el ácido oxálico. Se sabe que esta substancia es
tóxica. Un procedimiento de decoloración con
ácido fosfórico y urea resulta igualmente efectivo
para la mayoría de los acabados con resina y tiene un
nivel mucho más bajo de toxicidad. Estos procedimientos de
decoloración sirven para reparar tejidos defectuosos, pero
una fuente de decolorantes tóxicos que algunas veces se
pasa por alto es la de los agentes limpiadores usados en las
máquinas de teñido, almohadillas sobre rodillos,
etc. Estos procesos con frecuencia no se controlan en la misma
medida en que se controlan los procesos de teñido y las
sustancias químicas especiales para la limpieza de las
máquinas con frecuencia contienen solventes
tóxicos.
Otra fuente de tóxicos que algunas veces se pasa
por alto es la de los agentes químicos empleados en el
mantenimiento.
Una planta textil típica por lo general cuenta con
algún tipo de procedimiento de aprobación y
control de
calidad para las materias primas empleadas en el
procesamiento, pero algunas veces los agentes químicos
destinados al mantenimiento escapan dicha aprobación en
tanto que no afectan directamente el costo directo de
la planta y el control de calidad, y debido a que se compran y
utilizan con menos frecuencia que los que intervienen en el
proceso mismo. El control y evaluación de estas
substancias no debe obviarse. Los contenidos típicos son
cloruro de metileno, percloroetileno y otras substancias
tóxicas.
Otros tipos de compuestos químicos que no forman
parte del proceso en sí y que se sabe que contribuyen a la
toxicidad de las aguas residuales son los biocidas y herbicidas.
Los biocidas se usan frecuentemente en las torres de enfriamiento
y en la purificación y procesamiento del agua que no
interviene en el proceso mismo de fabricación textil. Los
biocidas también se utilizan en ciertas aplicaciones tales
como los acabados para medias y calcetines, carpas,
celosías y trampolines. Los herbicidas se usan para
controlar el césped, la mala hierba y otro tipo de
vegetación cerca de los tanques de almacenamiento a
granel, como las áreas dentro de la berma de control de
derrames, y especialmente los tanques que contienen substancias
inflamables como gas natural, gas
LP, gasolina y varsol.
3.2.2 Surfactantes
Otro grupo de
substancias que frecuentemente contribuye a generar problemas de
toxicidad acuática son los surfactantes, detergentes,
emulsificadores y dispersantes. Estos se usan de manera universal
en el procesamiento húmedo de textiles.
3.2.3 Descargas de solventes clorados
Existen tres mecanismos importantes que conducen a la
pérdida de solventes clorados en la industria textil. El
primero -emisiones a la atmósfera-
está constituido por las emisiones del proceso. El segundo
mecanismo de pérdida es la generación de residuos.
Y el tercero son las descargas de agua.
3.2.3.1 Descargas atmosféricas.
A pesar de que el equipo de solventes empleado para el
descrude puede estar equipado con sistemas de
control del vapor y estar enteramente cerrado, algo del
solvente aún puede escapar a dichos procesos. Las causas
de emisión incluyen la aplicación del solvente en
el tejido, la pérdida de solvente en el equipo debido a la
difusión, pérdidas en el llenado/vaciado,
pérdidas en las aguas residuales, pérdidas
amortiguadas en la recuperación del solvente,
pérdidas a través de las ventilas de los tanques de
almacenamiento y fugas no percibidas del equipo a través
de tuberías, válvulas o
bombas. El nivel
de estas emisiones depende del tipo, diseño
y dimensiones del equipo, el número de horas de
operación y las técnicas de
operación.
3.2.3.2 Residuos peligrosos.
Los solventes clorados se usan en la industria textil en
la operación de descrude como agentes desengrasantes y
como portadores de los tintes. Los solventes clorados se
convierten en residuo peligroso después de ser usados en
estas operaciones.
Los solventes utilizados como portadores de los tintes
contienen varios colorantes que son compuestos
orgánicos complejos de naturaleza refractaria (no
biodegradables) y peligrosos. Los colorantes contienen metales
pesados como cromo, cobre y zinc, y substancias orgánicas.
Solamente 50% del peso de los tintes comerciales son colorantes.
El resto está constituido de material de relleno no
peligroso (como azúcar)
y surfactante. El colorante termina en el solvente residual que
puede ser recuperado en la planta o enviado a otro lugar para ser
reciclado. Algo de los tintes gastados puede descargarse en los
sistemas de
tratamiento del agua.
El residuo peligroso del descrude incluye el solvente
líquido contaminado, los restos de la destilación de los solventes cuando se
practica el reciclaje en la
misma planta y los lodos asentados que salen a la luz cuando se
hace la limpieza del equipo de descrude.
3.2.3.3 Descargas de agua.
Los solventes clorados pueden descargarse en el agua al
enjuagar los tejidos con agua después del descrude, como
resultado del control del vapor y la separación
agua/solvente, o cuando se mezclan colorantes y compuestos
químicos que sirven para el estampado y que contienen
solventes clorados con el agua residual de otros sectores de la
planta.
El agua residual del descrude y enjuague contiene
impurezas naturales y otras derivadas del
proceso que han sido eliminadas mediante los detergentes
alcalinos calientes o la solución jabonosa empleados en el
descrude. El residuo contiene niveles significativos de DBO,
sólidos disueltos, aceite y grasa, y color.
Únicamente el procesamiento de los materiales
sintéticos requiere solamente de un ligero descrude y
muestra
niveles más bajos de DBO y de sólidos disueltos del
residuo, pero los incrementos de COD son
significativos.
Las concentraciones en el agua residual derivadas del
teñido y estampado dependen del proceso y de los
diferentes agregados empleados. Los residuos del estampado y el
teñido resultan comparables en muchos sentidos.
Además del color, el residuo puede contener elevadas
concentraciones de DBO y sólidos disueltos. Los pigmentos
del estampado también introducen sólidos
suspendidos en la corriente residual. Los flujos de residuo del
acabado son bajos. Los químicos se aplican con
almohadillas, seguidos del secado y la cura. Los químicos
empleados son varios pero sólo una cantidad reducida de
ellos ingresa en el agua residual, y lo que se quiere es capturar
una fracción muy alta del agente activo en la
tela.
El residuo combinado de las plantas de acabado de
tejidos planos por lo general contiene 250 a 850 mg/l de DBO, 45
a 475 mg/l de TSS, 425 a 1.440 mg/l de DQO y tiene un pH de 7 a
11.
La soda cáustica, la substancia química
que más se utiliza en el descrude del algodón se
encuentra en la corriente residual. Con frecuencia se utiliza un
surfactante y una pequeña cantidad de fosfato y estos
también se encuentran en la corriente residual. El residuo
además contiene ceras de algodón (aproximadamente 3
a 4 por ciento del algodón utilizado). Por consiguiente,
los licores de lavado son altamente alcalinos (pH mayor de 12) y
obscuros debido a las impurezas del algodón. Contienen
niveles significativos de sólidos disueltos así
como de aceite y grasa. De la presencia de las impurezas del
algodón se obtiene un nivel modesto de sólidos
suspendidos. Las impurezas naturales del algodón retiradas
del género
crudo contribuyen a la DBO y son rápidamente
biodegradables.
El lavado de la lana cruda produce dos corrientes
importantes de residuo: el licor de lavado y el agua de enjuague.
