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Prevención de la contaminación en la industria textil

Enviado por abohorquez



  1. Introducción
  2. Generalidades sobre la industria textil
  3. Descripción de la materia prima, procesos y productos
  4. Fuentes de residuos
  5. Estrategias para la prevención de la contaminación

PRESENTACIÓN

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

INTRODUCCION

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.

3. FUENTES DE RESIDUOS

Es importante que para cada operación de procesamiento textil se identifique cuidadosamente cada una de las fuentes de residuos. Esto se puede lograr mediante

  1. un control de inventario y un reconocimiento de los potenciales contaminantes contenidos en los productos adquiridos o
  2. 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)


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