El licor de lavado constituye 30 a 50 por ciento del total del
flujo de residuo y contiene la mayor parte de las substancias,
impurezas adquiridas y aplicadas de la lana. El licor de lavado
que se desecha tiene un alto nivel de DBO, COD, sólidos y
grasa, y es de un color marrón turbio. El azufre y los
fenoles u otras substancias orgánicas también
están presentes en el licor.
3.2.4 Otras toxinas
Problemas más sutiles son los que pueden
generarse en relación con los productos que resultan de
los tintes textiles (y otros), cuya degradación es
potencialmente peligrosa. Un ejemplo de un tinte de este tipo es
el rojo #5 para alimentos que se
sabe que se degrada en productos que resultan cancerígenos y mutagénicos. En este
caso, el tinte en sí mismo no es dañino, pero los
productos de la degradación que pueden surgir durante el
metabolismo (o
en el caso de un tinte para textiles, la decoloración
reductora u otra degradación) resultan sospechosos. Sin
embargo, se puede disponer de substitutos químicos
análogos para proporcionar tintes más seguros en
términos de los productos que resultan de su
degradación.
Un tipo común de procedimiento que se utiliza en
prácticamente todas las operaciones comerciales de
teñido es el "decolorado" o eliminación de
colorantes de los substratos textiles con propósitos de
reparación. Son muchos los procesos que se pueden utilizar
para este propósito y cada uno de ellos tiene sus
características particulares. Algunos puntos importantes
de variación son los siguientes:
•Eliminación final (libera
formaldehído).
•pH ácido o alcalino).
•Baño de oxidación o
reducción.
•Tipo de oxidante/reductor
con base de cromo (dicromato)
con contenido de cloro (clorito,
hipoclorito)
tipos de peróxidos (peróxido,
perborato)
con base de manganeso (permanganato)
•Uso de solventes aromáticos y/o
surfactantes como auxiliares de la decoloración, como
substancias fenólicas, bifenilo, ortodiclorobenzeno,
etc. Estos pueden convertirse en policlorados para formar
substancias tóxicas o degradarse para producir
substancias fenólicas con peso molecular más
bajo.
Para que la decoloración tenga éxito,
los colorantes deben degradarse en productos solubles en agua y/o
sin color. Esto significa, en la mayoría de los casos, que
la parte cromofora de una molécula de tinte debe
degradarse en productos que, en la mayoría de los casos,
son similares a las substancias intermedias de los tintes a
partir de los cuales se logró la sintetización del
colorante. Algunas de estas son substancias peligrosas y los
residuos del decolorado que las contienen se descargan en la
corriente del efluente. Naturalmente el tipo específico de
procedimiento de decolorado y la selección
del colorante original determinará los productos que
terminarán en el efluente.
Asimismo, todas las operaciones de teñido
discontinuo descargan licores de teñido gastados con un
contenido típico de 5% a 15% de la cantidad total de
colorante utilizada. Esto se produce debido a que el
teñido discontínuo constituye un proceso de
equilibrio y
por lo tanto siempre quedará algo de tinte residual en los
licores de tintura gastados. Estos también podrían
degradarse en sistemas de tratamiento de residuos dando como
resultado productos del mismo tipo que los producidos mediante el
decolorado.
3.3 Fuentes de alcalinidad/acidez; pH
Puede hacerse un análisis (similar al efectuado
en el caso de la DBO o de las substancias tóxicas) de los
agentes que contribuyen con el pH. Las plantas típicas de
textiles tienen diversas fuentes de ácidos y
álcalis.
El control del pH efluente puede constituir un problema
difícil de manejar desde el punto de vista del proceso,
debido a que en muchos casos simplemente no existe substituto
para el uso del álcali o ácido. Esto significa que
el reuso, recuperación y reciclaje o tratamiento previo
(igualación y/o neutralización) son algunas veces
la única alternativa.
Los procesos de preparación incluyen varios
pasos. El desencolado de los tejidos encolados con almidón
contribuye muy poco o nada a la alcalinidad/acidez de las
corrientes residuales. Otras colas como CMC, PVAc, PVOH y PAA se
eliminan generalmente en soluciones
alcalinas. La contribución de estos procesos de
desencolado puede constituir un porcentaje significativo de la
alcalinidad total. Ya que el proceso de desencolado se lleva a
cabo generalmente en forma continua, las corrientes residuales
pueden neutralizarse fácilmente agregando ácido
según se produzca. La reducción en la fuente
implicaría minimizar la cantidad de álcali
empleado: por lo general se necesita muy poco.
El descrude y blanqueo de los materiales
sintéticos debe hacerse utilizando cantidades
mínimas de álcali, pero el descrude del
algodón requiere de grandes cantidades de álcali.
Cuando se lleva a cabo el descrude y/o blanqueo del
algodón en una unidad de proceso continuo, se puede
potencialmente neutralizar o reusar las corrientes residuales.
Las concentraciones típicas de álcali para el
descrude del algodón son 2% a 4% de solución
cáustica (50%) basada en el peso del tejido
procesado.
Quizás la mayor fuente potencial de álcali
en la preparación la constituye el proceso de mercerizado
del algodón. Este proceso emplea concentraciones de
solución cáustica de aproximadamente 20%. Cuando se
mercerice una cantidad significativa de tejido, debe considerarse
el potencial de recuperación de la soda cáustica
como una estrategia para
la reducción en la fuente.
Los procesos de teñido varían en cuanto a
su acidez/alcalinidad dependiendo del tipo de tinte y substrato.
La práctica general para el teñido por agotamiento
de las distintas clases consiste en:
•Ácido para nylon y lana: agotar a partir de
baños con tintes débiles a fuertes (pH de 3 a 7),
generalmente utilizando ácido fórmico, ácido
acético o sal reguladora para el control del
pH.
•Básico para acrílicos y
copolímeros: agotar a partir de baños
débiles de tintes ácidos (pH de 4 a 5),
generalmente utilizando ácido acético para el
control del pH.
•Directo para celulosa:
agotar a partir de baños alcalinos débiles (pH
aprox. 8), generalmente utilizando sosa comercial para controlar
el pH.
•Reactivo a la fibra: agotar a partir de
baños neutrales con cantidades masivas de sal, causar
luego una reacción agregando grandes cantidades de
álcali como solución cáustica, sosa
comercial, silicato y/o FTS. El pH se encontrará
típicamente sobre 10.
•Naftol para fibras celulósicas: preparar
una sal diazo en un baño de ácido fuerte (pH
<3), causar luego una reacción con un agente copulador
naftol S. El efluente es muy ácido. Esto se aplica
también a otros colores diazotados y
desarrollados.
•De tina y al azufre para celulosa:
típicamente agotados de manera que el afluente sea
alcalino, para luego oxidarlos.
•Dispersos para fibras sintéticas: agotados
a partir de soluciones ácidas débiles (pH de 4,5 a
6).
•Prácticas para mezclas de tintura que
difieren de las anteriores.
El decolorado y los procedimientos para la limpieza de
las máquinas pueden producir variaciones extremas del
pH.
Uno de los problemas más difíciles que
enfrentan las descargas de la industria textil de los Estados
Unidos puede ser el cumplimiento de las normas para el
tratamiento típico de POTW. Las posibles estrategias
incluyen el reuso de corrientes continuas, los sistemas de
recuperación para la solución cáustica
(mercerizado) y la reducción de las cantidades de
álcali utilizado en los distintos procesos. Sin embargo,
una planta típica que descruda, blanquea, tiñe y
acaba tanto algodón como mezclas tiene poca o ninguna
oportunidad de permanecer en el rango de pH de 6 a 9. Los valores
promedio típicos de pH están por encima de 11. Esto
significa que es necesario llevar a cabo algún tratamiento
previo y que la igualación sola no será en general
suficiente.
3.4 Fuentes de emisión al aire
Si bien en este documento el énfasis primordial
son los residuos contenidos en las corrientes de aguas
residuales, trataremos aquí brevemente las emisiones al
aire. Las emisiones que van al aire emanan de varios lugares en
las operaciones textiles típicas:
•Secadoras de aire caliente.
•Máquinas de teñido.
•Tanques de almacenamiento.
•Área de depósito.
•Escapes fugitivos (ventilación en
general).
Un residuo importante derivado del acabado lo
constituyen las emisiones al aire provenientes del secado a
temperaturas elevadas y de los hornos empleados para el proceso
de cura. Por lo general, éstas contienen cantidades
diversas de componentes volátiles de la mezcla de acabado
así como cualquier otro residuo volátil del
procesamiento anterior que haya quedado en el tejido. Una
preparación adecuada y una selección sensata de los
agentes que se van a emplear en la preparación,
teñido y acabado pueden ayudar a reducirlas. El
énfasis primordial en esta área ha sido puesto en
el uso de equipo de reducción en lugar de la
reducción en la fuente misma. Esto puede combinarse
algunas veces con una recuperación del calor de la
emanación de aire con el fin de que la inversión rinda algún
beneficio.
Por supuesto, un procesador de
textiles no tiene forma de saber con certeza si los
químicos se emiten o no sin efectuar pruebas a cada fuente
potencial. Sin embargo, se pueden hacer estimados teniendo en
cuenta los conocimientos y los registros de los
compuestos químicos de mayor producción que se
utilizan en el procesamiento específico. Las Hojas de
Registro de Seguridad del Material (MSDS) constituirían
una guía adecuada para los componentes de una especialidad
química formulada.
Son dos los compuestos químicos emitidos
básicamente en todas las operaciones textiles:
ácido acético y formaldehído. El
ácido acético podría ser emitido por los
tanques de almacenamiento a granel y, en menor medida, es posible
que pueda provenir de las máquinas de teñido y/o
secadoras. Las emisiones de los tanques de almacenamiento a
granel se produciría a través de las ventilas, y
ocurriría durante el llenado y debido a pérdidas
por ventilación. Existen métodos a los que se puede
recurrir para hacer un estimado de este tipo de emisiones. Los
cálculos muestran que uno podría esperar que
cualquier tanque grande de almacenamiento a granel de
ácido acético emita cantidades de vapor por encima
de los límites
"traza" si no está equipado con equipo de
reducción. En lo que respecta a las secadoras y
máquinas de teñido, uno podría esperar que
las emisiones estén bien por debajo de las cantidades
traza. Esto podría verificarse mediante
pruebas.
El formaldehído puede ser emitido por tanques de
almacenamiento de resina a granel, depósitos de tejidos
acabados, secadoras y hornos de cura. Las emisiones de los
tanques de almacenamiento a granel pueden estar por sobre los
límites traza. En cuanto a las emisiones de las secadoras,
también se puede esperar en este caso que se encuentren
por encima de las cantidades traza. Secar y curar todos los
tejidos tratados con resina en un horno limitará al
procesador a una sola fuente. Si se emplean varios hornos y cada
uno emite una cantidad de formaldehído por encima de los
niveles de emisión, debe analizárselos como fuentes
independientes. Para estar absolutamente seguros de los niveles
de emisión, se podrían efectuar pruebas. No es
posible, en general, hacer un estimado de cuánto
formaldehído se descargaría en el proceso de cura o
en el almacenamiento en los depósitos, sin embargo, es
probable que sea insignificante.
Los tubos de dragado son herramientas
poco costosas que se pueden emplear para hacer un estimado de los
índices de emisión de determinados químicos
provenientes de las instalaciones textiles.
4. ESTRATEGIAS PARA
LA PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN
Existen varias estrategias para la prevención de
la contaminación (reducción en la fuente) que han
sido utilizadas con éxito como las siguientes:
•Modificación del proceso
•Uso de métodos alternativos
•Conservación de los compuestos
químicos y del agua
•Tamizado y substitución de compuestos
químicos
4.1 Modificación del proceso
Los cambios efectuados en el proceso y la
implementación de tecnología nueva para
llevarlo a cabo constituyen modificaciones a las operaciones
básicas de una planta. Algunos reducen el uso del agua y
eliminan o minimizan la descarga de compuestos químicos
tóxicos o muy fuertes. Otras se basan en la
recuperación de substancias y el aprovechamiento de
energía. Una tecnología nueva, el tejido plano con
inyección de agua, requiere de agua adicional, aunque el
agua residual generada es relativamente baja en cuanto a su
concentración contaminante.
La aplicación de modificaciones al proceso y el
uso de tecnología nueva para llevarlo a cabo ofrece la
mayor oportunidad para reducir las cargas hidráulicas y
contaminantes provenientes de las plantas textiles. Los avances
tecnológicos en cuanto a fibras, compuestos
químicos para el proceso, otras materias primas y equipo
de procesamiento se vienen incrementando de manera constante y,
en general, estos cambios están dando como resultado
menores cargas contaminantes hidráulicas y
convencionales.
El procesamiento con solventes es un ejemplo de la
utilización de tecnología nueva para llevar a cabo
el proceso. Conlleva el uso de un solvente no acuoso como el
percloroetileno para descrudar y teñir el tejido. Debido a
que el solvente tiene una presión de vapor elevada (en
comparación con el agua), es posible vaporizarlo
más fácilmente y recuperarlo para volverlo a usar.
Sin embargo, esta alternativa no ha alcanzado las expectativas
originales de rendimiento, salvo en el caso de procesamientos
especializados y operaciones que trabajan con lotes
pequeños. Las aplicaciones efectivas incluyen el descrude
con solvente del tejido de lana y algunos tejidos de punto
sintéticos así como acabados con solventes
aplicados a las medias y calcetines, pañales, tejidos de
punto sintéticos y tejidos sensibles al agua.
Existe una serie de razones por las cuales la
aplicación del procesamiento con solventes es hoy en
día limitada. El problema más complejo radica en
que el valor del
solvente recuperado está con frecuencia por debajo del que
se requiere para hacer que el proceso resulte
económicamente viable. Además, sólo un
número limitado de los miles de colorantes y productos
químicos diferentes que actualmente se usan en el
procesamiento comercial de textiles se puede transferir
directamente al uso de solventes. Otro problema lo constituye la
emisión de solventes no recuperados en el área de
trabajo o en la atmósfera.
Un método más común para reducir
las descargas hidráulicas y contaminantes en la industria
consiste en cambiar el proceso y los procedimientos para hacer
fluir las substancias. Las operaciones continuas por lo general
requieren de menos espacio y menores cantidades de agua y
compuestos químicos de proceso que las operaciones
discontinuas. Los baños y enjuagues en circulación
también requieren de menos agua. Los informes
revelan que las máquinas que lavan el tejido en forma de
cuerda son más efectivas que las que lo hacen a lo ancho
en cuanto a la reducción del consumo de agua.
También se logran reducciones significativas de agua
combinando operaciones independientes como el descrude y el
teñido en el acabado de fibras sintéticas y en el
desencolado y descrude de las fibras de
algodón.
Algunos de los equipos más recientes de
procesamiento textil permiten un menor uso de agua y compuestos
químicos. Por ejemplo, las máquinas de
teñido a presión emplean los colorantes de una
manera más eficiente, reducen los requerimientos de agua y
el nivel de los portadores de tintes tóxicos en el
teñido atmosférico. Es de esperar que el equipo de
procesamiento textil del futuro sea aún más
eficiente en cuanto al consumo de agua, compuestos
químicos y energía.
El fabricante dispone de varios métodos para
reducir estos contaminantes de las corrientes residuales, entre
los cuales están:
•Reducción del uso de sustancias
químicas.
•Substitución de las sustancias
químicas.
•Reciclaje/renovación de los baños de
tratamiento discontinuo.
•Reuso de la corriente residual.
•Recuperación de sustancias químicas
de la corriente residual.
•Uso de procesos alternativos.
•Tratamiento de las corrientes residuales
(independientemente y/o de modo integral):
•igualación
•neutralización
•tamizado
•etc.
En muchos casos es posible reducir la cantidad de
compuestos químicos utilizados en el procesamiento textil
sin que ello produzca un efecto significativo en la calidad del
producto. Con frecuencia los materiales usados en exceso son los
despumadores, surfactantes, lubricantes y otros tipos de
productos químicos similares de uso particular.
En el caso de las sustituciones químicas para
reducir la descarga de residuos, la situación no
está bien definida. Son varios los problemas que complican
la situación, entre ellos:
•La falta de datos sobre la DBO, la toxicidad y
otros de parte de los proveedores.
•Dificultades para correlacionar los datos sobre
los productos puros para hacer un estimado de los efectos en los
licores de tintura gastados y otras corrientes
residuales.
•Dificultades para evaluar los efectos de la DBO
comparada con la toxicidad.
•El hecho de que los productos químicos sean
de propiedad privada.
Por último, hay oportunidades para efectuar
reducciones globales mediante lo siguiente:
•Reducción de la utilización de
sustancias químicas.
•Uso de colas sintéticas.
•Recuperación.
•Reuso de las corrientes.
•Renovación/reuso del baño de
tintura.
•Modificación del proceso.
4.1.1 Panorama de la sustitución
química
El objetivo de la
sustitución química es reemplazar los compuestos
químicos altamente contaminantes o con propiedades
tóxicas por otros que tienen menor impacto en la calidad
del agua o que son más susceptibles al tratamiento de
aguas residuales. Se han sugerido o desarrollado una serie de
sustituciones de los compuestos químicos para la industria
textil y se espera que esta área desempeñe un rol
más importante en el futuro. El costo de sustituir
compuestos tóxicos por otros menos peligrosos es
usualmente mucho menor que el costo de eliminar los contaminantes
de la descarga de una planta mediante el tratamiento efectuado al
final del proceso de producción. Cualquier
sustitución, sin embargo, debe efectuarse luego de una
evaluación cuidadosa para garantizar que no se está
sustituyendo un problema de contaminación con
otro.
Los problemas de generación de espuma en las
instalaciones de tratamiento y corrientes receptoras se han
resuelto sustituyendo con detergentes biodegradables con poca
formación de espuma a los denominados detergentes "duros".
Los contaminantes potencialmente tóxicos se han reducido o
eliminado mediante sustitución. Por ejemplo, el cambio de
oxidantes de cromato por peróxido de hidrógeno o iodatos elimina el cromo en los
procesos de teñido. El reemplazo de jabón con
ácido sulfúrico en las operaciones de abatanado de
la lana es una sustitución que genera menores cargas de
DBO. En los procesos de teñido los ácidos minerales se
sustituyen con ácido acético con una alta DBO, lo
cual resulta ventajoso en términos de tratabilidad de las
aguas residuales. La sustitución de aceites de mineral con
emulsificantes no iónicos, en lugar del aceite de oliva
más tradicional, en el cardado de la lana, también
genera niveles bajos de contaminación.
Los residuos de almidón del desencolado son la
única gran fuente de DBO en muchas plantas. En
consecuencia, los sustitutos con baja DBO, tales como CNC, PVA y
PAA, han reducido las cargas de DBO en los sistemas de
tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, hay que tomar en
consideración también el efecto neto en el medio
ambiente. Estas colas con baja DBO y alta DQO contribuyen
sustancialmente a la demanda de
oxígeno final de las aguas residuales. En vista de ello,
resulta pertinente lo siguiente tomado de un informe preparado
para el American Textile Manufacturers Institute.
"La sustitución debe encargarse de manejar las
sustancias fácilmente tratables en términos de
tecnología de control de residuos y recuperabilidad. Los
ingenieros químicos y ambientales deben trabajar juntos en
el análisis de qué compuesto químico se
maneja mejor con los medios o proceso más adecuado en
cuanto a su eficiencia para
lograr su recuperación o eliminación. Es cierto que
en términos de los sistemas biológicos
convencionales, los compuestos químicos con una baja DBO
no perderán su importancia. Sin embargo, a medida que se
adopten métodos de tratamiento
físico-químicos, probablemente otras
características adquirirán cada vez más
importancia (DQO, DBO final, sólidos, contaminantes
tóxicos, etc.). Hace falta llevar adelante investigaciones
adicionales para determinar la viabilidad de las sustituciones de
la DQO frente a la de la DBO, así como el impacto a nivel
económico y a nivel de las posibilidades de tratamiento de
tales cambios de curso".
Las más comunes son las sustituciones de
compuestos químicos por tintes que requieren de mordientes
de cromo y oxidantes de cromato. Una planta dedicada al acabado
de lana informó que los ahorros en mano de obra así
como en otros costos de
procesamiento compensaban en gran medida el alto costo de los
tintes que sustituían a los tradicionales tintes de cromo.
En algunas plantas se lograron reducciones de la DBO sustituyendo
el almidón con colas de urdimbre sintéticas,
empleando detergentes con una baja DBO en lugar de otros con alta
DBO y eliminando el uso de ácido acético como
regulador del pH.
4.1.2 Preparación
Los procesos de preparación, especialmente los de
desencolado y descrude, pueden llevarse a cabo en muchos tipos de
equipo, tanto continuos como discontinuos. Los procesos continuos
tienen un potencial un tanto más elevado para reusar la
corriente residual en la medida en que la corriente es continua,
es bastante constante en cuanto a sus características y
suele ser fácil de separar de otras corrientes
residuales.
Los siguientes son ejemplos del reuso de la corriente
residual en una unidad típica de blanqueo que procesa
tejidos de poliéster/algodón y 100% de
algodón:
•Reciclaje de los residuos derivados de las cajas J
o autoclaves al saturador.
•Utilización de un lavado
contracorriente.
•Utilización del agua residual de la
operación de descrude para el descrude
continuo.
La situación que se da en el descrude y blanqueo
discontinuo no permite, en general, el
reciclaje/recuperación de las corrientes
residuales:
•Las corrientes se producen en forma
intermitente.
•Las corrientes se descargan generalmente en fosos
y no son separadas fácilmente.
•Las relaciones de licor son mucho más
elevadas en la preparación discontinua (lo típico
es 10:1 a 20:1); por lo tanto, los residuos están
más diluidos.
•Los pasos de la preparación con frecuencia
se combinan.
4.1.3 Teñido
Para los procesos de teñido se debe tomar en
cuenta lo siguiente al sustituir productos.
¿Se agota el producto o parte de él?
Muchos productos como los tintes, portadores de tintes,
ablandadores, lubricantes y retardadores son mezclas. Algunos
componentes se pueden agotar mientras que otros no. Por ejemplo,
los tintes y colorantes dispersos usualmente se diluyen con
dispersantes como el ácido sulfónico de naftalina
en la conformación de tintes comerciales. El colorante se
agotará dejando el dispersante en la solución. En
este sentido, la DBO del tinte comercial es un indicador de la
carga de DBO en el residuo sólo en lo que respecta a la
contribución del dispersante.
En el caso de los tintes esto varía. Para los
ablandadores, lubricantes, portadores de tintes y otros productos
emulsificados, el sistema emulsificador constituiría una
fuente importante de contribución ya que generalmente no
se agota. Los materiales activos (ablandador, portador, etc.) se
agotarían en proporciones distintas. Esto significa que el
encargado de aplicar el tinte debe examinar no solamente la DBO
de un producto sino también la DBO que queda en un
baño de tintura residual después de usar el
producto.
Las partes del producto (especialmente el portador) que
se agotan pasarán a formar parte del substrato,
generalmente de manera temporal, hasta que el substrato se seque
a alta temperatura.
Posteriormente estas substancias pueden convertirse en residuos
transportados por aire (COV y PR, generalmente), como por ejemplo
triclorobenceno, diclorobenceno, bifenil, metilnaftaleno,
ortofenilfenol y butilbenzoato.
Las estrategias de reducción en esta área
consistirían en:
•Obtener la mayor información posible de los
vendedores.
•Analizar los baños de tintura gastados en
busca de substancias residuales.
•Estar consciente de los compuestos químicos
potencialmente problemáticos como los etoxilatos de fenol
arílico, los etoxilatos de fenol de álcali
ramificados, las substancias aromáticas cloradas y los
metales.
Como se señaló anteriormente, el contenido
de surfactantes/dispersantes/emulsificante de los productos
constituye una fuente principal de contribución a la carga
de DBO debido a que
(a) generalmente no se agotan,
(b) los surfactantes tienen valores relativamente
elevados de DBO.
Sin embargo, como en el caso de los procesos de
descrude, los surfactantes con menor DBO no necesariamente pueden
resultar recomendables en la medida en que pueden contribuir
más a la toxicidad acuática o a los residuos
tratados que los surfactantes más degradables (con mayor
DBO).
Debido al amplio uso de substancias portadoras
(incluidos los "niveladores") que se emplean en el teñido
de fibras sintéticas con tintes dispersos y al elevado
potencial de aporte a las cargas de residuo, tanto de agua
(DBO/DQO/toxicidad) como de aire (DQO/PR), es necesaria una
cuidadosa selección del portador.
4.1.4 Acabado
Una buena práctica consiste en tratar de reusar
lo más que se pueda las porciones residuales de las
mezclas de acabado volviéndoles a agregar los componentes
necesarios para volver a obtener la siguiente mezcla. Esta es una
práctica comercial en muchas plantas y disminuye la carga
contaminante que ingresa a la corriente residual a la vez que
ahorra el costo de los materiales no empleados. Una
técnica simple para hacer más fácil los
cálculos de dilución es el Cuadrado de
Pearson.
Otra estrategia (para la conservación del agua)
consiste en devolver el agua de refrigeración que no entra en contacto con
el resto de materiales del proceso y los condensados de vapor, ya
sea al tanque de almacenamiento de agua o al pozo claro. Si
ninguna de estas alternativas es posible, se separa las
corrientes residuales de estas fuentes que generalmente no
requieren tratamiento de las demás corrientes residuales
que sí lo necesitan. Esto reduce las cargas
hidráulicas en los sistemas de tratamiento.
4.2 Teñido discontinuo con
almohadillas
El método discontinuo (frío) con
almohadillas para teñir materiales celulósicos ha
tenido un uso bastante exitoso en una amplia variedad de
aplicaciones. Entre sus beneficios se encuentran
básicamente la eliminación de la necesidad de sal o
substancias químicas de acción
especial del baño de tintura, con la consiguiente
reducción en los costos y de la fuente de
contaminación. En muchos aspectos, este método es
uno de los más confiables y más fáciles de
controlar hoy en día para ciertas aplicaciones. Es sin
embargo bastante inusual que no haya tenido en este país
(Estados Unidos) la misma acogida alcanzada en Europa
continental o en Inglaterra.
En resumen, el método discontinuo con
almohadillas consiste en lo siguiente: se impregna el tejido
preparado con un licor que contiene colorante reactivo a la
fibra, previamente mezclado, y álcali; se exprime el
exceso de líquido sobre el mangle; el tejido pasa por
lotes sobre rodillos o en artesas y se cubre con una
película de plástico
para evitar la absorción de CO2 del aire o vapor de agua y
luego se lo almacena de dos a doce horas. Los tejidos pueden
lavarse de cualquiera de las formas convencionales, dependiendo
del equipo disponible en la planta.
El método es interesante porque ofrece varias
ventajas importantes fundamentalmente en cuanto a su simplicidad
y rapidez. Lo usual es que los informes hablen de una
producción de 75 a 150 yardas por minuto, dependiendo de
la estructura y peso de los tejidos. A decir verdad, el ritmo de
producción limitado puede deberse a que las instalaciones
de lavado funcionan como un factor limitante, ya que éstas
no están en condiciones de seguir el ritmo.
Otro factor que ha despertado el entusiasmo hacia el
teñido con almohadillas es su flexibilidad, en
comparación con el tren de teñido continuo. Se
puede aplicar a tejidos planos como de punto al igual que a
muchas estructuras. Los cambios frecuentes de matiz no
representan un problema ya que los reactivos siguen siendo
solubles en agua facilitando la limpieza. Esto se adecua bien a
muchas situaciones, especialmente cuando lo que se busca es
versatilidad. El sistema de teñido con almohadillas puede
funcionar con las mismas combinaciones reactivas a la fibra
utilizadas para el teñido en frío que se usan
bobinas, jiggers, bastidores, tinas, inyectores y otros equipos.
El lavado puede llevarse a cabo con tinas, bastidores, equipo
continuo u otras máquinas disponibles.
Los estudios han mostrado que el teñido con
almohadillas aplicado al algodón, rayón y mezclas
ahorra energía, agua, tintes y químicos, así
como mano de obra y espacio físico. El consumo
típico de agua en el teñido con almohadillas con
lavado en bastidor está por debajo de los dos galones por
libra de tejido teñido, comparado con las 20 o más
tinas atmosféricas que típicamente se emplean para
lograr los mismos matices con tintes reactivos a la fibra. El
consumo de energía se reduce en forma similar de
aproximadamente 9.000 de potencia
calorífica por libra de tejido teñido en tinas a
menos de 2.000 por libra de tejido teñido con almohadillas
con lavado sobre bastidor. El uso de químicos y las cargas
de DBO y DQO en las corrientes residuales relacionadas con dicho
uso puede reducirse hasta 80% en comparación con las tinas
atmosféricas. Se reducen asimismo los costos de mano de
obra. Por ejemplo, dos trabajadores por turno pueden teñir
200.000 libras de tejido en una semana de cinco
días.
En general, la calidad de los teñidos con
almohadillas es mucho mejor que la que se obtiene mediante otros
sistemas de teñido. Los teñidos con almohadillas
requieren de colores reactivos a la fibra con un alto grado de
reacción en el "teñido en frío". Los
siguientes son ejemplos de marcas
comerciales de estos colores:
Atlafix CX
Cibacron F
Intracron C
Levafix E(A)
Drimarine K
Procion M
Remazol
(Atlantic)
(Ciba Geigy)
(C&K)
(Mobay)
(Sandoz)
(ICI)
(Hoechst)
Una clave para la utilización exitosa del sistema
por parte del encargado de realizar el teñido es el
control del pH. Si bien no todos los tintes respectivos son igual
de sensibles, en la mayoría de los casos resulta ideal que
el pH sea de 10,5 a 11,5 para un proceso discontinuo de 12 horas.
Posiblemente haga falta un incremento en el pH para aumentar el
grado de reacción en el caso de períodos más
cortos (2 a 4 horas).
Cotton Incorporated ha trabajado bastante en el desarrollo del
sistema discontinuo con almohadillas para el teñido de
celulosa en los Estados Unidos. Parte de la información
siguiente fue desarrollada por ellos con base a una experiencia
real en planta.
El equipo para el teñido discontinuo con
almohadillas está compuesto de:
1. Unidad de tratamiento con almohadillas.
2. Distribuidor de lotes o sistema de
manipulación del material.
3. Dispositivo de mezclado
tinte/álcali.
4. Bastidores en A, soportes o artesas de
almacenamiento.
5. Dispositivo de lavado (carreteles, tinas, sistema
continuo, etc.)
La unidad de teñido con almohadillas debe contar
con los controles necesarios para manejar el tipo de tejido que
se va a teñir en la unidad. En el caso de los tejidos de
punto, la unidad de teñido con almohadillas debe contar
con un equipo adecuado de guía, desenredado y
extensión para manipular el tejido a lo ancho. Esto
resulta especialmente importante en los tejidos de punto simples
y de urdimbre que tienden a enrollarse al aplicárseles
tensión a lo ancho. La unidad de teñido con
almohadillas debe contar asimismo con controles de presión
apropiados para permitir un control consistente de la tobera. Una
unidad de teñido con almohadillas y rodillo de
deflexión puede resultar ventajoso. Otra
característica recomendable es que haya una cuba de
teñido pequeña. Esto es importante para lograr un
buen desplazamiento del licor de tintura, minimizar los residuos
y también evitar la hidrólisis del tinte reactivo
que puede producir matices desde el inicio hasta el final del
tejido procesado. Lo que se recomienda generalmente es una cuba
de teñido con diez galones de capacidad. Es absolutamente
necesario contar con controles de la velocidad
adecuados para la unidad de teñido con almohadillas y
sincronizar la unidad discontinua.
Para obtener un teñido de calidad, uniforme de
lado a lado y de extremo a extremo, debe prepararse el tejido
también de manera uniforme. Se le debe descrudar y/o
blanquear con un pH residual de 7 o ligeramente menos. No debe
contener álcali residual, almidón, aceites para el
tejido de punto ni ninguna otra substancia que interfiera con la
uniformidad de la absorbencia o la posterior solidez del color
del tejido. Deben exprimirse rápida y uniformemente y ser
preparados y secados también de manera uniforme. Resulta
ventajoso formar lotes de teñido con material que haya
sido preparado junto para evitar variaciones de matiz al interior
de un lote de teñido.
El teñido discontinuo con almohadillas
proporciona niveles mucho más bajos de defectuosidad que
el teñido en forma de cuerda en muchos estilos. Por
ejemplo, los tejidos de distinto grosor como los manteles
Jacquard 100% de rayón son difíciles de procesar en
forma de cuerda sin producir manchas al teñirlos con
métodos de agotamiento en cubas usando tintes
directos.
La belleza del sistema discontinuo con almohadillas que
emplea tintes con una alta reactividad radica en que una gran
parte del tinte se fija en 30 minutos y la diferencia a nivel de
profundidad entre una hora y ocho horas es perjudicial en muchos
matices, lo cual constituye una causa para el grado inusual de
confiabilidad del matiz, y es importante porque el tejido que
está próximo al centro del rodillo de enrollamiento
es obviamente el primero en ingresar y el último en dejar
la unidad de teñido con almohadillas permaneciendo
verdaderamente más tiempo que las capas
externas.
Debido a la poca afinidad física de estos
reactivos de teñido en frío, éstos funcionan
extremadamente bien en todas las operaciones discontinuas que
incluyen una secuencia de teñido con almohadillas. El
rendimiento del producto (agotamiento y fijación) tiende a
ser menor cuando se tiñe en un licor prolongado, en
comparación con los colorantes con alto grado de afinidad
como los tintes de tina. Un incremento importante en la
fijación se puede lograr en un licor menos
prolongado.
Las ventajas de esta rápida fijación y
estabilidad del matiz son obvias cuando se establece la
comparación con otros métodos. En el teñido
en jigger y tina, por ejemplo, la rutina normal consiste en
continuar tiñendo, con matices si es necesario, hasta
obtener el color deseado. Constantemente se ve a los operadores
de la unidad de teñido cortando y retirando pedazos de
tejido para la inspección. Incluso cuando el encargado del
teñido está satisfecho con el color, se puede dar
el caso de que no todo el color que debe fijarse haya entrado en
reacción con la tela, de modo que hay que tratar cada lote
en forma independiente y las variaciones a nivel de matiz en
estos casos son inevitables. Con el teñido discontinuo con
almohadillas, sin embargo, la experiencia ha demostrado que si se
controla adecuadamente las temperaturas de aplicación y
dosificación, la capacidad de reproducción del
matiz es sorprendente.
Esta rápida fijación ofrece todavía
un beneficio adicional. Quizás se trate de un aspecto de
menor importancia que fácilmente se pasa por alto, pero la
capacidad de reproducir un matiz obtenido a nivel de laboratorio en
la etapa de producción es prácticamente de 100%. El
sistema de teñido discontinuo con almohadillas puede
diseñarse a nivel doméstico, pero debe haber
precisión en el mezclado y dosificado. Dos tanques
mantienen soluciones de colorante y álcali, de donde pasan
a un mecanismo de mezclado y dispersión con un dispositivo
de dosificación. Luego, con una bomba se introduce la
mezcla en la unidad con almohadillas. Al emplear un dispensador
hueco, es posible lograr que el pasaje a través del cual
pasa el tejido tenga menos de una pulgada de ancho. Esto mantiene
el volumen del licor
muy bajo, aproximadamente ocho galones o menos, y asegura que el
licor dé vueltas rápidamente de forma que la
descomposición del tinte se mantenga al mínimo.
Esto es importante, sin duda, debido a que al añadir el
álcali para incrementar la reactividad también se
afecta la estabilidad del licor.
Cuando se trabaja con unidades de teñido
discontinuo con almohadillas en la planta de producción,
los cuatro puntos de control siguientes han demostrado ser de
utilidad para
evitar problemas:
1. Mantener un buen control del álcali y asegurar
técnicas adecuadas de mezclado y/o
dosificación.
2. Ajustar las recetas de teñido discontinuo con
almohadillas y mantener datos precisos para las relaciones de
licor. Mantener prolongada la inmersión, corta la
relación de licor y bajo el volumen en la unidad de
teñido con almohadillas.
3. Tener una buena preparación. A decir verdad,
la confiabilidad en la unidad de teñido discontinuo con
almohadillas ha llegado a tal punto que puede usarse como
método de control de la preparación. Si algo no se
ve bien, en la mayoría de los casos pueden ubicarse los
problemas en la preparación.
4. Lograr una buena temperatura de control, evitar sobre
todo teñir tejidos calientes recién salidos de la
preparación. Hacer que el tejido que ingresa en la unidad
de teñido con almohadillas esté frío, de lo
contrario se elevará la temperatura. Durante climas muy
calientes, mantenga la mezcla fresca recurriendo a una camisa de
enfriamiento con agua o coloque hielo en la mezcla.
Debido a que el pago de muchas plantas de los EE.UU que
tienen contratos con los
sistemas de desagüe municipales se efectúa en base al
contenido de DBO, DQO u otros contenidos no recomendables del
efluente, el método de teñido discontinuo con
almohadillas que emplea reactivos en frío también
resulta atractivo desde el punto de vista de la
administración de las fuentes de contaminación.
Los reactivos no requieren de agentes reductores u oxidantes, al
igual que los tintes de tina o al azufre. Los tintes reactivos
requieren que se usen grandes cantidades de sal cuando se aplican
en tinas, pero en el método de teñido discontinuo
con almohadillas, los reactivos al frío no necesitan de
sal en lo absoluto.
Por lo general, en el teñido discontinuo con
almohadillas no se requiere del uso de compuestos químicos
de acción especial como lubricantes, agentes niveladores,
antimigrantes, fijadores, antiespumantes, entre otros. Se usan
pequeñas cantidades de detergente en el lavado.
En resumen, se han obtenido excelentes resultados con
este sistema (en frío) empleando tintes altamente
reactivos. Los tintes han mostrado ofrecer muchos
beneficios:
1. Reducción de las cargas de residuo en el
efluente.
2. Baja inversión de capital.
3. Baja demanda de energía.
4. Alta velocidad de producción.
5. Poca mano de obra.
6. Alto rendimiento de color.
7. Sorprendente capacidad de
reproducción.
8. Excelente penetración y características
de uniformidad.
9. Fijación rápida.
10. Ahorros substanciales en el costo global (tintes,
compuestos químicos, mano de obra).
Al hacer su aparición en 1956, se observó
que los reactivos a la fibra proporcionaban matices
excepcionalmente brillantes. Sin embargo, el rango se ha
incrementado en forma dramática. El rango de matices ahora
incluye nuevos tintes de tonos amortiguados destinados a lograr
matices que anteriormente se consideraban del dominio de los
tintes directos, de tina y al azufre. Los reactivos han dado
buena cuenta de sí mismos en términos de solidez y
economía
frente a los tintes tradicionales, y los prospectos futuros
parecen ser verdaderamente brillantes.
4.3 Conservación del agua
La conservación del agua en las plantas textiles
usualmente da lugar a un ahorro en los
costos y permite una mejor administración de la contaminación a
través de la reducción en la fuente. No es
frecuente encontrar situaciones en las que se pueda llegar a
reducir el agua en 10% o 20%.
Las causas de desperdicio de agua que comúnmente
se observan son:
•Mangueras que se dejan correr.
•Válvulas rotas o inexistentes.
•Agua de enfriamiento que se deja circular mientras
la maquinaria está desconectada.
•Servicios
higiénicos defectuosos y sistemas de aire
acondicionado que funcionan con agua.
Se ha recurrido a una serie de métodos para
recuperar y/o separar las corrientes de aguas residuales. El agua
de refrigeración que no entra en contacto con las
substancias del proceso y tiene un recorrido de un solo sentido
puede reusarse enviándola de regreso a un pozo claro o a
una tubería de abastecimiento de agua que ingrese a la
planta. Esto puede constituir un ahorro importante de
agua.
Las corrientes residuales provenientes de los sistemas
de drenado de los techos y estacionamientos, de las fuentes de
agua de refrigeración, del agua que se desecha en el
proceso y de los residuos domésticos algunas veces pueden
separarse, tratarse y descargarse en forma independiente para ser
aprovechadas por las plantas. Los detalles usualmente dependen de
cada lugar en particular.
La mayor parte del agua residual proveniente del
procesamiento textil húmedo resulta de las operaciones de
lavado, fundamentalmente en la preparación o
teñido. Ya que los procesos de preparación son
típicamente continuos, se pueden aplicar técnicas
muy conocidas como el lavado en contracorriente para aprovechar
la conservación de agua en estos procesos.
Mientras que reusar el agua consiste en usar la misma
agua más de una vez, reducir el consumo de agua consiste
en eliminar el consumo innecesario de agua. Existen tres medidas
de control al interior de una planta que se consideran como
formas de reducción del consumo de agua: 1) lavado o
enjuague con flujo contracorriente, 2) conservación y 3)
modificación del proceso.
El sistema de flujo contracorriente está basado
en el principio de que el agua que se emplea en el lavado no se
usa de manera efectiva si está más limpia que el
tejido cuando abandona la artesa de lavado. En el flujo
contracorriente aplicado a operaciones como las que se realizan
en artesas de lavado dispuestas a modo de tren continuo, el agua
fluye a lo largo del proceso en dirección opuesta a la del material. Al
pasar por cada artesa, el agua entra en contacto con el material
que contiene grandes cantidades de impurezas y otras substancias
no recomendables. Este sistema se considera como un procedimiento
estándar en el descrude de la lana y su práctica no
es inusual en las plantas de acabado que descrudan, mercerizan,
blanquean o tiñen en trenes continuos. En algunas de estas
plantas, las artesas de lavado con flujo contracorriente han sido
usadas durante largo tiempo. Sin embargo, muchas plantas
aún no utilizan este sistema, sobre todo en lugares donde
el agua es poco costosa. Se espera que esta práctica
cambie a medida que el agua y el tratamiento de las aguas
residuales cuesten más.
Las medidas de conservación incluyen una serie de
pasos que se pueden tomar para reducir el uso de agua en las
plantas textiles. Estas consisten fundamentalmente en mantener de
cerca el control de las operaciones de las plantas para evitar
una pérdida accidental de baños del proceso y
evitar la preparación de lotes más grandes de lo
necesario. La supervisión es una técnica de
conservación importante para garantizar una
operación eficiente de los controles al interior de la
planta, como los sistemas de flujo contracorriente antes vistos.
Asimismo, se contribuye a la conservación reduciendo la
suciedad, grasa y corrosión en las áreas de
producción para evitar tener que lavar y procesar
innecesariamente material manchado. Otras medidas son la construcción de muros de retención,
salpicaderos y rebordes, así como un adecuado
mantenimiento de la maquinaria y el sistema de tuberías a
fin de reducir al máximo las pérdidas por fugas de
rebose o goteo. El uso de mecanismos de control del nivel del
líquido, de indicadores y
dosificadores de flujo, y de dispositivos de cierre
automáticos también reduce el consumo de agua en
las plantas textiles.
Entre las modificaciones en el proceso de
implementación simple que reducen el consumo de agua
está el prolongar los recorridos del proceso entre los
depósitos y la modulación
del suministro de agua para adecuarse a la velocidad de los
productos textiles que se están procesando. Se deben
llevar a cabo pruebas cuidadosamente supervisadas para determinar
la cantidad mínima de agua posible sin reducir la calidad
del producto. Puede incorporarse una instrumentación y automatización de los procesos para
contribuir a lograr una uniformidad en la aplicación,
reducir al tener que volver a hacer el trabajo y
controlar los parámetros de operación, como por
ejemplo el pH y la temperatura, pero también se puede
recurrir a funciones
similares para reducir el consumo de agua y de compuestos
químicos.
A través de estudios realizados mediante
cuestionarios y encuestas
telefónicas, se identificó que la medida más
común para la reducción del consumo de agua era el
flujo contracorriente durante las operaciones de procesamiento
húmedo. El flujo contracorriente en el descrude y
desencolado, y el uso de agua de enjuague para el blanqueo,
teñido y mercerizado han sido sustituidos en varias
plantas. El ahorro de energía y agua puede ser
substancial, pero los costos de instalación varían
de manera considerable.
Algunas plantas pueden emplear compuestos
químicos en operaciones tales como el descrude y el
teñido (de tipo continuo) por períodos más
largos sin eliminarlos. Por ejemplo, recientemente una planta
prolongó el tiempo que transcurría entre las
descargas del descrude de una vez cada 2 horas, a una vez cada 24
horas sin afectar la calidad. Las modificaciones más
profundas que generan un menor consumo de agua por lo general
requieren de cambios en el proceso.
4.3.1 Consumo de agua de las máquinas de
teñido con almohadillas
Los distintos tipos de máquinas de teñido
emplean diferentes cantidades de agua. Existen muchas
máquinas de teñido con "baja relación de
licor" que están diseñadas para el ahorro de agua.
La relación de licor es la relación que existe
entre la cantidad de agua (en libras) en el baño de
tintura por agotamiento y la cantidad de tejido (en libras). Esto
difiere significativamente de un tipo de máquina a otro.
Sin embargo, la mayor parte del agua en las operaciones de
teñido se destina al lavado y no al baño de tintura
mismo. Así, no es necesariamente cierto que una
máquina de teñido con una relación de licor
de 10:1 use la mitad de agua que una máquina con una
relación de licor de 20:1.
En general, el calentamiento de los baños de
tintura constituye una parte importante de la energía
consumida en el teñido; por lo tanto, contar con un equipo
de teñido con una baja relación de licor representa
un gran ahorro de energía. Pero la eficiencia de lavado de
muchos tipos de máquinas de teñido con baja
relación de teñido, como las que emplean jiggers,
es deficiente. La eficiencia en el lavado depende de factores
mecánicos, como la velocidad a la que da vueltas el
baño y el tejido o el "contacto", la relación de
licor, la turbulencia y otras consideraciones mecánicas y
características físicas del flujo. Así, no
siempre existe una correlación tan estrecha como uno
podría pensar entre una baja relación de licor y la
reducción del consumo total de agua.
4.3.2 Procesamiento con solventes
En determinado momento, durante la década de
1970, en los Estados Unidos se mostró gran interés
por los sistemas con solventes distintos al agua para el
procesamiento de textiles. La preparación, el
teñido, el acabado y el secado con solventes fueron
examinados muy de cerca por la industria. No recibieron una
amplia aceptación debido a dos factores. Primero, los
sistemas químicos, los tintes, la acción especial,
etc., apropiados para el uso de solventes no se encontraban
disponibles a precios
comercialmente competitivos. Segundo, las normas ambientales
sobre emisiones transmitidas por aire provenientes del equipo de
procesamiento con solventes, las instalaciones de almacenamiento
y las disposiciones sobre los derivados de los residuos
peligrosos (sedimentos de destilación, etc.) hacían
que muchos procesos con solventes fueran factibles. Sin embargo,
existen ciertas instancias en las que se puede recurrir al
procesamiento con solventes para lograr una disminución en
la fuente de contaminación.
4.3.3 Acabado con bajo nivel agregado
El procesamiento con espuma (incluido el mercerizado,
blanqueo, teñido, acabado) se viene utilizado con
éxito para lograr la conservación del
agua.
También se ha recurrido a otras técnicas
con bajo nivel agregado como los rodillos grabados, los rodillos
con toque de beso, etc. para reducir el consumo de agua. Sin
embargo, éstos se usan principalmente en procesos
continuos donde hay poca o ninguna descarga de agua. Han habido
algunos sistemas experimentales que aplicaban el teñido
con espuma como el proceso Sancowad que puede reducir la cantidad
de agua empleada en los baños por agotamiento. Como se ha
indicado anteriormente, no existe necesariamente una
correlación directa con la reducción del consumo de
agua.
Los procedimientos de aplicación del acabado se
pueden clasificar en categorías:
•saturación/expresión
•aplicación controlada.
Los procesos con bajo nivel agregado controlados
presentan diferencias particulares que ofrecen determinadas
ventajas y limitaciones, pero en general, las ventajas se
traducen en costos más bajos, productividad,
calidad y un uso reducido de agua y de compuestos
químicos:
Categoría
Ventajas
Costo:
Calidad:
Productividad:
Secado más rápido
Menor utilización de químicos
Menor consumo de energía
Mejor solidez
Mejor estabilidad dimensional
Secado más rápido
Procesamiento húmedo sobre
húmedo
Cada método en particular ofrece ventajas
adicionales.
4.3.4 Teñido de inversión
rápida
Una estrategia para la conservación de agua,
ampliamente practicada por quienes se dedican al teñido de
tejidos mezclados de poliéster/algodón, es el
teñido de inversión rápida (rapid inverse
dyeing – RID) que utiliza tintes dispersos y reactivos a la
fibra. En el proceso normal de teñido de estas mezclas,
los pasos son:
"HACIA ADELANTE"
•Preparar el tejido.
•Teñir el poliéster (tinte
disperso).
•Lavar o proceder a un posterior aclarado
reductor.
•Teñir el algodón (tinte reactivo a
la fibra).
•Lavar.
El proceso RID tiñe la parte reactiva a la fibra
primero (sobre el algodón) y utiliza el baño de
tintura disperso y ligeramente ácido como lavado para el
tinte reactivo a la fibra. El proceso de teñido se
convierte entonces en:
"RID"
•Preparar.
•Teñir el algodón (tinte reactivo a
la fibra).
•Teñir el poliéster (y lavar el
algodón).
•Lavar o proceder a un aclarado
posterior.
Otras estrategias de teñido implican combinar el
teñido de dos fibras en un mismo baño
(disperso/directo) para las mezclas, cuando es posible, o
combinar el descrude y teñido de las fibras
sintéticas o algodón (cuando no se ha cumplido con
los requisitos estrictos de matiz). Son estrategias muy
prácticas y varían significativamente según
los requerimientos finales de uso (matiz, solidez, etc.) y las
mezclas y/o equipos en particular.
Autor:
Andrés Bohórquez
Ingeniero de Productividad y Calidad
Politécnico Colombiano Jaime Isaza
Cadavid
Medellín (Colombia)